Come funziona una PT100 e quanti modelli ne esistono? Come si utilizza la PT100 con il plc? Benvenuto in questa lezione, oggi parliamo delle RTD (Resistance Temperature Detector), le sonde di temperatura di tipo resistivo più diffuse nell’automazione industriale.
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Ecco cosa impariamo in questa lezione:
Misurazione della temperatura nei processi.
Che cos’è una PT100.
Di cosa è fatta una RTD PT100.
Proprietà del platino usato nelle PT100.
Costruzione della PT100.
PT100 a 2 fili e a 3 fili.
Collegamento delle RTD PT100 al plc.
Misurazione della temperatura nei processi.
La temperatura è probabilmente la variabile fisica più misurata all’interno dei processi automatizzati, qualsiasi sia l’area d’applicazione. Possiamo misurare la temperatura dei prodotti, dei servizi e delle lavorazioni, per esempio all’interno dei serbatoi, lungo le tubazioni, nei forni e così via.
Misurare la temperatura con una grande precisione è fondamentale in certe industrie, per esempio nel farmaceutico e nel settore biochimico, mentre in altre applicazioni non è necessaria una precisione altissima; comunque le sonde di temperatura sono praticamente sempre presenti sugli impianti controllati da PLC o altre apparecchiature.
Che cos’è una PT100.
Le RTD (sonde di temperatura resistive) sono dispositivi che offrono una resistenza variabile in base alla temperatura a cui sono esposti; il cambiamento della resistenza è lineare, quindi proporzionale alla temperatura misurata.
La misurazione di questo tipo è possibile grazie al materiale di cui la termo resistenza è costituita.
Di cosa è fatta una RTD PT100.
Queste sonde di temperatura possono essere costruite con praticamente tutti i metalli, compreso il rame e il nichel, tuttavia il materiale più prezioso impiegato per la loro fabbricazione è il platino. Questo metallo ha delle caratteristiche fisiche che lo rendono ideale per le PT100.
Naturalmente a seconda del metallo impiegato, la curva della corrispondenza tra temperatura e resistenza cambia.
Come vediamo nella prossima immagine, il platino è il materiale che offre una curva più lineare.
Proprietà del platino usato nelle PT100.
Il platino è presente nella tavola degli elementi, con il simbolo “Pt”.
Il peso molecolare del platino è di 195, peso che lo rende piuttosto duro come metallo; dal punto di vista della conduttività, esso è un buon conduttore anche se meno del rame e del nichel.
A una temperatura di zero gradi centigradi, il platino offre una resistenza elettrica di 100 ohms, il nome PT100 in effetti deriva dall’unione della sigla PT (platino) a 100 che è il valore degli ohms a 0°C.
Nella prossima immagine vediamo una tabella con i valori di resistenza delle PT100 alle varie temperature.
Un’altra caratteristica del platino che lo rende ottimo per costruire le PT100 è la sua relativa inerzia, infatti questo metallo non reagisce facilmente con altri composti e la misurazione quindi non viene disturbata troppo.
Costruzione della PT100.
Queste sonde di temperature sono costruite avvolgendo un sottile filo di platino attorno a un supporto fatto di materiale non conduttivo, il tutto viene incluso in un rivestimento protettivo.
Ci sono PT100 costruite anche in modo diverso, nella prossima immagine vediamo sia il classico modello a stelo che quella a “film sottile”.
PT100 a 2 fili e a 3 fili.
Per determinare la resistenza della RTD, si utilizza un circuito chiamato “Ponte di Wheatstone”. Questo circuito è formato da 3 resistenze di valore identico, più la resistenza fornita dalla PT100, che viene misurata per mezzo della caduta di tensione che offre nel circuito stesso.
Il tipo di misura con la RTD a 2 fili non è molto accurata, poiché influenzata dalla resistenza stessa del conduttore di platino, la quale cambia in base alla sua lunghezza.
Per ovviare a questo inconveniente si utilizzano RTD a 3 fili, che permettono di compensare la resistenza dei conduttori dell’elemento, misurando la stessa e sottraendola alla resistenza totale misurata.
Le PT100 a 3 fili sono più costose di quelle a 2 fili, tuttavia sono quelle più utilizzate oggi nell’industria, grazie alla precisione e stabilità che offrono.
Collegamento delle RTD PT100 al plc.
Per ricevere i dati della temperatura dalle PT100, queste forniscono terminali che possono essere collegati a delle speciali schede con ingresso apposito per i PLC, oppure accoppiate a dei trasmettitori di temperatura che convertono la resistenza in un segnale 4-20mA oppure 0-10V; in questo caso il segnale viene mandato su schede di ingresso analogico in corrente o tensione.
