La chiave per determinare se un sensore PT100 è al di fuori del suo intervallo di tolleranza è confrontare il suo errore di misurazione a una temperatura specifica con l'errore consentito per la sua classe di precisione specificata nello standard internazionale (IEC 60751). Se l'errore misurato è maggiore del valore consentito a quella temperatura, viene considerato fuori dall'intervallo di tolleranza.
La tolleranza di un sensore PT100 non è un valore fisso, ma una funzione della temperatura. Pertanto non può essere giudicato esclusivamente sulla base di valori empirici in un singolo punto di temperatura; deve essere calcolato e confrontato insieme alla classe di precisione nominale (ad esempio, Classe A o Classe B) e alla temperatura operativa effettiva.
I. Chiarimento sullo standard: Formula di tolleranza IEC 60751
La determinazione della tolleranza per tutti i sensori PT100 industriali si basa sullo standard IEC 60751. I voti comuni e le relative formule di errore sono i seguenti:
|
Grado di precisione |
Formula di tolleranza (grado) |
Scenari applicativi tipici |
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Grado AA |
±(0.1 + 0.0017t) |
Laboratori di alta-precisione, standard metrologici |
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Un grado |
±(0.15 + 0.002t) |
Attrezzature mediche, produzione di semiconduttori |
|
Grado B |
±(0.30 + 0.005t) |
Controllo industriale generale (più comune) |
Dove t è il valore assoluto della temperatura effettiva (unità: gradi ), ad esempio, a 100 gradi , |t|=100.
II. Passaggi di giudizio dettagliati
1. Determinare il grado di precisione nominale del sensore. Controllare la targhetta del prodotto, la scheda tecnica o la documentazione di acquisto per confermare che sia di Grado A, Grado B o un altro grado.
Se non diversamente specificato, verrà trattato come Grado B per impostazione predefinita (più comunemente utilizzato nell'industria).
2. Ottenere la calibrazione o i dati misurati
Misurare il valore di resistenza effettivo del PT100 a una temperatura standard nota (ad esempio, tramite un termostato, un pallone con punto di congelamento, ecc.) e convertirlo nel valore di temperatura corrispondente
Ad esempio: in un ambiente standard a 100 gradi, la resistenza misurata è 138,85 Ω e la temperatura corrispondente trovata nella tabella è 101,0 gradi.
3. Calcolare l'errore di temperatura misurata
ΔT=T_misurata - T_standard
ΔT=T_misurata - T_standard
Nell'esempio sopra:
ΔT=101.0 - 100=+ 1.0 gradi
ΔT=101.0 - 100=+1.0 gradi
4. Calcolare l'errore ammissibile a questo punto di temperatura
Sostituire nella formula di tolleranza corrispondente:
Per un sensore di Classe B, a 100 gradi:
Errore consentito=± (0.30 + 0.005 × 100)=± 0,80 gradi
Errore consentito=±(0.30 + 0.005 × 100)=±0,80 gradi
5. Confronto e giudizio
Errore misurato: +1.0 gradi
Intervallo consentito: [-0,80 gradi, [+0.80 gradi]
Poiché +1.0 grado > +0.80 grado → supera l'intervallo di tolleranza, viene giudicato non qualificato.
III. Tabella di riferimento rapido per le tolleranze dei punti di temperatura comuni (prendendo come esempio il grado B)
Tabella: Tolleranza temperatura (gradi) (grado B) Tolleranza massima Deviazione resistenza (Ω)
0 ±0,30 gradi ±0,12Ω
25 ±0,425 gradi ±0,16Ω
50 ±0,55 gradi ±0,21Ω
100 ±0,80 gradi ±0,31Ω
200 ±1,30 gradi ±0,50Ω
Suggerimento: è possibile utilizzare un multimetro per misurare la resistenza sul-sito e questa tabella può essere utilizzata per determinare rapidamente se la resistenza è fuori tolleranza.
IV. Fattori chiave che influenzano l’accuratezza del giudizio
Anche se il valore misurato è vicino al punto critico, è necessario eliminare i seguenti fattori di disturbo per evitare errori di valutazione:
Tabella Contromisure per l'impatto dei fattori
Resistenza del cavo La connessione a due-fili introduce ulteriori errori. Utilizza la misurazione a tre-fili o a quattro-fili.
Equilibrio termico insufficiente Sensore non sufficientemente riscaldato. Attendere un tempo sufficiente (di solito 5–10 minuti).
Profondità di inserimento insufficiente L'elemento sensibile alla temperatura non è entrato completamente nella zona a temperatura costante. Profondità di inserimento Maggiore o uguale a 150 mm o Maggiore o uguale a 10 volte il diametro della sonda.
Sorgente standard imprecisa Grandi fluttuazioni di temperatura nel bagno a temperatura costante. Utilizzare come riferimento un termometro a resistenza al platino standard calibrato.
V. Possibili cause e suggerimenti per la gestione del superamento della tolleranza
Tabella Causa Manifestazioni Suggerimenti
L'uso prolungato ad alte-temperature porta all'invecchiamento Errore significativamente aumentato nell'intervallo di alte-temperature. Ridurre il ciclo di calibrazione e prendere in considerazione la sostituzione.
Danni meccanici o affaticamento da vibrazioni Salto di resistenza, risposta lenta. Controllare il tubo protettivo e la struttura interna.
Contaminazione o coking Risposta rallentata, deriva-punto zero. Pulire la sonda e migliorare l'ambiente di installazione.
Calibrazione impropria o deviazione sistematica standard imprecisa. Invia il sensore a un istituto metrologico di terze parti-per la verifica. Una volta confermato che la tolleranza è stata superata, il sensore deve essere messo fuori servizio e riparato, sostituito o ricalibrato, soprattutto nei sistemi critici di controllo della temperatura (come quelli farmaceutici e di gestione delle batterie) per evitare incidenti di produzione.
