I connettori termici, a volte indicati come terminazioni a freddo, sono progettati per collegare i sensori di temperatura a strumenti di misurazione come termocoppie o rilevatori di temperatura di resistenza (RTD).
I connettori della termocoppia e della RTD sono utilizzati in un'ampia varietà di sistemi scientifici e industriali come la generazione aerospaziale, chimica, alimentare e bevanda, petrolio e gas, farmaceutica e generazione di energia nucleare.
Sono disponibili due dimensioni standard del connettore della termocoppia per soddisfare le esigenze di strumenti specifici. I connettori standard (grandi) sono lunghi 35 mm, larghi 25,4 mm e spesso 12,8 mm; I loro perni circolari sono lunghi circa 15 mm.
I connettori in miniatura sono circa la metà delle dimensioni delle unità standard e hanno perni e prese piatte. Entrambe le dimensioni di spille e prese sono polarizzate per prevenire il malfunzionamento. I connettori termici sono disponibili in diverse configurazioni di pin comuni, tra cui (Figura 1):
Le configurazioni a 2 pin sono le più comuni e vengono utilizzate con termocoppie a circuito o RTD.
Configurazioni a 3 pin che aggiungono un perno di terra per un sensore RTD a tre fili a circuito a tre fili.
Design a 4 pin per l'uso con due circuiti di termocoppia o RTD o un sensore RTD a quattro fili a circuito singolo.
Di cosa sono fatti i contatti del connettore termico?
Le termocoppie generano una tensione in base alla differenza di temperatura tra due metalli diversi uniti a una giunzione. Per evitare di introdurre errori nella misurazione della temperatura, i contatti in un connettore termocoppia sono realizzati con lo stesso materiale dei fili della termocoppia.
Figura 1. Esempio del connettore della termocoppia a 2 pin e del connettore RTD a 3 pin. (Foto: vendite di attrezzature tecniche))
Gli RTD misurano le variazioni di temperatura in base alle variazioni della resistenza in un filo di platino. Il suo connettore utilizza contatti in rame. Gli RTD possono fornire una maggiore precisione, in particolare su intervalli di temperatura precisi, mentre le termocoppie possono essere utilizzate su intervalli di temperatura più ampi.
L'American National Standards Institute (ANSI) e l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISA) hanno definito una serie di codici di termocoppia (lettere e colori) che indicano il tipo di metallo utilizzato nel cablaggio della termocoppia e l'intervallo di temperatura che può resistere. I materiali di contatto del connettore termico sono ottimizzati per ciascun tipo di termocoppia o RTD (Tabella 1).
Tabella 1. Vari tipi di termocoppia e connettori RTD hanno contatti positivi e negativi a base di materiali specifici per garantire misurazioni accurate della temperatura. (Tabella: vendite di attrezzature tecniche)
Quali materiali vengono utilizzati nel corpo del connettore?
L'acciaio inossidabile è comunemente usato per i corpi del connettore RTD a causa della sua durata, resistenza alla corrosione e capacità di resistere a ampie gamme di temperatura. L'acciaio inossidabile è adatto anche per applicazioni industriali in cui vengono utilizzati molti RTD.
Il termoplastico è il materiale più comunemente usato per i connettori della termocoppia. Offre una buona combinazione di resistenza meccanica, resistenza alla temperatura e costi e può essere utilizzato in applicazioni da circa -40 a 200°C.
I termosetti pieni di vetro sono meno durevoli, ma possono resistere a temperature da 350 a 425°C, a seconda della formulazione. La ceramica può essere utilizzata in applicazioni ad alta temperatura a 650°C o più alti, ma sono fragili e i più costosi (Figura 2).
Figura 2. Il corpo del connettore della termocoppia è realizzato con materiali progettati per specifici intervalli di temperatura. (Foto: sensori e controlli di evoluzione)
Codifica a colori
Molte applicazioni includono più tipi di termocoppie. Per garantire la corretta connessione e l'uso della termocoppia corretta, i cavi sono codificati a colori. Negli Stati Uniti, la codifica a colori è definita in ANSI/ISA MC96.1.
I diversi colori di isolamento semplificano l'identificazione dei tipi di termocoppia e assicurano che il dispositivo corretto venga utilizzato per ciascuna applicazione. I colori indicano anche la polarità dei cavi per garantire un corretto inserimento nel connettore termico.
Termocoppie"età"A causa delle alte temperature e delle condizioni ambientali, che li fanno diventare meno accurati nel tempo. In un ambiente standard, potrebbe essere necessario sostituire le termocoppie ogni 1-3 anni. La codifica a colori accelera il processo di sostituzione.
Riepilogo
Misure di temperatura accurate sono importanti in una varietà di applicazioni industriali e scientifiche. Connettori termici ben progettati aiutano a garantire l'accuratezza di queste misurazioni e può accelerare la sostituzione di termocoppie usurate e RTD. A causa dell'ampia varietà di design della termocoppia, i lead sono codificati a colori per accelerare l'identificazione dei dispositivi e la loro polarità.