Pt100 in 2-, 3- or 4-wire connection?

Gli elementi di misura maggiormente utilizzati per le termoresistenze sono Pt100, Pt1000 ed NTC. Questo articolo descrive in dettaglio i diversi tipi di collegamento.

 

Nelle termoresistenze la resistenza elettrica specifica cambia in funzione della temperatura. Grazie a questo effetto fisico, con una sonda Pt100 è possibile misura la temperatura di un processo. La resistenza è rilevata da un’elettronica (ad esempio un trasmettitore di temperatura), usando una corrente costante e misurando la caduta di tensione. Secondo la legge di Ohm (R = U/I), a una corrente costante [I] la resistenza [R] e la tensione [U] sono proporzionali una all’altra. Esistono tre diversi modi di collegare una sonda Pt100 a un trasmettitore: tramite collegamento a 2, 3 o 4 fili.

PTC/NTC in 2-Leiter-Schaltung

Fig.: Pt100 con collegamento a 2 fili

Pt100 con collegamento a 2 fili

Con il collegamento a 2 fili, la resistenza del cavo si somma come errore alla misura reale. Nel caso di un cavo di rame con sezione trasversale di 0,22 mm2, per una sonda Pt100 si applica il seguente valore guida: 0,162 Ω/m → 0,42 °C/m. Nel caso di una sonda Pt1000 l’influenza della resistenza del cavo (a 0,04 °C/m) è 10 volte più piccola in relazione alla Pt100. Per un elemento di misura NTC la resistenza del cavo è ancora meno significativa in relazione alla resistenza base R25 (ad esempio R25 = 10k). Per via della curva discendente caratteristica di una sonda NTC, l’influenza alle temperature più elevate diminuisce proporzionalmente.

PTC/NTC in 3-Leiter-Schaltung

Fig.: Pt100 con collegamento a 3 fili

Pt100 con collegamento a 3 fili

Il collegamento a 3 fili consente di compensare l’influenza della resistenza del cavo nella massima misura possibile. Il requisito è che il diametro dei conduttori, e quindi le loro resistenze, siano le stesse, come si suppone da un collegamento a 3 fili. La lunghezza massima del cavo di collegamento dipende dalla sezione trasversale del conduttore e dalle opzioni di compensazione dell’elettronica di misura (trasmettitore, display, controllore o sistema di controllo di processo). 

NTC/PTC in 4-Leiter-Schaltung

Fig.: Pt100 con collegamento a 4 fili

Pt100 con collegamento a 4 fili

Il collegamento a 4 fili permette di eliminare completamente l’influenza del cavo sul risultato di misura in quanto vengono compensate ogni possibili asimmetrie nella resistenza del cavo di collegamento.
 

Misure alternative

Esempio: errore di misura a 150 °C, lunghezza del cavo di 10 m, sezione trasversale del conduttore di 0,22 m2

Un ulteriore modo per diminuire in modo sostanziale l’influenza del cablaggio è quella di aumentare la sezione trasversale del conduttore. Con una sezione di 0,5 mm2 la resistenza di linea è solo di 0,036 Ω/m o 0,1 °C/m. Entrambe le opzioni (collegamento a 3/4 fili o aumento della sezione) comportano costi di cablaggio maggiori che possono essere problematici, specialmente nei segmenti di mercato che pongono attenzione ai costi come il settore dei costruttori di macchine. Come compromesso tra costo e accuratezza di misura, è possibile offrire un elemento di misura Pt1000 con collegamento a 2 fili in classe A per lunghezze del cavo minori.

Conclusioni

  • Le più alte accuratezze di misura si possono raggiungere solamente utilizzato una Pt100 con collegamento a 4 fili.
  • Un elemento di misura Pt1000 in classe A e con collegamento a 2 fili offre buone accuratezze di misura e, per il settore dei costruttori di macchine, rappresenta un’alternativa economica al collegamento a 3 e 4 fili.

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16 Commenti
  1. Salvatore

    Ottimo chiarimento

  2. Elio

    Buongiorno, lavoro in un’industria di termo elettro meccanica e quindi ho il bisogno di usare sonde con tre cavetti due rossi e uno blu per il riscaldamento di piani che arrivano ad un massimo di 300°.
    Il mio problema sostanzialmente è capire quale dei due connettori rossi devo collegare solamente guardando la sonda. Mi è stato raccomandato di usare queste sonde (da 3 cavetti) dal costruttore dei piani di riscaldo, ma dal PLC della macchina escono solamente due cavetti uno rosso e uno blu.
    Grazie per la cortese attenzione

    • Domenico Palumbo

      Buongiorno Elio,
      per meglio rispondere al suo quesito le chiederei innanzitutto quanto segue;
      Primo dettaglio: le sonde Pt 100 Ohm a 0°C in accordo a IEC60751 con collegamento 3 fili i colori sono rispettivamente due rossi e uno bianco. Il Blu non è contemplato
      Secondo dettaglio: che tipo si sonde sta utilizzando? Pt100, Pt1000 o qualcos’altro?
      Terzo dettaglio: deve misurare la temperatura a scaldare la piastra metallica?

    • Lorenzo

      La resistenza variabile del pt100(oppure pt100)va trasformata in un segnale 0-10v tramite un convertitore per poi leggerlo con l’ingresso analogico del plc.

    • Stefano

      Buongiorno,

      Avrei bisogno per cortesia di un vostro consiglio per un’applicazione residenziale. Avrei un’abitazione con sonde NTC che dovrei sostituire con PT1000 o PT100.
      Nel caso di sonda PT1000 a 2 fili vi sono problemi di lunghezza che influisce sull’accuratezza della lettura sonda ?
      Attualmente il cablaggio è fatto con cavi AWG22.

      Ringrazio anticipatamente

      Cordiali saluti
      Stefano

      • Marco Affabile

        Buongiorno,

        una PT1000 a 2 fili offre un errore ridotto rispetto a una PT100 a 2 fili. Nonostante questo, per rispondere alla sua domanda avremmo bisogno di conoscere l’esatta metratura del cavo.

        Generalmente non è consigliato un sensore a 2 fili nel caso in cui un segnale debba percorrere una distanza importante. Nelle PT100 a 3 fili, il terzo filo è utilizzato per compensare l’errore del cavo.

  3. Roberto

    Salve avrei bisogno di un consiglio. Dovrei installare un rilevatore di temperatura remoto per la caldaia con un range di temperatura 20-100ºC, la sonda va a contatto con il ferro caldo. La distanza del filo è di circa 25 metri. Che tipo di dispositivo o sonda posso usare?

    • Marco Affabile

      Buongiorno,
      il modello TR40 può essere impiegato per questa applicazione. Suggeriamo una configurazione almeno a 3 fili per il sensore. Per informazioni addizionali può contattarci direttamente.

  4. giovanni caruso

    buongiorno ho un problema con sonda pt1000 cavo 0,75 schermato due fili distanza 120 metri sfarfallio veloce della temperatura
    come posso risolverlo? grazie

  5. tomaso

    Buona Sera,
    se ho installato delle pt100 a 4 fili ma il cliente le aveva chieste a 3 fili,posso cortocircuitare due file per farle diventare a 3 fili? se si, esiste una norma che me lo permette?

    Grazie

    • Marco Affabile

      Buongiorno,
      nel caso in cui si voglia far funzionare una PT100 con 4 fili a 3 fili, basta collegare solo 3 fili. Il quarto filo può anche essere tagliato (nel caso ci si voglia assicurare che non venga collegato in futuro).
      Come linea guida, quando si parla di standard IEC, il filo che si può tagliare / non collegare è uno dei due fili bianchi. Quindi si andrebbero a collegare 2 fili rossi e 1 filo bianco al fine di ottenere un circuito a 3 fili.

      • andrea

        Quindi posso connettere una sonda a 4 fili utilizzando solo 2 fili per la misurazione ? (dovrei collegarla ad una termostufa e dispongo di sonda 4 fili ma la termostufa ha un semplice connettore a 2 fili senza misurazione della tensione) Grazie


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