Scegliere un sensore di temperatura per la propria applicazione può essere un compito arduo. L'attuale gamma di sensori sul mercato è più ampia che mai ed è facile sentirsi persi se non si ha familiarità con le calibrazioni.
Questo articolo ha lo scopo di spiegare le differenze tra i tre principali tipi di sensori di temperatura: termocoppie, RTD e termistori. Dopo averlo letto, comprenderete i pro e i contro di ciascun tipo e come identificarli.
Grazie a queste nuove conoscenze, sarete in grado di scegliere il tipo di sensore di temperatura più adatto alla propria applicazione.
Tre tipi di sensori di temperatura
Come tutte le tecnologie, anche i sensori di temperatura si sono evoluti notevolmente nel corso degli anni. Oggi, nell'industria vengono utilizzati tre tipi principali.
Termocoppie
Una termocoppia utilizza due fili metallici per produrre una tensione relativa alla temperatura presente nella giunzione tra di essi. Esistono molti tipi specializzati di termocoppie: possono combinare metalli diversi per misurare varie caratteristiche e intervalli di temperatura e produrre calibrazioni specializzate.Maggiori informazioni sulle termocoppie sono disponibili qui.
Rilevatori di temperatura a resistenza (RTD)
Un sensore RTD misura la temperatura in base alle variazioni di resistenza di un resistore metallico al suo interno. Gli RTD più diffusi, chiamati sensori PT100, utilizzano platino e hanno una resistenza di 100 ohm a 0 °C.Maggiori informazioni sui sensori PT100 sono disponibili qui.
Termistori
Un termistore è simile a un RTD, ma contiene un resistore in ceramica o polimero invece che in metallo.Maggiori informazioni sui termistori sono disponibili qui
| Tipo di sensore | Termistore | RTD | Termocoppia |
|---|---|---|---|
| Intervallo di temperatura (tipico) | da -100 a 325 °C | da -200 a 650 °C | Da 200 a 1750 °C |
| Accuratezza (tipica) | Da 0,05 a 1,5 °C | Da 0,1 a 1 °C | Da 0,5 a 5 °C |
| Stabilità a lungo termine a 100 °C | 0,2°C/anno | 0,05°C/anno | Variabile |
| Linearit | Esponenziale | Abbastanza lineare | Non lineare |
| Alimentazione richiesta | Tensione o corrente costante | Tensione o corrente costante | Autoalimentato |
| Tempo di risposta | Veloce Da 0,12 a 10 s | Tendenzialmente lento Da 1 a 50 s | Veloce Da 0,10 a 10 s |
| Sensibilità al rumore elettrico | Raramente sensibile Solo alta resistenza | Raramente sensibile | Sensibile/Compensazione della giunzione fredda |
| Costo | Da basso a moderato | Elevato | Basso |
Confronto tra termocoppie, RTD e termistori
L'idoneità di ciascun tipo di sensore dipende dall'applicazione. È quindi impossibile stabilire quale sia il migliore in assoluto. I principali vantaggi e svantaggi di ciascun sensore sono riassunti nella tabella sottostante.
| Tipo di sensore | Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|---|
| Termocoppia | Intervallo temperatura Autoalimentato Non autoriscaldante Robusto | Compensazione della giunzione fredda Accuratezza Stabilità Prolunghe TC |
| RTD | Accuratezza Stabilità Linearità | Errore di resistenza del conduttore Tempo di risposta Resistenza alle vibrazioni Dimensioni |
| Termistore | Sensibilità Accuratezza Costo Robustezza Chiusura ermetica Montaggio in superficie | Non linearità Autoriscaldamento Intervalli stretti |
Casi d'uso tipici per ciascun tipo di sensore
Ho sottolineato più volte che il tipo di sensore di temperatura deve essere selezionato in base all'applicazione. Molte applicazioni possono essere soddisfatte da più di un tipo di sensore.
Concludiamo quindi riassumendo il valore della scelta di determinati tipi in varie situazioni.
Thermocouples
Thermocouples are the most commonly used temperature sensors in industry. There are many reasons for this.- Resistenti alle vibrazioni: in primo luogo, le termocoppie sono il tipo di sensore più robusto. Sono semplici nel design, il che le rende resistenti alle vibrazioni. Leggi il nostro white paper su questo problema.
- Basso costo: In secondo luogo, poiché le termocoppie sono economiche, rappresentano la scelta migliore quando sono necessari diversi sensori nella stessa applicazione. Esistono alcune applicazioni che ne utilizzano centinaia, e persino migliaia, contemporaneamente. La profilatura termica nel Settore automobilistico ne è un esempio.
- Temperature elevate: Le termocoppie sono gli unici sensori a contatto in grado di misurare temperature elevate. Qualsiasi cosa che superi i 650 °C richiede una sonda a termocoppia per essere misurata.
- Risposta rapida: Infine, quando è necessaria una risposta rapida, una termocoppia a giunzione esposta fornisce il feedback più veloce alle variazioni di temperatura.
RTDs
RTDs also offer several unique features and benefits.- Temperature elevate: gli RTD sono adatti quando è necessaria precisione alle alte temperature, poiché possono misurare fino a 650 °C. Questo intervallo è molto più elevato rispetto ai termistori.
- Immunità al rumore elettrico: oltre a fornire una buona accuratezza, gli RTD sono caratterizzati da un'elevata immunità al rumore elettrico. I PT100 sono la scelta migliore per le applicazioni in ambienti di automazione industriale, dove sono presenti motori, generatori e altre apparecchiature ad alta tensione.
- Meno influenzati dall'ambiente: Infine, se l'applicazione si trova in un ambiente difficile, l'involucro protettivo di un elemento RTD offre una buona immunità dalla maggior parte dei problemi ambientali, soprattutto se confrontato con le Termocoppie.
Termistori
I termistori sono la scelta migliore per misurazioni inferiori a 150 °C.- Migliore sensibilità: Da un lato, i termistori offrono le migliori prestazioni in questo intervallo, anche migliori degli RTD, soprattutto grazie alla loro maggiore sensibilità.
- Basso costo: D'altra parte, i termistori sono 2 o 3 volte più economici degli RTD e questo è il motivo principale per cui vengono utilizzati negli elettrodomestici comuni, nei condizionatori d'aria o negli scaldabagni.
La propria applicazione
Dopo aver letto questo articolo, dovreste avere un'idea molto più chiara di quale tipo di sensore di temperatura sia più adatto alla propria applicazione.
Se avete ancora domande, gli ingegneri e il team di vendita di OMEGA sono a vostra disposizione per aiutarvi. Possiamo aiutarvi a scegliere il sensore di temperatura più adatto al vostro Sistema di Misurazione: contattateci oggi stesso.
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