Come scegliere il tipo di sensore di temperatura corretto?
La scelta di un sensore di temperatura per la propria applicazione è un compito che può risultare arduo. La gamma attuale di sensori sul mercato è più ampia che mai ed è facile sentirsi disorientati se non si è pratici di calibrazioni.
Questo articolo spiega le differenze tra i tre principali tipi di sensori di temperatura: termocoppie, RTD e termistori. Dopo la lettura, sarà chiaro quali sono i pro e i contro di ogni tipo e come identificarli.
Con queste nuove conoscenze, scegliere il tipo di sensore di temperatura più adatto per la propria applicazione sarà facile.
Tre tipi di sensore di temperatura
Come tutte le tecnologie, i sensori di temperatura si sono evoluti considerevolmente nel corso degli anni. Oggi, in tutto il settore ne 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, che possono combinare diversi metalli per misurare varie caratteristiche e intervalli di temperatura, e produrre calibrazioni specializzate.
Per ulteriori informazioni sulle termocoppie, leggere qui.
Rilevatori di temperatura a resistenza (RTD)
Un sensore RTD misura la temperatura in base alle variazioni di resistenza in un resistore metallico all'interno. Gli RTD più diffusi, detti sensori PT100, utilizzano il platino e hanno una resistenza di 100 ohm a 0 °C.
Per ulteriori informazioni sui sensori PT100, leggere qui.
Termistori
Un termistore è come un RTD, ma contiene un resistore ceramico o polimerico anziché metallico.
Per ulteriori informazioni sui termistori, leggere 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 |
| Precisione (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 |
| Linearità |
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 dire quale tipo sia nel complesso migliore. I vantaggi e gli svantaggi principali di ciascun sensore sono riassunti nella tabella seguente.
| Tipo di sensore |
Vantaggi |
Svantaggi |
| Termocoppia |
Intervallo di temperatura
Autoalimentato
Non autoriscaldante
Robusto |
Compensazione della giunzione fredda
Precisione
Stabilità
Prolunghe TC |
| RTD |
Precisione
Stabilità
Linearità |
Errore di resistenza del conduttore
Tempo di risposta
Resistenza alle vibrazioni
Dimensioni |
| Termistore |
Sensibilità
Precisione
Costo
Robusto
Chiusura ermetica
Montaggio in superficie |
non linearità
Autoriscaldante
Intervalli stretti |
Casi d'uso tipici per ciascun tipo di sensore
È stato sottolineato diverse volte che il tipo di sensore di temperatura deve essere selezionato in base alla propria applicazione. Molte applicazioni possono essere soddisfatte da più di un tipo di sensore.
Si può concludere, quindi, riassumendo l'importanza della scelta di alcuni tipi in situazioni diverse.
Termocoppie
Le termocoppie sono i sensori di temperatura più comunemente utilizzati nel settore. Le ragioni sono molteplici.
- Resistenza alle vibrazioni: in primo luogo, le termocoppie sono il tipo di sensore più robusto. Hanno un design semplice, che rende le termocoppie resistenti alle vibrazioni. Leggere il libro bianco su questo problema.
- Basso costo: in secondo luogo, poiché le termocoppie sono economiche, sono l'opzione migliore quando sono necessari più sensori nella stessa applicazione. Esistono alcune applicazioni che ne utilizzano centinaia, persino migliaia, allo stesso tempo. Un esempio è rappresentato dalla profilatura termica nel settore automobilistico.
- Temperature più elevate: le termocoppie sono gli unici sensori di contatto in grado di misurare temperature elevate. Tutto ciò che supera i 650 °C richiede la misurazione mediante una sonda termocoppia.
- Risposta rapida: infine, quando è necessaria una risposta rapida, una termocoppia a giunzione esposta fornisce il riscontro più rapido alle variazioni di temperatura.
RTD
Anche gli RTD offrono diverse caratteristiche e vantaggi unici.
- Alte temperature: gli RTD sono adatti quando è necessaria la precisione ad alte temperature, poiché possono misurare fino a 650 °C. Questo intervallo è molto più elevato di quello dei termistori.
- Immunità al rumore elettrico: oltre a offrire una buona precisione, gli RTD sono caratterizzati da un'elevata immunità al rumore elettrico. I PT100 sono l'opzione migliore per applicazioni in ambienti di automazione industriale, dove sono presenti motori, generatori e altre apparecchiature ad alta tensione.
- Minore influenza dell'ambiente: infine, se l'applicazione ha luogo in un ambiente ostile, l'involucro protettivo di un elemento RTD garantisce una buona immunità dalla maggior parte dei problemi ambientali, soprattutto rispetto alle termocoppie.
Termistori
I termistori sono l'opzione migliore per le misurazioni al di sotto di 150 °C.
- Migliore sensibilità: da una parte, i termistori hanno le migliori prestazioni su quell'intervallo, anche migliori degli RTD, in particolare grazie alla loro migliore sensibilità.
- Basso costo: dall'altra parte, i termistori sono 2 o 3 volte più economici rispetto agli RTD, ragion per cui i termistori vengono utilizzati negli elettrodomestici comuni, nelle unità in CA o negli scaldabagni.
La propria applicazione
La lettura di questo articolo dovrebbe aver dato un'idea molto più chiara di quale tipo di sensore di temperatura sia più adatto per la propria applicazione.
I tecnici e l'ufficio vendite di OMEGA sono a disposizione per rispondere a ulteriori domande. Contattandoli oggi stesso, possono aiutare a scegliere il sensore di temperatura migliore per il proprio sistema di misurazione.
Vicino
