Monitoraggio della temperatura con sensore PT100 Il circuito

Monitoraggio della temperatura con sensore PT100
Il circuito riportato a lato permette di monitorare
una data temperatura To.
Monitorare la temperatura in un dato ambiente
vuole dire che si desidera mantenere la
temperatura al valore prefissato di To e, quindi,
attuare delle modalità operative (riscaldare o
raffreddare) per riportare la temperatura al valore
prefissato nel caso che tale temperatura possa
variare.
Vediamo adesso come dalla misura della tensione VAB=VA-VB possiamo capire se la
temperatura rilevata dai sensori PT100 è esattamente quella desiderata To oppure se
superiore o inferiore.
Nello schema la resistenza R0 deve essere presa uguale a quella del PT100 alla
temperatura To che si vuole monitorare. Ad esempio se vogliamo controllare la
temperatura di 50 °C dalla tabella dei valore del PT100 si ottiene che:
RPT100(50°C) =119,15 Ω
→
Ro = 119,15 Ω.
Analizziamo adesso il funzionamento del circuito. La presenza dello Zener, con la
sua resistenza di polarizzazione, permette di avere una tensione di riferimento
costante paria a 2.5 Volt. Tale tensione entra nel morsetto non invertente
dell’Amplificatore Operazionale. Supponendo l’AO ideale il morsetto invertente si
porta allo stesso potenziale di 2.5 Volt.
La resistenza R1 è sottoposta alla tensione di 2.5 Volt. La resistenza R1 deve essere
scelta in modo che la corrente che passa in R1, e che passa al massimo anche per i due
PT100, non deve superare 1 mA, per evitare fenomeni di auto-riscaldamento del
PT100. Pertanto applicando la legge di Ohm si ottiene R1 = 2.5 V / 1mA.
La corrente che attraversa R1 è fornita dall’AO visto che dal morsetto invertente dello
stesso AO non può uscire. I due rami contenente i due PT100 costituiscono un ponte
che alla temperatura To risulta ben bilanciato, VA=VB (ciascun elemento dei due rami
ha lo stesso valore ohmico).
La tensione VAB è facile da ricavare, infatti:
𝑉𝐴𝐵 = 𝑉𝐴 − 𝑉𝐵 = 2.5 +
1𝑚𝐴
1𝑚𝐴
𝑅0 − 2.5 +
𝑅𝑃𝑇100
2
2
Alla temperatura To che si vuole monitorare la tensione VAB è nulla poiché abbiamo
impostato Ro=RPT100 .
Se per effetto della temperatura la resistenza RPT100 aumenta rispetta ad Ro, la
tensione VAB diventa negativa; mentre se tale resistenza diminuisce la tensione VAB
diventa positiva.
In definitiva possiamo dire che misurando la tensione VAB possiamo accorgerci
dell’andamento della temperatura rispetto a To e quindi poter agire in modo da
riportare la temperatura al valore To .
PT100
In fase di montaggio dello schema, una delle resistenze R0 deve essere sostituita con
un trimmer di valore appropriato al fine di poter centrare la condizione di equilibrio,
ossia VA=VB .