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Tecnologia dei sensori di conducibilità
La conducibilità misura la capacità di una sostanza di condurre una corrente elettrica. Viene influenzata dal numero di ioni liberi (sali, basi, acidi) nel fluido e dalla temperatura del fluido: più è alto il numero di ioni, più è alta la conducibilità. In genere, un sensore di conducibilità è costituito da due piastre metalliche a contatto con il fluido. Se in un fluido conduttivo si inseriscono due elettrodi e si applica una tensione, scorre la corrente.
Gli ioni a carica positiva (cationi) si muovono in direzione elettrodo a carica negativa e gli ioni a carica negativa (anioni) si muovono verso l’elettrodo a carica positiva. Più è alto il numero di ioni liberi nel fluido e più è alta la conducibilità elettrica del fluido, tanto più alta sarà anche la corrente.
La tecnologia utilizzata per i sensori di conducibilità varia a seconda della tipologia. Si distingue tra sensori di conducibilità conduttivi e induttivi.
Sensore conduttivo LDL100
Come altri sensori di conducibilità a misurazione diretta, l'LDL100 ha due elettrodi metallici. La differenza nel nostro design sta nel fatto che l’alloggiamento del sensore e la tubazione metallica fungono da primo elettrodo e che la sonda di metallo del sensore funge da secondo elettrodo.
Tra la sonda e la filettatura dell’involucro del sensore viene applicata una tensione e si misura il flusso di corrente.
Nota: a causa del design dei suoi elettrodi, l'LDL non è raccomandato per l'uso in tubi di plastica.
Sensore conduttivo LDL101
Rispetto all'LDL100, il sensore LDL101 non utilizza l'involucro come secondo elettrodo, ma ha due elettrodi a forma di anello incorporati l'uno nell'altro. La tensione viene applicata tra l'elettrodo interno e quello esterno, dove viene misurato il flusso di corrente.
È importante notare che, a differenza dell'LDL100, il sensore LDL101 ha una costante di cella fissa. Con l'aiuto del software utilizzato internamente, è possibile mappare diverse costanti di cella per ottenere sempre la migliore risoluzione sull'intero campo di misura. Ciò significa che con l'LDL101 basta un solo dispositivo per eseguire funzioni per le quali altri sensori richiedono diverse varianti.
Un sensore di conducibilità induttivo è costituito da due bobine metalliche avvolte in un filo e racchiuse in un corpo di plastica (ifm utilizza PEEK o polipropilene). La prima bobina (bobina emittente) genera una tensione elettrica nel liquido. A seconda della conducibilità del fluido si forma una corrente alternata. Quest’ultima nella seconda bobina (bobina ricevente) genera un campo magnetico alternato che è proporzionale alla conducibilità del fluido.
La misurazione della conducibilità induttiva presenta diversi vantaggi:
- Elevata resistenza alla corrosione grazie alla sonda in plastica
- Immune ai solidi nel fluido purché non sia otturato il canale di misura
Lo sapevi? (LDL2)
La rottura delle lunghe sonde in PEEK, prodotte con lo stampaggio a iniezione, è un problema comune. Si verifica a causa del carico alternato dovuto a fluttuazioni di temperatura e pressione, che si verificano in particolare nelle applicazioni CIP.
La sonda tornita permette al PEEK di espandersi uniformemente in caso di variazioni di temperatura, distribuendo la pressione in modo più omogeneo sull'albero e prevenendo potenziali punti di stress. La disponibilità generale della macchina viene mantenuta costante.
Influenza della temperatura sui sensori LDL
La conducibilità di un materiale dipende in modo particolare dalla temperatura, con un’incidenza di circa l’1-5 % per ogni °C. In tutti i sensori di conducibilità è integrata una misurazione della temperatura per la compensazione in caso di variazioni termiche nel fluido.
Il grafico mostra la differenza tra conducibilità compensata e non compensata. Senza compensazione (linea blu), la conducibilità aumenta e diminuisce in base alla temperatura. Se il fluido rimane invariato, la conducibilità non rimane più costante. Grazie alla compensazione (linea arancione) si ottiene una misurazione costante e ripetibile. In questo modo è possibile confrontare i valori misurati in momenti diversi. Per ulteriori informazioni sulla compensazione della temperatura e sulle modalità di impostazione, consultare la sezione Calibrazione.
Per ogni sensore di conducibilità di ifm è disponibile un certificato di fabbrica gratuito. Questo viene creato direttamente in produzione e assegnato al numero di serie. Il sensore passa attraverso diverse stazioni di calibrazione, ciascuna con temperature e conducibilità diverse. Nella calibrazione finale, il sensore viene regolato rispetto a un sensore di riferimento. Queste informazioni sono riportate sul certificato di fabbrica.
Scarica gratuitamente il certificato di fabbrica dal nostro sito web. Accertarsi di avere a portata di mano il numero di serie del sensore per poterlo inserire.
Calibrazione sul campo
I sensori di ifm sono pronti per l'uso al momento della consegna. Tuttavia, è possibile adattare il sensore in loco a fluidi specifici o temperature di riferimento. A tal fine, è possibile impostare i due parametri "Calibration Gain CGA" e "Compensazione della temperatura T.cmp", in modo che il sensore venga calibrato su un fluido di riferimento conosciuto.
Il Calibration Gain [CGA] sposta la curva di misura del sensore in modo che corrisponda al valore noto del fluido di riferimento. È possibile effettuare un'impostazione dall'80 al 120 %. Il calcolo viene effettuato dividendo il valore noto per il valore misurato.
La Compensazione della temperatura [T.cmp] definisce la misura in cui uno scostamento dalla temperatura di riferimento (di solito 25 °C) causa una variazione della conducibilità.
- La compensazione può essere impostata liberamente tra 0 e 5 %/K.
- La compensazione della temperatura è riportata nella scheda tecnica del fluido (per fluidi a base acquosa lo standard è del 2 %) o determinata misurando lo stesso fluido a 2 temperature utilizzando un'equazione lineare.
L'impostazione di CGA e T.cmp può portare a una maggiore precisione, ma nella maggior parte dei casi non è necessaria.
Calibrazione ISO e ricalibrazione
Per ottenere risultati di misura affidabili a lungo termine, ifm offre la calibrazione e la ricalibrazione dei sensori di conducibilità. La misurazione comparativa dei sensori di conducibilità viene effettuata con soluzioni di riferimento aventi valori di conducibilità noti. Durante la misurazione comparativa, il dispositivo in esame viene immerso nella soluzione di riferimento e viene documentata la deviazione tra il valore effettivo e quello target. In base a ciò, è possibile adottare misure per correggere le deviazioni e garantire una misurazione precisa.