I Termometri a Resistenza di Platino (PRT Platinum resistance thermometers) o Termoresistenza di Platino (Pt) offrono eccellente precisione su un largo range di temperatura (da -200 a + 850°C). Sensori standard di questo tipo sono prodotti da molte aziende con diverse specifiche e diversi package per adattarsi alla maggior parte delle applicazioni. Il principio di funzionamento è misurare la resistenza di un elemento di platino. Il tipo più comune (Sensore PT100) ha una resistenza di 100 Ohm a 0°C. e 138.4 Ohm a 100°C. Esistono anche sensori PT1000 che hanno una resistenza di 1000 Ohm a 0°C.
Il rapporto tra la temperatura e la resistenza può considerarsi lineare su un limitato range di temperatura. Ad esempio assumendo che sia lineare tra 0°C e 100°C, l’errore a 50°C è di 0.4°C. Per misure di precisione non è necessario linearizzare la resistenza per avere un lettura di temperatura accurata. La più recente definizione della relazione tra resistenza e temperatura è l’International Temperature Standard 90 (ITS-90).
La linearizzazione è fatta automaticamente dal software quando viene utilizzato un condizionatore di segnale della Pico. L’equazione di linearizzazione è:
Rt = R0 * (1 + A* t + B*t2 + C*(t-100)* t3)
Dove:
Rt è la resistenza alla temperatura t, R0 è la resistenza a 0 °C, e
A= 3.9083 E-3
B = -5.775 E-7
C = -4.183 E -12 (sotto lo 0 °C), o
C = 0 (sopra lo 0 °C)
Per un Sensore PT100 la variazione di temperatura di 1°C provoca la variazione della resistenza di 0.384 Ohm, per cui anche un minimo errore nelal misura della resistenza (per esempio la resistenza di contatto del connettore del sensore) può provocare un rilevante errore nella misura della temperatura. Per misure di precisione I sensori hanno 4 fili, due per forzare corrente e due per misurare tensione sulla resistenza di platino. Esistono anche sensori a tre fili, che presuppongono che la resistenza dei tre fili sia la stessa, cosa non sempre vera.
La corrente attraverso il sensore produce del calore: per esempio una corrente di 1mA forzata sulla resistenza da 100Ohm genera un calore di 100 µW. Se l’elemento sensore non è in grado di dissipare questo calore sarà registrata un temperatura artificialmente più alta. Questo effetto può essere contenuto sia utilizzando sensori di grandi dimensioni sia assicurandosi che il contatto con il suo ambiente sia buono.
Forzando una corrente di 1mA si otterrà un segnale di soli 100mV. Siccome il cambio di resistenza per variazioni di un grado celsius è molto piccolo, un piccolo errore nella misura della tensione ai capi del sensore produrrà un grande errore nella misura della temperatura. Per esempio un errore di 100 µV nelal misura di tensione causerà un errore di 0.4°C nella misura della temperatura. Per cui un errore di 1 µA della corrente forzata produrrà un errore di 0.4°C nella misura della temperatura.
Visti I bassi livelli dei segnali in gioco sarà opportuno tenere I cavi lontano da cavi elettrici, motori, commutatori e qualsiasi dispositivo che possa causare l’emissione di rumori elettrici. Può essere utile in tal caso utilizzare cavi schermati con lo schermo a massa per ridurre eventuali interferenze. Quando si usano cavi lungi bisogna assicurarsi che lo strumento di misura sia in grado di gestire la resistenza di questi cavi. La maggior parte degli strumenti riescono a compensare fino a 100 Ohm per elemento.
Per ogni applicazione va scelto con cura il tipo di sonda e il cavo più appropriato. Le principali considerazioni riguardano il range di temperatura da misurare e l’esposizione della sonda a liquidi (corrosivi o conduttivi) e a metalli. Chiaramente eventuali saldature sul cavo non dovrebbero essere esposte a temperature superiori a 170°C.
I produttori offrono un notevole range di sensori conformi con le normative BS1904 classe B (DIN 43760): questi sensori hanno una precisione di ±0.3 °C a 0 °C. Per migliori precisioni esistono I sensori in classe A (±0.15 °C) o 1/10-DIN (precisione ±0.03 °C). Ditte come la Isotech forniscono sensori standard con precisione di 0.001°C. Notare che questi valori di precisione si riferiscono esclusivamente ai sensori. E’ necessario aggiungere l’errore introdotto dallo strumento di misura.Le normative interessate sono le IEC751 e JISC1604-1989. Le IEC751 forniscono anche la codifica dei colori per I cavi dei sensori PRT: uno dei due fili connessi ad una terminazione del sensore è rosso, uno dei due fili connessi all’altra terminazione è bianco.
La Pico Technology e la Pcb Technologies forniscono una grande varietà di Sensori PT100 in classe A (±0.15 a 0 °C) e sensori 1/10 DIN (±0.03 at 0 °C)
Produttori specializzati possono fornire sensori con precisione 0.001 a 0°C. Notare che queste precisioni si riferiscono solo al sensore. E’ necessario sommare l’errore delle PT100 a quello dello strumento PT104.
Prodotti Pico da usare con i sensori PT100 o PT1000
Il PT104 della Pico technology è una soluzione completa di raccolta dati per sensori PT100 e PT1000 in grado di offrire il massimo in precisione (0.01 °C) e risoluzione (0.001 °C).
