Che cos’è la temperatura ?

1. UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAMERINOSCUOLA DI SCIENZE E TECNOLOGIE PERCORSO ABILITANTE SPECIALEClasse di concorso C320LABORATORIO MECCANICO TECNOLOGICOMISURA DELLA TEMPERATURATesi di specializzazioneIn TERMORESISTENZESpecializzando Relatore ANGELETTI ALESSANDRO Prof. Ing. CICCONI FRANCESCOANNO ACCADEMICO 2013 – 2014

2. Che cos’è la temperatura? • Da un punto di vista qualitativo, si può dire che la temperatura di un oggettoè ciò che determina la sensazione di caldo o freddoalcontatto con esso. • La temperatura termodinamica indica il grado di agitazione termica (energia termica) di un corpo. • l’equilibrio termico: assenza di scambi termici netti. la temperatura letta dallo strumento è la temperatura dell’oggetto. • La propagazione del calore: avviene in tre modi differenti e combinati (conduzione, convezione, e irraggiamento): conduzione: sfrutta il contatto fisico tra i corpi, convezione: sfrutta un agente intermedio (gas, liquido) irraggiamento: è legato alle vibrazioni degli atomi e delle molecole. • La misura di una temperatura comporta sempre un trasferimento di calore (energia termica in transito) dal misurando/processo al sensore.

3. La termoresistenza: Generalità e principi di funzionamento: • La termoresistenza, (RTD), è uno strumento di misura della temperatura differenziale. • Il principio di funzionamento consiste nella variazione della resistenza di un resistore, detto anche elemento sensibile, al variare della temperatura dell'ambiente nel quale si trova. • Facendo esso parte di un circuito elettrico, tramite un dispositivo è possibile leggere la variazione della resistenza rispetto ad un valore standard legato ad una temperatura di riferimento e risalire quindi alla temperatura misurata. • La resistenza di un filo metallico è data dalla variazione di temperatura che va ad influire sulla resistività del materiale, mentre lunghezza L e sezione S del filo restano pressochè costanti. • La legge di variazione della resistività del materiale può essere assunta con buona precisione di tipo lineare con la temperatura rispetto ad un valore di riferimento 0 dato di norma a 0 ˚C per ogni materiale. • La costante di proporzionalità è detta coefficiente di temperatura ed è data in generale per ogni materiale, ma il suo valore varia leggermente con la temperatura. Ci si riferisce in genere ad un valore di riferimento costante medio calcolato tra 100 ˚C e 0 ˚C.

4. termoresistenza dal punto di vista strutturale1 elemento sensibile, 2 fili di collegamento, 3isolatore ceramico, 4 riempitivo,5guaina di protezione, 6testa di connessione.

5. Fig.- Andamento della resistenza normalizzata per RTD di tre tipici metalli. I materiali principalmente utilizzati per la costruzione dell'elemento sensibiledella termoresistenza sono Platino, Nichel e Rame.

6. Esempio di nomenclatura di una Termoresistenza:Pt 100 / A / 3 / -100 / +200 dove:Pt: simbolo dell'elemento sensibile.100: resistenza in Ohm dell'elemento sensibile.A: classe di tolleranza dello strumento. Definisce quale formula utilizzare per il calcolo dell'incertezza nella misurazione effettuata.3: numero di fili di collegamento della termoresistenza.-100 / +200: range di temperatura di validità espresso in gradi Celsius.

7. Metodi di misura con le termoresistenze Esistono diversi metodi di collegamento dei termometri a resistenza, Nei quattro metodi che verranno elencati, il principio è sempre lo stesso: un ponte di Wheatstone è alimentato da una tensione esterna che genera una corrente i=1 mA; una delle quattro resistenze che lo compongono è quella variabile con la temperatura, ossia la termoresistenza. • a 2 fili: la tecnica a due fili è la meno precisa • a 3 fili: buona precisione ottenibile nella misura • a 4 fili: con compensazione: la tecnica a quattro fili con compensazione è ormai poco utilizzata • a 4 fili;volt-amperometrico: la tecnica fornisce la migliore precisione possibile in senso assoluto

8. Confronto tra tre diverse termoresistenze: 1- TERMOMETRO DIGITALE PORTATILE mod. HD 2307.0 2- TERMORESISTENZA Pt100 FOCUS 3- SONDA DI RILEVAZIONE DELLA TEMPERATURA RAB

9. Pregi e difetti delle termoresistenze Pregi: • Ottima linearità • Idoneo al funzionamento in ambienti ostili • Ottima accuratezza • Elevata riproducibilità • Non ha bisogno di essere tarate spesso • Dimensioni molto ridotte • Costo non molto elevato • Elevata velocità di risposta Difetti: • Elevata sensibilità agli urti • Richiede un circuito di alimentazione • Autoriscaldamento • Temperatura massima minore di quella delle termocoppie