#25 – Sensori di temperatura
La scorsa settimana abbiamo concluso la nostra panoramica sui sensori di temperatura, ma prima di congedare definitivamente questo argomento voglio fare un breve riassunto schematico di quanto abbiamo detto nei precedenti articoli.
I sensori di temperatura sono dispositivi che rilevano e misurano il cambiamento di una grandezza fisica in funzione della variazione di temperatura. Possono essere di diversi tipi.
Sensori di temperatura: Termistori PTC
I termistori PTC (Positive Temperature Coefficient – Termistori PTC) sono costituiti da un semiconduttore ceramico che modifica la propria resistenza in funzione della temperatura. Nella fattispecie la resistenza cresce con l’aumentare della temperatura. Inizialmente la variazione di resistenza è minima e rimane costante fino alla temperatura di intervento, o di risposta nominale. Quando tale limite viene superato si osserva una variazione della resistenza maggiore a 1kOhm. Una volta intervenuti, i PTC non si auto-ripristinano finché non sarà scollegato e riattivato il passaggio di corrente, a quel punto il termistore riprenderà a lavorare regolarmente. Sono prodotti in accordo alle norme DIN 44081.
Sensori di temperatura: Sonde KTY
Un altro tipo di Positive Temperature Coefficient è il Silicon Resistive Sensor, detto anche KTY. Questo nome fu dato a questo tipo di sensore dalla PHILIPS, che fu la prima a produrlo. Si tratta di un semiconduttore in silicio, simile a un diodo, che copre un ampio campo di misurazione. Soddisfa la maggior parte dei requisiti industriali, soprattutto nel campo dei motori e motoriduttori. A differenza dei termistori PTC, i sensori KTY hanno una curva RT, resistenza-temperatura, quasi lineare. Questo rende i KTY ideali per la misurazione della temperatura e per il monitoraggio dei valori limite.
Sensori di temperatura: Termistori NTC
I termistori NTC (Negative Temperature Coefficient) sono sensori realizzati tramite semiconduttori prodotti con ossidi di metallo drogati, vale a dire con aggiunte di piccole percentuali di atomi esterni, allo scopo di modificare le proprietà elettroniche del materiale. Al contrario di quanto abbiamo visto per i PTC, con i termistori NTC la resistenza diminuisce con l’aumentare della temperatura. Per scegliere il sensore NTC più adatto alla nostra applicazione, dobbiamo individuare innanzitutto gli elementi che determinano la curva RT (Resistance / Temperature). Questi sono la Resistenza a 25°C e il valore di Beta, che in gergo chiamiamo più semplicemente “K e β”.
Sensori di temperatura: Termoresistenze RTD
Anche le termoresistenze RTD (Resistance Temperature Detector), come i PTC e i KTY, sono caratterizzate da un coefficiente di temperatura positivo. La particolarità degli RTD va trovata nella crescita costante della resistenza tale da garantire una lettura lineare, veloce e precisa in un range di utilizzo che va da -200°C a +850°C. Infatti la rappresentazione grafica della RT è una linea retta che rende più facile e precisa la rilevazione della temperatura. Il metallo che è risultato più idoneo per questo tipo di sensore è il Platino (Pt) che ha un valore della resistenza nominale di 100 Ohm a 0 °C. Per questo motivo le termoresistenze RTD sono spesso conosciute come sensori Pt, ai quali viene convenzionalmente aggiunto il valore di resistenza a 0°C, che ci porta a parlare di Pt100 oppure Pt1000, che significa sensore Pt (platino) 100 Ω (oppure 1.000 Ω , 500 Ω) a 0°C. La normativa di riferimento è la IEC 60751 (DIN EN 60751) che definisce le caratteristiche sia dei sensori, che delle sonde ad essi connesse.
Sensori di temperatura: Termocoppie
Infine l’ultimo tipo è quello delle termocoppie. Si tratta di sensori di temperatura, composti da due fili metallici di materiali diversi, uniti in un punto definito giunto caldo, che rappresenta il punto in cui viene letta la temperatura. Dall’altra estremità i due conduttori sono liberi. La parte terminale viene definita giunto freddo, che normalmente è collegato a un circuito, tramite una morsettiera, che connette la sonda a uno strumento di misura, in modo diretto o per mezzo di una prolunga. La norma di riferimento delle termocoppie è la EN-60584 che ne identifica i diversi tipi sulla base dei materiali utilizzati e dell’intervallo di temperatura che sono preposte a misurare, classificandole con lettere dell’alfabeto. Le più comuni sono:
- K – Nichel (Cromel/Alumel) -200°C / +1.260°C
- J – Ferro/Costantana -40°C / +750°C
- N – Nicrosil-Nisil (Nichel/Cromo/Silicio) -270°C / +1.300°C
- T – Lega Costantana (Rame/Nichel) -200°C / +350°C
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