Sonde Pt100 in classe B o F.03: la norma IEC 60751

Forse avete già notato che in alcuni casi una sonda Pt100 viene specificata con una classe di precisione B o A. In altri casi, con una classe F 0.3 o F 0.15. Questo articolo esamina le specifiche delle sonde Pt100 presenti nella norma internazionale IEC 60751 e spiega la differenza delle classi di precisione.

Caratteristiche di una Pt100

Il “platino”, metallo prezioso resistente alla corrosione, ha un’elevata stabilità a lungo termine. Inoltre, una sonda Pt100 ha un’alta riproducibilità e una bassa non linearità. Altre proprietà molto importanti sono un’ottima resistenza allo shock termico e un’elevata precisione di misura. Infine, l’ampio campo di temperatura che può essere utilizzato rende una Pt100 l’elemento di misura più frequentemente utilizzato nella misura industriale della temperatura.

Significato della norma internazionale IEC 60751

Per l’industria, le normative sono molto importanti. Esse garantiscono che i prodotti abbiano una qualità costante e tracciabile. Se un prodotto è fabbricato in conformità alle norme internazionali, tutti gli operatori del mercato possono essere certi che le caratteristiche descritte al suo interno siano rispettate. Così, una Pt100 secondo IEC 60751 ha sempre gli stessi valori di resistenza di base e anche una curva di tolleranza definita. Ciò consente all’utilizzatore finale, ad esempio, di sostituire una sonda difettosa con una nuova senza dover regolare nuovamente il circuito di controllo. Allo stesso modo, un controllore può essere facilmente sostituito con un altro a condizione che quest’ultimo abbia un ingresso Pt100.

Differenza tra resistenza di misura e sonda di temperatura

Fig. sin,: Pt100 a film sottile
Fig. centro: Pt100, filo avvolto, resistenza di misura in vetro
Fig. destra: Pt100, filo avvolto, resistenza di misura in ceramica

Con la revisione della IEC 60751 del 2008, per le sonde Pt100 sono state introdotte nuove classi di precisione e campi di misura. In questo modo la norma ha definito per la prima volta la differenza tra resistenze di misura e termoresistenza. Una resistenza di misura consiste in un filo di platino (resistenza di misura a filo avvolto) o un sottile film di platino (resistenza di misura a film sottile) ed è progettata per l’installazione nelle termoresistenze. Una termoresistenza (c), invece, per definizione consiste in:

1. la stessa resistenza di misura (a o b), installata all’interno di componenti protettivi
2. fili di collegamento interni e morsetti esterni per il collegamento a strumenti di misura elettrici
3. Elementi di montaggio, cavi di collegamento (d) o teste di connessione, a seconda della versione della sonda.

Confronto: resistenza di misura (a = a filo avvolto, b = a film) e termoresistenza (c)

Storia dello sviluppo della norma IEC 60751

Originariamente, la norma IEC 60751 riconosceva per le sonde Pt100 solo le classi A e B. Non distingueva tra resistenze di misura e sonde di temperatura. Non c’era nemmeno una differenziazione delle resistenze di misura tra le versioni a filo avvolto e a film sottile. In seguito alle lamentele dei loro clienti, i produttori di sonde (indipendentemente l’uno dall’altro) hanno misurato la precisione dei loro strumenti e di quelli di terzi. Il risultato fu che le sonde con resistenze di misura a film sottile mostrarono un comportamento diverso alle alte temperature rispetto a quanto descritto nella norma. Ciò fu tenuto in considerazione nella successiva della norma IEC 60751. Sono state mantenute le classi di precisione A e B per le termoresistenze e sono state inserite nella norma le classi AA e C. Questa aggiunta risponde alla richiesta dei clienti di sonde più precise (classe AA) e tiene conto della maggiore imprecisione delle resistenze di misura a film sottile per temperature superiori a 500 °C (classe C).

Basi e risultati della revisione della norma IEC 60751

Il comitato che redige le normative ha di conseguenza introdotto nuove classi di precisione per le resistenze di misura. I test hanno dimostrato che una resistenza di misura si comporta diversamente in condizioni di laboratorio rispetto a quando viene installata in una sonda. Questo comportamento influenza il campo di validità e il valore di tolleranza. Può così succedere che una resistenza di misura abbia originariamente la classe A: la sonda in cui è installata, tuttavia, ha un campo di validità diverso. Anche il valore di tolleranza può quindi essere alterato. E’ stata quindi creata una tabella separata per le resistenze di misura, in cui vengono considerate le differenze nei campi di temperatura tra una Pt100 a filo avvolto e una Pt100 a film sottile (resistenza di misura a film sottile). Le Pt100 a filo avvolto si trovano nelle classi W 0,1 / W 0,15 / W 0,3 / W 0,6 (W sta per “wire wound”). Le resistenze di misura a film sottile corrispondono alle classi F 0.1 … F 0.6 (F sta per “film sottile”).

Tabella 1: campi di accuratezza e campi di temperatura per Pt100 – Resistenza di misura secondo IEC 60751

Tabella 2: campi di accuratezza e campi di temperatura per sonde Pt100 secondo IEC 60751

Differenze tra resistenze di misura a filo avvolto e a film sottile

Oltre ai campi di temperatura, ci sono altre differenze nelle due versioni di Pt100. La più importante è il tipo di esecuzione. Una resistenza di misura a filo avvolto è notevolmente più grande di una Pt100 a film sottile. Lunghezze di immersione molto corte, spesso necessarie nel settore dei costruttori di macchine, possono essere ottenute praticamente solo con una resistenza di misura a film sottile. La massa inferiore della resistenza di misura a film sottile genera a un tempo di risposta più breve della sonda. Inoltre, la resistenza alle vibrazioni è quindi migliore che nel caso di una sonda dotata di Pt100 a filo avvolto.

Significato della tipologia di sonde di misura

La marcatura di una sonda secondo la norma IEC 60751 non specifica il tipo di resistenza di misura. Questo di solito non è un problema per l’utente, purché siano soddisfatte le specifiche richieste per l’applicazione. Tuttavia, a causa dei diversi vantaggi delle due versioni, in singoli casi può essere utile conoscere il tipo di resistenza installato nella sonda. Così, ad esempio, una sonda con una resistenza di misura a film sottile può essere montata anche quando è immersa nel fluido di processo solo per pochi millimetri. Viceversa, con una resistenza a filo avvolto (semplicemente a causa della sua lunghezza) può verificarsi un errore di misura in quanto l’elemento stesso di misura non può essere completamente immerso nel fluido.

Scambio di esperienze

Le resistenze di misura a film sottile rappresentano l’esecuzione standard delle sonde di temperatura WIKA, a meno che il campo di temperatura o una richiesta esplicita del cliente non le escluda. Quali sono le vostre esperienze con le termoresistenze? Quale specifica di tolleranza preferite e perché?

Per ulteriori informazioni sui sulle termoresistenze visita il sito WIKA o guarda il nostro video “Come funziona una termoresistenza?”.
Nella nostra informazione tecnica “Limiti operativi e tolleranze delle termoresistenze al platino secondo EN 60751” troverete ulteriori informazioni sulle differenze tra le resistenze di misura a filo avvolto e a film sottile.

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