Le misure di pressione sono un elemento importante nella fluidica (idraulica e pneumatica) e nell’industria di processo per assicurare la sicurezza del funzionamento e le migliori prestazioni delle macchine e degli impianti. Oltre alla precisione e a molti altri fattori, la selezione del campo di misura appropriato per i sensori di pressione è una fase importante. Quando si seleziona il campo di misura dei sensori di pressione, sono due i fattori da considerare:
- Garantire che il sensore non sia distrutto o danneggiato dalla selezione di un campo di misura troppo piccolo.
- Evitare il peggioramento della precisione o un segnale di uscita troppo basso selezionando un campo di misura troppo grande.
Quest’articolo tratta il secondo punto e quindi gli effetti della selezione di un campo di misura troppo ampio.
Nelle schede tecniche dei prodotti potete generalmente trovare tre diversi valori riguardanti il campo di pressione:
- Pressione operativa nominale
- Pressione operativa di sicurezza
- Pressione di scoppio
I produttori possono utilizzare termini leggermente diversi (e si dovrebbe sempre chiedere una definizione precisa), ma in linea di principio sono di comune comprensione. Questo vale in particolare per i parametri di precisione / errore. Quando si va oltre il campo di pressione nominale, i valori specificati nella scheda tecnica non sono più garantiti e possono essere superati, cioè il segnale di uscita non può più essere utilizzato per eseguire misurazioni accurate.
Cosa succede se si seleziona un campo di misura molto più grande, cioè si utilizza solo una frazione del campo di pressione nominale (ad esempio 250 bar con un fondo scala di 1000 bar)?
La buona notizia
Quasi nulla. O almeno non molto. La verità è che la maggior parte dei parametri di precisione, quali linearità, ripetibilità, isteresi, ecc., sono correlati al valore letto e non al fondo scala. Il loro valore massimo è definito nella scheda tecnica ed è espresso in percentuale del campo di pressione nominale, ma l’errore “reale” di misura in servizio è inferiore.
Esempio
Se la linearità (o meglio la non-linearità) è definita come 0,1% del fondo scala (FS), significa che un sensore di pressione da 1000 bar può avere una deviazione di 1 bar dalla linea ideale e questo dovrebbe accadere per circa la metà della campo di misura, cioè 500 bar. Quando si misurano solo 250 bar con lo stesso trasduttore, la linearità non dovrebbe deviare di 1 bar, ma solo di una frazione di esso.
Infatti, se si usa un sensore da 1000 bar per misurare una pressione da 0 a 500 bar, l’errore di linearità atteso tra zero e 500 bar è di circa 0,25 bar e si prevede che il picco di errore si verifichi intorno ai 250 bar.
Trasmettitori Smart
I cosiddetti “Trasmettitori Smart” si basano proprio su questo effetto poiché i campi di misura disponibili sono pochi (5 o 6) e quindi l’utente usa sempre solo una parte del campo di pressione nominale.
Gli unici errori che non si ridimensionano sono quelli relativi al punto zero dei sensori:
a) precisione del punto zero / taratura
b) effetto della temperatura sullo zero (TCzero).
Entrambi sono definiti come percentuale del fondo scala e il loro valore assoluto rimane costante indipendentemente da quanto campo di misura venga effettivamente utilizzato.
Nel nostro esempio precedente relativo al sensore con campo nominale da 1000 bar, assumiamo un errore dello zero pari a 0,5% = 5 bar. Se misurate 1000, 500 o 10 bar dovete sempre e comunque considerare un errore di zero fino a 5 bar. Implicazione pratica: poiché la maggior parte dei sensori sono “azzerati” durante l’installazione o quando sono collegati al PLC, questo errore diventa meno importante.
E la risoluzione?
Il solo altro limite del quale bisogna essere consapevoli è la risoluzione dell’elettronica che riceve il segnale del sensore, cioè quella della scheda di ingresso del PLC o dell’indicatore digitale. Nella maggior parte dei casi oggi questo non è più un problema, poiché questa elettronica ha una risoluzione di 12 bit e oltre. Se torniamo al nostro esempio e assumiamo di usare il sensore solo fino a 250 bar, otteniamo comunque una risoluzione di 10 bit (in caso di un convertitore A / D a 12 bit) che fornisce una risoluzione di 0,1% da 0 a 250 bar (= 0.25 bar).
Conclusione
Scegliere il campo di misura corretto dei sensori di pressione è importante e non è così complicato. I sensori moderni sono disponibili con una grande varietà di campi di misura, normalmente disponibili in tempi brevi. Prestare attenzione alle sovrappressioni è più importante che preoccuparsi di perdere precisione o risoluzione.
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