Il sensore di temperatura a termocoppia deve il suo successo alla sua grande versatilità. Permette di realizzare sonde termiche adatte a molteplici ambiti applicativi. Il funzionamento della termocoppia si basa su un fenomeno chiamato effetto termoelettrico Seebeck, teorizzato dal fisico omonimo. La temperatura viene dedotta dal livello di tensione elettrica generato dalla variazione di temperatura all'interno della termocoppia. Ma qual è esattamente il meccanismo di funzionamento? termocoppie ? Ecco alcune chiavi per comprendere meglio i segreti della sonda di temperatura e aiutarti a scegliere quella più adatta alle tue esigenze.
Il funzionamento delle termocoppie si basa sulla tensione termoelettrica
Una termocoppia è un sensore per vari campi (industria, chimica, trasformazione alimentare, ecc.) e in vari ambienti per misurare la temperatura. Contiene due fili di metalli o leghe metalliche conduttrici di diversa natura.
Il principio di funzionamento delle termocoppie
Questi fili sono collegati da due tipi di saldature, il punto caldo e il punto freddo. Il punto caldo è nella direzione dell'ambiente di cui vogliamo misurare la temperatura. La saldatura a caldo spesso ha protezione tramite guaina metallica. Per evitare che venga degradato dall'ambiente in cui si trova. Il punto freddo deve rimanere ad una temperatura nota. Durante la misurazione della temperatura, la giunzione fredda può essere mantenuta a temperatura preciso tramite un meccanismo di refrigerazione. È anche possibile misurarne la temperatura e quindi effettuare un calcolo differenziale.
Quando il punto caldo della termocoppia è esposto al caldo o al freddo, la densità elettronica di ciascun filo metallico viene modificata. Le variazioni di temperatura inducono una dinamizzazione degli elettroni, che si sposteranno quindi verso il lato più freddo dei fili conduttori. Viene utilizzata l'apparecchiatura di misurazione valutare questa forza elettromotrice. Misura la corrente che entra nella scatola del registratore alle estremità di ciascuno dei due fili. Alcuni dispositivi visualizzano la tensione, altri visualizzano la temperatura calcolata in base alle specifiche della termocoppia.
Precauzioni da adottare per il funzionamento ottimale delle termocoppie
Se i due fili metallici sono saldati e non intrecciati, ad esempio, è per garantire che il contatto venga mantenuto nonostante le condizioni esterne come le vibrazioni. Esistono diverse tecniche di giunzione: saldatura a stagno, saldatura ad argento, saldatura elettrica, ecc. La saldatura non deve essere eseguita a temperature troppo elevate in modo da non alterare i fili in lega, cosa che modificherebbe il funzionamento della termocoppia.
Essendo molto debole, può succedere che l'interferenza elettrica è disturbante il segnale della termocoppia. Anche un motore rumoroso posizionato vicino alla sonda di temperatura può interferire con il funzionamento della termocoppia e quindi falsare i risultati. Potrebbe quindi essere necessario calibrarlo nuovamente.
È essenziale da usare il giusto tipo di termocoppia e la guaina adatta al centro per misurare. Un fenomeno di decalibrazione può verificarsi quando elementi esterni come una temperatura troppo elevata provocano la diffusione di particelle metalliche nei metalli della termocoppia. L'errata calibrazione può derivare anche dall'usura della guaina isolante, provocando il contatto tra i due fili.
Come scegliere la tua termocoppia?
La scelta delle termocoppie dipende da intervallo di misurazione della temperatura in gradi Celsius del mezzo da misurare e il tempo di risposta previsto.
L'intervallo di temperatura target e il tempo di risposta
In teoria, tutti i tipi di leghe metalliche possono essere combinati per formare una termocoppia. Tuttavia, 8 tipi di termocoppie vengono utilizzati principalmente. Sono oggetto di una norma europea e compaiono in una classificazione secondo combinazioni di metalli che li compongono. I tipi J, K, T ed E sono i più comuni grazie al loro prezzo contenuto e alle molteplici applicazioni. Permettono la misurazione di alte temperature. Vengono utilizzate termocoppie di tipo R, S e B misurare temperature molto elevate. Contengono metalli nobili, quindi un prezzo di acquisto più elevato.
Per evitare risultati falsi, è essenziale utilizzare il tipo di termocoppia corretto per la propria applicazione. In effeti, ognuno di questi tipi ha le sue caratteristiche, come il campo di misura temperatura che offre un funzionamento ottimale della termocoppia. Per ottenere dati quanto più precisi possibile, pertanto, facciamo far corrispondere l'intervallo di temperatura da misurare con l'intervallo ottimale del tipo termocoppia. Alcuni metalli che offrono particolare resistenza sono da utilizzare per ambienti specifici (acidi, basici, alta pressione, ecc.).
Il tempo di risposta varia a seconda del tipo di giunzione all'estremità della termocoppia. Nel caso della giunzione a vista la giunzione non è nella guaina protettiva. Essendo il contatto con l'ambiente diretto, i tempi di risposta sono quindi rapidi.
Compatibilità con il dominio applicativo
Quando si sceglie un sensore per una sonda di misurazione, è necessario tutto per prima cosa definisci le variabili che vuoi misurare. Ad esempio, hai la possibilità di optare per un sensore di umidità e temperatura. È possibile scegliere un trasmettitore programmabile per configurare i parametri desiderati.
Per selezionare una sonda elettronica, è meglio scegliere un dispositivo di misurazione facile da maneggiare da parte degli utenti e adattato all'ambiente. Ad esempio, si consiglia di spegnere gli schermi LCD dei sensori al di sopra di una temperatura esterna di 70°C. Per monitorare la temperatura a contatto e a distanza, puoi scegliere un dispositivo che combina termometro a infrarossi e termocoppia.
Tra i sensori più utilizzati ci sono anche termistori. Questi sensori funzionano secondo un principio vicino a quello della termocoppia poiché reagiscono alle variazioni di temperatura modificando la loro resistenza. I termistori sono NTC (coefficiente di temperatura negativo) o PTC (coefficiente di temperatura positivo). Questi due tipi di termistori dipendono dai materiali di cui sono realizzati.
Vai oltre sulle termocoppie
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