La Termoresistenza (chiamata anche Termometro a Resistenza) è un sensore di temperatura che determina la temperatura a cui è sottoposto sfruttando il principio che la resistenza di un determinato metallo varia con il variare della temperatura.
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La Termoresistenza lavora su una correlazione di base tra metalli e temperatura. Al variare della temperatura si ottiene una corrispondente variazione di resistenza derivata dall’elemento sensibile costituito da determinati metalli (solitamente Platino, Nichel)
Alimentando la Termoresistenza con una corrente costante e misurando la caduta di tensione del resistore è possibile calcolare la resistenza elettrica di un metallo e determinare la temperatura.
Allo stesso modo, all’aumentare della temperatura dell’elemento di resistenza (elemento sensibile), aumenta la resistenza elettrica, misurata in ohm (Ω). Gli elementi RTD sono generalmente identificati in base alla loro resistenza in ohm a zero gradi Celsius (0 C).
Le tipologie di termoresistenze sono classificate con l’abbreviazione del materiale utilizzato per la loro costruzione seguito dal valore di resistenza nominale, espresso in Ohm, in riferimento alla temperatura di 0 °C (punto di fusione del ghiaccio), secondo la normativa di riferimento IEC 751 (EN 60751).
Normalmente i termometri a resistenza vengono identificati con la sigla del materiale utilizzato per la loro costruzione (Platino = Pt, Nichel = Ni ) seguito dalla loro resistenza nominale alla temperatura di 0°C (esempio Pt100). Il campo di utilizzo dei termometri a resistenza industriali è compreso tra -200 e +850°C come riportato nella normativa EN 60751. Nel caso del platino la relazione tra resistenza e temperatura viene descritta dall’equazione di Callendar-Van Dusen (EN 60751)
La termoresistenza Pt100 è la più comune: a 0 °C l’elemento sensibile assume una resistenza nominale di 100 Ω.
La termoresistenza Pt500 a 0 °C l’elemento sensibile assume una resistenza nominale di 500 Ω.
La termoresistenza Pt1000 a 0 °C l’elemento sensibile assume una resistenza nominale di 1000 Ω.
I materiali più comuni utilizzati per la costruzione dell’elemento sensibile sono:
È la più utilizzata in applicazioni industriali in quanto il platino ha una eccellente resistenza alla corrosione, un’ottima stabilità nel lungo periodo ed un ampio intervallo di temperature (-200 … +850 °C).
Lo standard EN 60751 prevede che le termoresistenze debbano avere un valore nominale a 0 °C. Come detto, i valori più utilizzati sono 100 ohm (Pt100), 500 ohm (Pt500), 1000 ohm (Pt1000).
Vengono armonizzati dalla normativa DIN 43760, sono meno costosi a livello costruttivo dell’elemento in platino e meno dipendenti alla corrosione. Tuttavia, il nichel è più soggetto ad usura nel tempo perdendo accuratezza a temperature elevate. Inoltre, il range di temperatura è più limitato (-80 … +260 °C).
Ad oggi lo scarso utilizzo nel settore industriale li rende più costosi dei comuni elementi in Platino.
L’elemento a resistenza solitamente è costruito in tre modi: a filo avvolto, a spirale o a film.
Una Termoresistenza può essere configurata con 2, 3, 4 fili di collegamento. La scelta della configurazione deve tenere conto di diversi fattori per un appropriato processo di misurazione della temperatura.
La connessione a 2 fili è la meno accurata in quanto non è possibile calcolare la resistenza del filo conduttore dalla misurazione del sensore. Vengono utilizzate principalmente in processi con fili di collegamento corti e dove non è richiesta una precisione accurata.
La costruzione a 3 fili è ampiamente utilizzata nelle applicazioni industriali. Il terzo filo contribuisce a compensare la resistenza media del filo conduttore dalla misurazione del sensore. La termoresistenza a 3 fili è una valida alternativa ad una configurazione a 4 fili quando esistono lunghe distanze tra il sensore e lo strumento di misura/controllo.
La termoresistenza a 4 fili viene utilizzata in processi dove è richiesta una elevata accuratezza nella misurazione della temperatura, come per esempio nei laboratori. Il circuito a 4 fili funziona con metodo volt-amperometrico, dove una coppia di fili è dedicata alla misura della tensione e la seconda coppia è dedicata alla generazione della corrente nota. Con questo metodo viene ricavata la resistenza ed inoltre il circuito permette di compensare eventuali differenze nelle resistenze dei cavi.
Tutti i termometri con classe di tolleranza superiore alla classe B devono avere una configurazione a 3 o a 4 fili, così da evitare l’errore introdotto dalla resistenza del conduttore a cui è collegato l’elemento sensibile. I termometri a resistenza possono essere realizzati con uno o due elementi sensibili e con configurazioni interne del filo di collegamento secondo la tabella seguente (EN 60751):
I valori di tolleranza dei termometri a resistenza termometrica sono classificati nella tabella seguente secondo la normativa EN 60751. Queste tolleranze si applicano ai termometri con qualunque valore di R0.
Le classi speciali di tolleranza (ad esempio 1/3 DIN, 1/5 DIN …) sono costruite come multipli o frazioni dei valori della classe di tolleranza B. Una classe speciale di tolleranza deve essere accompagnata dall’intervallo di temperatura operativo in cui può lavorare.
Esempio per la definizione della classe di tolleranza 1/3 DIN e 1/10 DIN
1⁄3 DIN = ± 1⁄3 * (0.3 + 0.005*t) °C oppure 100.00 Ω ± 0.10 Ω a 0 °C
1⁄10 DIN = ± 1⁄10 * (0.3 + 0.005*t) °C oppure 100.00 Ω ± 0.03 Ω a 0 °C
