Wofür wird der Temperatursensor PT 100 verwendet?

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Pt100-Temperaturfühler sind die gängigsten Platin-Widerstandsthermometer. Widerstandsthermometer sind in der Regel Pt100, Pt500 oder Pt1000. Der Begriff "Pt" bezieht sich darauf, dass der Sensor aus Platin besteht. 100 bedeutet, dass der Sensor bei 0°C einen Widerstand von 100 Ohm (?) hat.
Ein Widerstandsthermometer ist eine Art Temperatursensor. Es besteht aus einem Element, dessen Widerstand sich je nach Temperaturentwicklung ändert. Gängige Bezeichnungen für Widerstandsthermometer sind RTD (kurz für Resistance Temperature Detector), RT, Pt100, Pt500, Pt1000.
Ein Pt100-Element besteht aus einer Drahtspule oder einem abgeschiedenen Film aus reinem Metall. Der Widerstand des Elements steigt mit der Temperatur auf bekannte und wiederholbare Weise. Pt100 weisen eine hohe Genauigkeit über einen weiten Temperaturbereich auf.

  • Messbereich: -200 bis 700 ºC
  • Empfindlichkeit: Der Spannungsabfall über einem RTD liefert eine viel größere Ausgabe als eine Thermoelementsonde.
  • Linearität: Platin- und Kupfer-RTDs erzeugen eine linearere Reaktion als Thermoelemente oder Thermistoren. RTD-Nichtlinearitäten können durch das richtige Design von Widerstandsbrückennetzwerken korrigiert werden.

Das am häufigsten verwendete Material ist Platin mit einem Widerstand von 100 Ohm bei 0 ºC und einem Temperaturkoeffizienten (Alpha) von 0,00385 Ohm/ºC. Andere ebenfalls verwendete elementare Materialien sind Kupfer, Nickel und Nickel-Eisen. Platinelemente überwiegen wegen ihrer größeren Bandbreite und weil Platin das wiederholbarste und stabilste aller Metalle ist.

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PT100 Sondeneigenschaften

Toleranz von PT100 Messgeräten; (Alpha = 0.003850 bei 0 °C)

KLASSE B  ± 0,12; ODER ± 0,30ºC
KLASSE A  ± 0.06; ODER ± 0.15ºC
1/3 B (1/3 DIN)  ± 0,04; ODER ± 0,10ºC
1/10 B (1/10 DIN)  ± 0.012; ODER ± 0.03ºC


Die Linearisierungsgleichung einer PT100-Sonde

Rt = R0 * (1 + A * t + B * t2 + C * (t-100) * t3)

wo:

Rt ist der Temperaturwiderstand t

R0 ist der Widerstand bei 0 ° C.

A = 3,9083 E-3 B = -5,775 E-7 C = -4,183 E-12 (unter 0 ° C) oder C = 0 (über 0 ° C)

Bei einem PT100-Messfühler bewirkt eine Temperaturänderung von 1 °C eine Widerstandsänderung von 0,384 Ohm. Selbst ein kleiner Fehler bei der Widerstandsmessung (z. B. der Widerstand der zum Sensor führenden Drähte) kann einen großen Fehler bei der Temperaturmessung verursachen. Für eine präzise Temperaturregelung haben PT100-Widerstandssensoren vier Leitungen: zwei zum Führen des Messstroms und zwei zum Messen der Spannung über dem Sensorelement. Es ist auch möglich, Dreidrahtsensoren zu erhalten, obwohl diese auf der (nicht notwendigerweise gültigen) Annahme arbeiten, dass der Widerstand jedes der drei Drähte gleich ist.


Anschluss- / Verdrahtungsdetails:

Für PT100-Messgeräte gibt es verschiedene Anschlussarten.
Standard-Farbcode; A ist weiß, B ist rot.


       
2 Söhne : Grundanschluss bei Kurzschluss des Leiters. Kein Ausgleichsdraht. 3 Drähte: Am häufigsten bei 3 Verbindungsdrähten misst das Instrument den Widerstand von Draht B und leitet ihn aus seiner Messung ab. 4 Söhne : Die 4-Draht-Verbindung ist die genaueste Messung. Das Instrument misst den Widerstand der vier Leiterdrähte und leitet ihn aus seiner Messung ab. Doppelter Pt100 : Doppelte 3-Draht-RTD-Verbindung mit zwei verschiedenen empfindlichen Elementen.

Für PT100-RTD-Temperatursensoren ist keine Wartung erforderlich, es werden jedoch planmäßige Kalibrierungsprüfungen am Eispunkt (0 °C) empfohlen.

Methode zur Bestimmung des Widerstandes gegen den Eispunkt (0 ° C)

Bereiten Sie einen isolierten Behälter vor7.pngmindestens 300 mm tief und mit einem Innendurchmesser von 100 mm.

Das Verfahren sollte wie folgt sein:

(a) Füllen Sie den isolierten Behälter mit fein verteiltem Eis aus destilliertem Wasser

Hinweis: Wenn das gekühlte Wasser von destilliertem Wasser nicht verfügbar ist, reicht der transparente Teil eines handelsüblichen Eisblocks aus, sofern alle Oberflächen zuerst mit destilliertem Wasser gewaschen werden.

b) Mischen Sie das Eis mit destilliertem Wasser, das zuvor mit dem Rührer abgekühlt wurde, und lassen Sie dann das überschüssige Wasser ab. Das Eis sollte glasig sein, aber es sollte kein offenes Wasser mehr vorhanden sein.

c) Schließen Sie das Thermometer an ein geeignetes Widerstandsmessgerät an und stellen Sie es so ein, dass die im Element abgegebene elektrische Leistung 1 mW nicht überschreitet.

d) Tauchen Sie das Messgerät so in das Eis ein, dass sich das Element in einer Tiefe von mindestens 150 mm befindet. Achten Sie darauf, dass der Boden des Widerstandsthermometers PT100 mindestens 30 mm vom Behälterboden entfernt ist. Hinweis: Thermometer mit einer Schaftlänge von weniger als 150 mm sollten bis zur maximal möglichen Tiefe eingetaucht werden.

e) Wenn das Element das Gleichgewicht mit dem Eis erreicht, können Temperaturmessungen vorgenommen werden. Messungen mit Gleichstrom sollten sowohl mit Strom in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung durchgeführt werden. Hinweis: Die Zeit, die das Element benötigt, um das Gleichgewicht zu erreichen, beträgt normalerweise etwa 3 Minuten.

f) Verringern Sie die Eintauchtiefe des Elements um 50 mm oder 20% der Länge des Stabes, je nachdem, welcher Wert geringer ist.

g) Wiederholen Sie Schritt (e). Wenn die Änderung des Messwerts mehr als ein Drittel der entsprechenden Toleranz beträgt, sollte der gesamte Vorgang mit frischem Eis wiederholt werden.

Genauigkeit: RTD PT100 Sensoren; bei 0 ºC = Klasse B +/- 0,3 ºC, Klasse A +/- 0,15 ºC, 1/10 DIN = +/- 0,03 ºC

Gefahr der Selbsterwärmung des Pt100

Strom durch den PT100-Widerstandssensor verursacht eine Erwärmung: Beispielsweise erzeugt ein 1-mA-Messstrom durch einen 100-Ohm-Widerstand 100 μW Wärme. Kann das Sensorelement diese Wärme nicht abführen, meldet es eine künstlich hohe Temperatur. Dieser Effekt kann entweder durch die Verwendung eines großen Sensorelements oder durch einen thermischen Kontakt mit seiner Umgebung verringert werden.

Die Verwendung eines Erfassungsstroms von 1 mA ergibt ein Signal von nur 100 mV. Da die Widerstandsänderung für ein Grad Celsius sehr gering ist, führt selbst ein kleiner Fehler bei der Messung der Spannung am Sensor zu einem großen Fehler bei der Temperaturmessung. 

Beispielsweise führt ein Spannungsmessfehler von 100 μV zu einem Fehler von 0,4 °C bei der Temperaturmessung. In ähnlicher Weise führt ein Fehler von 1 μA im Erfassungsstrom zu einem Fehler in der Temperaturanzeige von 0,4 °C.

Aufgrund der niedrigen Signalpegel ist es wichtig, Kabel von elektrischen Kabeln, Motoren, Geräten und anderen Geräten fernzuhalten, die elektrische Störungen verursachen können. 

Die Verwendung eines abgeschirmten Kabels, bei dem der Schirm an einem Ende geerdet ist, kann dazu beitragen, Interferenzen zu reduzieren. Bei Verwendung langer Kabel muss überprüft werden, ob das Messsystem dem Widerstand der Kabel standhalten kann.


Weitere Informationen zu den Werten der Pt100-Sonden unten!

Präzisionsklasse R / T-Umrechnungstabelle