Misuratore di temperatura

Consigli per l'acquisto di un misuratore di temperatura

La temperatura gioca un ruolo importante nel benessere umano e nel corso di molti processi biologici, fisici e chimici. Anche l'affidabilità di molti dispositivi elettronici è garantita solo per certi intervalli di temperatura. Il mantenimento della temperatura desiderata può essere facilmente monitorato con un misuratore di temperatura. Con alcuni di questi misuratori di temperatura, i valori misurati possono essere registrati o trasmessi direttamente ai dispositivi di controllo e regolazione. A seconda dell'uso previsto, il misuratore di temperatura più adatto può essere selezionato in termini di design, gestione, principio di funzionamento e precisione.

Criteri di selezione per un misuratore di temperatura

Per trovare il giusto strumento di misurazione della temperatura tra la moltitudine di misuratori di temperatura disponibili, la selezione può essere ristretta secondo alcuni criteri di base.
- Quali temperature massime e minime deve essere in grado di registrare il misuratore di temperatura?
- Quale precisione deve avere il misuratore di temperatura nel range di misura desiderato?
- La temperatura deve essere misurata sulle superfici, nei gas (per esempio la temperatura dell'aria), nei liquidi, nei solidi o nei solidi sfusi?
- È possibile e utile una misurazione senza contatto?
- Il misuratore di temperatura deve misurare e registrare i dati continuamente?

Misuratore di temperatura con display analogico

Un misuratore di temperatura con un display analogico può avere un design molto semplice. Tutti hanno probabilmente familiarità con i misuratori di temperatura a liquido per visualizzare la temperatura esterna, per la temperatura ambiente, per prendere la temperatura e per controllare la temperatura dell'acqua del bagno. Un tale misuratore di temperatura funziona senza batterie e mostra la temperatura su una scala graduata. Se il liquido si espande quando la temperatura sale, sale e raggiunge il segno appropriato sulla custodia per la temperatura più alta. Se la temperatura scende, il liquido sprofonda di nuovo nella posizione inferiore del display.
Un altro dispositivo analogico di misurazione della temperatura utilizza la diversa espansione della temperatura di due metalli diversi. Il cambiamento di lunghezza con il cambiamento di temperatura fa sì che la striscia bimetallica si pieghi e che la posizione della lancetta del display analogico cambi.

Misuratore di temperatura con display digitale

Con un misuratore di temperatura digitale, la misurazione e la visualizzazione della temperatura possono essere effettuate localmente separatamente. I dati di misurazione possono essere facilmente memorizzati ed elaborati nel misuratore di temperatura digitale. Ci sono molti misuratori di temperatura digitali in cui diversi sensori di temperatura possono essere collegati all'unità di visualizzazione. I sensori laser non sono intercambiabili. Tuttavia, un misuratore di temperatura con un sensore laser può avere un ulteriore sensore interno per la temperatura dell'aria e uno o più collegamenti per altri sensori di temperatura. Questi sensori per il misuratore di temperatura possono differire sia nel range di misurazione della temperatura, nelle dimensioni e nella forma che nel principio di misurazione. I principi di misurazione più comuni dei sensori intercambiabili sono le termocoppie e i sensori di resistenza al platino, specialmente PT-100 e PT-1000. Scambiando il sensore, è possibile testare punti di misurazione molto diversi con lo stesso misuratore di temperatura.

Un misuratore di temperatura con data logger è sempre un dispositivo digitale di misurazione della temperatura. L'intervallo di memorizzazione viene impostato tramite il menù del dispositivo o il software PC associato e i dati vengono letti dal misuratore di temperatura dopo che il periodo di misurazione è trascorso. Alcuni data logger a lungo termine sono dotati di ingressi analogici e possono essere impostati in modo tale che la memorizzazione dei dati misurati venga avviata o interrotta solo quando viene raggiunto un valore specificato. Spesso, il software che viene fornito con il misuratore di temperatura permette varie rappresentazioni grafiche e tabulari dei dati misurati.

Un misuratore di temperatura multicanale può visualizzare e memorizzare i dati di diversi sensori simultaneamente. Le connessioni sull'unità di visualizzazione possono essere progettate per sensori di temperatura dello stesso tipo o per diversi tipi di sensori. Con un misuratore di temperatura multicanale, le temperature in diversi punti di un processo possono essere misurate e valutate simultaneamente.

Diversi tipi di sensori di temperatura su un misuratore di temperatura

Sensori di temperatura a infrarossi
Un misuratore di temperatura con un sensore di temperatura a infrarossi può determinare le temperature della superficie senza contatto con il punto di misurazione. Il sensore a infrarossi raccoglie le onde infrarosse emesse dall'oggetto in esame e le utilizza per determinare la temperatura. I sensori possono essere ottimizzati per diverse aree di applicazione. Essi differiscono, per esempio, nel range di temperatura misurabile e nel rapporto del punto di misura. Il rapporto spot descrive il diametro della superficie dell'oggetto rilevato in relazione alla sua distanza dal sensore. Un rapporto di spot di 15:1 corrisponde a un diametro dello spot di tre centimetri a una distanza di 45 centimetri, mentre un rapporto di spot di 60:1 significa che la temperatura di una superficie con un diametro di un solo centimetro può essere monitorata da una distanza di 60 centimetri.

Sensori di temperatura a resistenza in platino o nichel
Quando la temperatura cambia, la resistenza elettrica di molti materiali elettricamente conduttivi cambia. Questa resistenza può essere registrata in un dispositivo digitale di misurazione della temperatura e valutata in relazione alla temperatura. Gli elementi in platino e nichel sono spesso usati come rilevatori di temperatura a resistenza (RTD). All'aumentare della temperatura, la loro resistenza aumenta e la loro conducibilità diminuisce. Il platino mostra un cambiamento uniforme della resistenza in una gamma di temperature molto ampia. Questo permette di avere sensori di platino per temperature da -200 a 1000 °C. Al contrario, i sensori di temperatura in nichel hanno solo resistenze che aumentano linearmente con la temperatura per temperature tra -60 e 300 °C. I sensori di nichel, tuttavia, reagiscono con maggiore sensibilità. Rispetto al platino, mostrano quindi una maggiore variazione di resistenza per la stessa differenza di temperatura. Oltre al materiale, la designazione del sensore indica anche il valore della resistenza nominale a 0 °C. Un NI500 è quindi un resistore di nichel con una resistenza nominale di 500 Ohm e un PT1000 è un resistore di platino con una resistenza nominale di 1000 Ohm. Per evitare errori di misurazione dovuti all'influenza di lunghi cavi di collegamento sulla misurazione, i sensori di resistenza sono disponibili anche con tecnologia a 3 e 4 fili.

Termistori - sensori a semiconduttore per la misurazione della temperatura
I termistori sono sensori di temperatura basati su semiconduttori che sono elettricamente conduttivi solo in determinate condizioni. Si dividono in termistori NTC con un coefficiente di temperatura negativo e termistori PTC con un coefficiente di temperatura positivo. La resistenza dei termistori NTC diminuisce quando la temperatura aumenta. Questi termistori NTC conducono quindi meglio alle alte temperature, ed è per questo che sono anche chiamati termistori. I termistori PTC, d'altra parte, conducono meglio a temperature più basse. Sono quindi termistori PTC perché la loro resistenza aumenta con la temperatura. In un dispositivo digitale di misurazione della temperatura, entrambi i tipi di sensori a semiconduttore possono essere utilizzati per temperature fino a circa 250 °C. Tuttavia, i termistori possono anche essere utilizzati come componente per la limitazione automatica della corrente nelle macchine azionate elettricamente. In questo caso, i termistori NTC sono utilizzati per avviare dolcemente le macchine quando vengono accese e i termistori PTC sono utilizzati come protezione dal sovraccarico, che riduce e infine blocca il flusso di corrente quando si scalda troppo.

Termocoppie per la misurazione della temperatura
Le termocoppie sono costituite da due fili di metalli diversi collegati a un'estremità. Se le estremità non collegate hanno una temperatura diversa da quelle collegate, si può misurare una differenza di tensione tra i due fili. Per determinare la temperatura alla giunzione dei fili da questa differenza di tensione, bisogna conoscere la temperatura alle estremità libere. Ci sono più di 300 accoppiamenti di materiali conosciuti per la misurazione della temperatura con le termocoppie. Alcuni di essi, che sono adatti alle misurazioni industriali, sono stati standardizzati nella DIN EN 60584. Le tensioni termoelettriche di queste combinazioni di materiali variano considerevolmente da 5 mV/°C a 100 mV/°C. Per semplificare l'uso delle termocoppie, sono stati definiti diversi tipi in base alle loro proprietà. I tipi T, E, J, K e N così come S/R, B, C e A per temperature particolarmente alte anche sopra i 1.000 °C. La tensione misurata sulla termocoppia deve essere linearizzata nel misuratore di temperatura con la curva caratteristica della termocoppia utilizzata. Se un misuratore di temperatura ha connessioni per le spine standardizzate di un certo tipo di termocoppia, queste termocoppie possono essere collegate direttamente e utilizzate con la spina. Se sono necessari cavi di compensazione fino al punto di misura, si deve fare attenzione che i cavi di compensazione corrispondano al tipo di termocoppia.

Esempi di misurazione della temperatura in diverse aree di applicazione

Misuratore di temperatura per sale di ricreazione
Per gli spazi di vita e di lavoro, ci sono specifiche per la temperatura minima non solo a causa delle esigenze di temperatura degli utenti, ma anche per evitare danni da umidità. I danni da umidità possono verificarsi quando l'aria calda incontra le superfici fredde, si raffredda e parte del vapore acqueo diventa condensa. Non solo la temperatura dell'aria, ma anche la temperatura superficiale delle superfici di confine della stanza e l'umidità dell'aria giocano un ruolo nella percezione della temperatura. Se un misuratore di temperatura ha un sensore aggiuntivo per l'umidità dell'aria, si chiama anche termoigrometro. La temperatura del punto di rugiada applicabile a questa umidità può essere determinata dall'umidità relativa e dalla temperatura. Questa è la temperatura alla quale l'aria può ancora assorbire la quantità di acqua presente come vapore. Se la temperatura scende ulteriormente, parte del vapore acqueo diventa liquido. Molti termoigrometri possono mostrare la temperatura del punto di rugiada direttamente sul display. Se si sceglie un misuratore di temperatura con un sensore di temperatura aggiuntivo per la misurazione della superficie, è possibile misurare facilmente la temperatura sui componenti esterni con ponti termici costruttivi o geometrici e confrontarla con la temperatura del punto di rugiada visualizzata. Un misuratore di temperatura in cui il sensore aggiuntivo per la misurazione della temperatura superficiale funziona attraverso la radiazione infrarossa è molto facile da usare per tali misurazioni, poiché può essere misurato rapidamente e senza contatto, anche su distanze maggiori. Un misuratore di temperatura che è destinato solo a controllare la temperatura della stanza può essere letto direttamente dagli utenti della stanza come un semplice dispositivo da tavolo o da parete. Se i valori sono al di fuori dell'intervallo desiderato, la stanza può essere ventilata, riscaldata o raffreddata come richiesto. Se la temperatura e, se necessario, anche l'umidità devono essere monitorate e valutate per periodi di tempo più lunghi, si usano dispositivi che memorizzano questi dati a intervalli fissi.

Misuratore di temperatura per magazzini e trasporti
Per la durata di conservazione di molti alimenti e anche per alcuni altri materiali, mantenere certe temperature è di immensa importanza. I magazzini per alimenti e soprattutto le celle frigorifere per merci deperibili di alto valore devono essere monitorati in modo tale che, in caso di un aumento inaccettabile della temperatura, possano essere prese contromisure in tempo utile o le merci possano essere smaltite prima che si deteriorino. Un misuratore di temperatura è adatto al monitoraggio, per esempio, che può emettere un allarme visivo o acustico in un punto monitorato quando viene raggiunto il valore critico di temperatura impostato o inviare i dati a un sistema di controllo.

I data logger sono adatti per dimostrare il rispetto delle temperature prescritte durante il trasporto delle merci. Un data logger è un qualsiasi misuratore di temperatura che misura e memorizza la temperatura a intervalli di tempo fissi. Questo misuratore di temperatura può essere collocato in modo poco appariscente tra le merci o anche all'interno dell'imballaggio esterno. Se la merce non è stata monitorata durante il trasporto, la temperatura può almeno essere controllata alla consegna. A questo scopo, la temperatura del nucleo di vari campioni può anche essere misurata con misuratori di temperatura a penetrazione adatti.

Misurazione della temperatura in processi con ingresso di calore
Per molti prodotti, un misuratore di temperatura viene utilizzato durante il processo di produzione per garantire che determinate temperature siano mantenute per un determinato periodo di tempo. Questo è importante, per esempio, nella produzione di yogurt, nell'omogeneizzazione, nella cottura degli alimenti, nell'essiccazione di materiali sensibili e nella sterilizzazione o nel controllo dei parassiti tramite il calore. Se il misuratore di temperatura può trasmettere i valori limite impostati come segnale, il calore di processo può essere controllato tramite questo. Se il misuratore di temperatura invia un segnale alla temperatura minima o massima, la fornitura di calore può essere automaticamente aumentata o diminuita.