- Sensori di analisi
- Sensori di conducibilità
- Tecnologia
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, acidi, basi) presenti nel fluido e dalla temperatura del fluido stesso: più è alto il numero di ioni liberi, più è alta la conducibilità. In genere, un sensore di conducibilità è costituito da due piastre metalliche a contatto con il fluido. Inserendo due elettrodi in un fluido conduttivo e applicando una tensione, si genera una corrente elettrica.
Gli ioni con carica positiva (cationi) si muovono verso l’elettrodo negativo, mentre gli ioni con carica negativa (anioni) si spostano verso l’elettrodo positivo. Più è alto il numero di ioni liberi presenti nel fluido e maggiore è la sua conducibilità elettrica, più alta sarà anche la corrente.
La tecnologia utilizzata nei sensori di conducibilità varia a seconda della tipologia. Si distingue tra sensori di conducibilità conduttivi e induttivi.
Temi
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’involucro del sensore e la tubazione metallica fungono da primo elettrodo, mentre la sonda di metallo 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 consigliato per l'impiego in tubi di plastica.
Sensori conduttivi LDL101 e LDL3x1
A differenza dell’LDL100 che utilizza il proprio involucro come secondo elettrodo, queste varianti di prodotto sono dotate di due elettrodi anulari disposti concentricamente. La tensione viene applicata tra l'elettrodo interno e quello esterno, dove viene misurato il flusso di corrente.
Una differenza fondamentale rispetto all'LDL100 è la costante di cella fissa delle varianti LDL101 e LDL3x1. Grazie al software integrato, è possibile mappare diverse costanti di cella per ottenere sempre la migliore risoluzione sull'intero campo di misura. In questo modo, un unico dispositivo svolge funzioni che, con altri sensori, richiederebbero l'uso di diverse varianti.
Un sensore di conducibilità induttivo è costituito da due bobine metalliche avvolte con un filo e racchiuse in un corpo di plastica (ifm utilizza PEEK o polipropilene). La prima bobina (bobina trasmittente) genera una tensione elettrica nel liquido. A seconda della conducibilità del fluido, si genera una corrente alternata. Questa induce nella seconda bobina (bobina ricevente) un campo magnetico alternato, proporzionale alla conducibilità del fluido.
Vantaggi della misurazione induttiva della conducibilità:
- Elevata resistenza alla corrosione grazie alla sonda in plastica
- Insensibilità ai solidi presenti nel fluido purché il canale di misura non sia ostruito
Lo sapevi? (LDL2)
La rottura delle lunghe sonde in PEEK, realizzate tramite stampaggio a iniezione, è un fenomeno frequente. Si verifica a causa del carico alternato dovuto a variazioni di temperatura e pressione, particolarmente comuni nelle applicazioni CIP.
La sonda ricavata dal pieno permette al PEEK di adattarsi uniformemente alle variazioni di temperatura, distribuire la pressione in maniera omogenea lungo lo stelo ed evitare potenziali punti critici. In questo modo si garantisce un’elevata disponibilità della macchina.
Influenza della temperatura sui sensori LDL
La conducibilità di un materiale dipende in modo particolare dalla temperatura, con un’incidenza di circa 1-5 % per ogni °C. In tutti i sensori di conducibilità è integrata una misurazione della temperatura per compensare le variazioni 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, il valore della conducibilità non rimane 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. Il certificato viene creato direttamente durante la produzione e associato al numero di serie del dispositivo. Il sensore passa attraverso diverse stazioni di calibrazione, ciascuna con temperature e conducibilità diverse. Nella calibrazione finale, il sensore viene tarato rispetto a un sensore di riferimento. Queste informazioni sono riportate nel certificato di fabbrica.
Scarica gratuitamente il certificato di fabbrica dal nostro sito web. Assicurati 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 a fluidi specifici o temperature di riferimento direttamente in loco. 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 rispetto a un fluido di riferimento noto.
Il Calibration Gain [CGA] sposta la curva di misura del sensore affinché corrisponda al valore noto del fluido di riferimento. È possibile impostare un intervallo compreso tra 80 e 120 %. Il valore viene calcolato dividendo il valore noto per quello misurato.
La Compensazione della temperatura [T.cmp] definisce in quale misura uno scostamento dalla temperatura di riferimento (generalmente 25 °C) influisce sulla conducibilità.
- Il valore di compensazione può essere impostato liberamente in un intervallo compreso tra 0 e 5 %/K.
- La compensazione della temperatura è riportata nella scheda tecnica del fluido (per fluidi a base acquosa, il valore standard è 2 %) oppure può essere determinata misurando lo stesso fluido a 2 temperature diverse utilizzando un'equazione lineare.
L'impostazione dei parametri CGA e T.cmp può migliorare la 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 servizi di calibrazione e 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 documentato lo scostamento tra il valore effettivo e quello target. Sulla base di questi risultati, è possibile adottare misure correttive per compensare eventuali deviazioni e garantire una misurazione precisa.