Temperatursensor PT100 Es ist eines der am häufigsten verwendeten Temperaturmessgeräte in der Branche. Sicherlich sind Sie in irgendeinem industriellen oder technischen Kontext schon einmal auf diesen Begriff gestoßen und haben sich gefragt, was er bewirkt, wie er funktioniert und was ihn so besonders macht.
In diesem Artikel beantworten wir all diese Fragen und erläutern die Funktionsweise, Funktionen, Vorteile und einige Installationsdetails, die Sie kennen sollten. Auch wenn es sich wie ein bestimmtes technisches Gerät anhört, ist seine Bedeutung nicht zu unterschätzen, da es bei Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist Präzision und Zuverlässigkeit bei der Temperaturmessung sind entscheidend.
Was ist ein PT100-Sensor und sein Funktionsprinzip?
El PT100-Sensor Es handelt sich um einen Widerstandssensor, das heißt, er misst die Temperatur anhand von Änderungen des elektrischen Widerstands. Die Zahl „100“ im Namen weist darauf hin, dass es bei einer Temperatur von 100 °C einen Widerstand von 0 Ohm hat. Seine Funktionsweise basiert auf der Verwendung eines Elements von Platinum, da Platin einen stabilen Zusammenhang zwischen Temperatur und Widerstand aufweist. Dadurch ist es ideal für die genaue Messung von Temperaturen.
Das grundlegende Funktionsprinzip des PT100 ist wie folgt: Wenn sich die Temperatur ändert, ändert sich auch der Widerstand des Sensors. Diese Widerstandsänderung kann präzise gemessen und einer exakten Temperatur zugeordnet werden.
Zusammenhang zwischen Temperatur und Widerstand
Die PT100-Sensoren Sie gelten aufgrund ihres zuverlässigen Zusammenhangs zwischen Widerstand und Temperatur als äußerst genau. Mit zunehmender Temperatur steigt auch der Widerstand des Sensors. Es ist jedoch wichtig zu erwähnen, dass der Widerstand zunimmt Es ist nicht völlig linear. Das heißt, es bleibt nicht bei allen Temperaturen das gleiche Verhältnis, aber es bleibt vorhersehbar und damit berechenbar.
Aufbau und Klassifizierung von PT100-Sensoren
PT100-Sensoren unterscheiden sich in ihren Eigenschaften Bau. Die meisten sind in einem Edelstahlrohr oder einem anderen robusten Material gekapselt, das sie vor rauen Industrieumgebungen schützt. An einem Ende des Sensors befindet sich das Erkennungselement (der Platinwiderstand), während sich am anderen Ende die elektrischen Anschlüsse befinden, die den Einbau in Steuer- oder Messsysteme ermöglichen. Bedenken Sie, dass die Empfindlichkeit und Haltbarkeit der Sensoren je nach Bauart stark variieren kann.
Eine übliche Klassifizierung von PT100 basiert auf der Anzahl der Kabel, die sie für die Messung verwenden:
- PT100 mit zwei Drähten: Dies ist die einfachste Verbindungsmethode, aber auch die ungenaueste, da die Widerstände der Kabel nicht korrekt kompensiert werden können.
- PT100 mit drei Drähten: Die gebräuchlichste Methode ermöglicht eine gute Kompensation des Leitungswiderstands, wenn die Kabel den gleichen Widerstand haben.
- PT100 mit vier Drähten: Wird hauptsächlich in Laboren verwendet, da es sich um die genaueste Methode handelt. Ermöglicht die vollständige Kompensation des Leitungswiderstands, auch wenn die Leitungen unterschiedliche Widerstände haben.
Standards und Genauigkeit von PT100-Sensoren
Es ist unbedingt hervorzuheben, dass PT100-Sensoren internationalen Standards unterliegen, was dies garantiert seine Konsistenz und Präzision auf globaler Ebene. Die am weitesten verbreitete Norm ist die Norm DIN IEC 60751, die die elektrischen Eigenschaften und zulässigen Abweichungen für PT100-Sensoren definiert. Diese Norm stellt sicher, dass Sensoren bei 100 °C einen Widerstand von 0 Ohm haben, und legt Toleranzmargen für verschiedene Sensorklassen fest.
unterschiedlich Genauigkeitsklassen für PT100-Sensoren. Die höchste Klasse ist die Klasse AA, gefolgt von der Klasse A und der Klasse B. Generell gilt: Je höher die Genauigkeitsklasse, desto besser ist die Fähigkeit des Sensors, genaue Messungen zu liefern.
Vorteile des PT100-Sensors gegenüber anderen Sensortypen
PT100-Sensoren bieten im Vergleich zu anderen Temperaturmessgeräten wie Thermoelementen mehrere Vorteile. Zu den bemerkenswertesten gehören:
- Hohe Genauigkeit: PT100s können genaue Messwerte mit minimaler Drift liefern, was bei kritischen Industrieanwendungen von entscheidender Bedeutung ist.
- Langzeitstabilität: Im Gegensatz zu Thermoelementen, die sich mit der Zeit abnutzen und falsche Messwerte liefern können, behalten PT100-Geräte ihre Genauigkeit länger bei.
- Möglichkeit zur Messung niedriger Temperaturen: Sie sind in der Lage, sehr niedrige Temperaturen mit großer Genauigkeit zu messen, was sie ideal für industrielle Kühlanwendungen macht.
- Es gibt keine allmähliche Verschlechterung: Anstatt sich wie Thermoelemente langsam zu verschlechtern und falsche Daten zu liefern, fallen PT100-Geräte in der Regel vollständig aus und funktionieren nicht mehr, was die Fehlererkennung erleichtert.
Montage und Installation eines PT100-Sensors
Die richtige Montage eines PT100-Sensors ist ebenso entscheidend wie die Wahl des richtigen Modells. A unsachgemäße Montage kann zu fehlerhaften Messwerten führen, die nicht nur die Genauigkeit des Systems, sondern auch die Sicherheit des gesamten Betriebs beeinträchtigen könnten.
Der Sensor kann auf verschiedene Arten montiert werden. Die gebräuchlichste ist die Kapselung in einer Edelstahlhülle, die ihn vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit oder Staub schützt. In einigen Industriesystemen ist der PT100-Sensor mit einem Anschlusssockel montiert, um die elektrischen Anschlüsse vor der Umgebung zu schützen.
Auch der Standort des Sensors ist wichtig. Wenn es an einem Ort mit ständigen Vibrationen aufgestellt wird, verkürzt sich wahrscheinlich seine Lebensdauer. drastisch reduziert. Daher wird immer empfohlen, einen Techniker zu konsultieren, bevor der endgültige Standort des Sensors festgelegt wird.
Vorsichtsmaßnahmen und Wartung des PT100
Wie jedes Messgerät erfordern PT100-Sensoren eine ordnungsgemäße Wartung, um sicherzustellen, dass sie während ihrer gesamten Nutzungsdauer ordnungsgemäß funktionieren. Hier sind einige der wichtigsten Punkte, die Sie beachten sollten:
- Vermeiden Sie die Installation von Sensoren in feuchten Umgebungen: Feuchtigkeit kann zu Leckströmen zwischen den Drähten führen, die die Temperaturwerte beeinträchtigen.
- Korrosionsschutz: In aggressiven Industrieumgebungen ist es wichtig, sowohl den Sensor als auch die Kabel vor korrosiven Materialien zu schützen.
- Vibrationen minimieren: In Umgebungen mit ständigen Vibrationen empfiehlt es sich, den Sensor in einer Struktur zu montieren, die seine Belastung durch Stöße und Erschütterungen verringert.
Arten von PT100-Sensoren
Abhängig von den Anforderungen der Anwendung sind verschiedene Arten von PT100-Sensoren auf dem Markt erhältlich. Die am häufigsten verwendeten Modelle sind:
- Industrie: Sie sind in Edelstahlhüllen gekapselt und werden hauptsächlich in industriellen Anwendungen eingesetzt, bei denen Haltbarkeit erforderlich ist.
- Labor: Speziell für Anwendungen entwickelt, bei denen Präzision im Vordergrund steht, wie z. B. Kalibrierlabore.
- Dünnschicht: Diese Sensoren sind wirtschaftlicher, da sich ihr Platinelement in einer dünnen Schicht auf einem Substrat befindet.
Temperaturkoeffizienten und die PT100-Formel
Der Temperaturkoeffizient des PT100-Sensors definiert, wie sich sein Widerstand mit der Temperatur ändert. Im Allgemeinen ist der häufigste Koeffizient 385, was bedeutet, dass der Sensor bei 138,51°C einen Widerstand von 100 Ohm hat.
Der Zusammenhang zwischen Temperatur und Widerstand von PT100 kann mit der Callendar-Van Dusen-Formel berechnet werden. Diese Formel berücksichtigt zusätzliche Faktoren bei Temperaturen unter 0 °C und ermöglicht so eine sehr genaue Temperaturberechnung aus dem gemessenen Widerstand.
Häufige Fehler bei der Verwendung des PT100
Obwohl PT100-Sensoren genau und zuverlässig sind, können bestimmte Fehler auftreten, wenn sie nicht richtig installiert oder verwendet werden. Einer der häufigsten Fehler ist Signalverlust an langen Kabeln. Ab einer bestimmten Länge können die Kabel, die den Sensor mit dem Messsystem verbinden, einen zusätzlichen Widerstand erzeugen, der die Temperaturmessung verändert. In diesen Fällen wird empfohlen, Drei- oder Vierleiter-Anschlusssysteme zu verwenden, um diesen zusätzlichen Widerstand auszugleichen.
Ein weiterer häufiger Fehler tritt aufgrund von auf Feuchtigkeit in den Verbindungen. Wie oben erwähnt, kann Feuchtigkeit zwischen den Drähten kleine Leckströme erzeugen, die zu falschen Messwerten führen.
PT100 Hauptanwendungen
Schließlich ist es wichtig zu verstehen, in welchen Sektoren diese Sensoren am häufigsten vorkommen. Der PT100 Sie finden Anwendung in zahlreichen industriellen und wissenschaftlichen Bereichen:
- Lebensmittelindustrie: wo Präzision bei der Temperaturmessung entscheidend ist, um die Lebensmittelqualität und -sicherheit zu gewährleisten.
- Medizin: Wird in Laborinkubatoren und anderen medizinischen Geräten verwendet, bei denen eine präzise Temperaturkontrolle erforderlich ist.
- Luft-und Raumfahrtindustrie: Wird zur Überwachung kritischer Systeme eingesetzt, bei denen Genauigkeit und Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung sind.
Der PT100-Sensor ist ein wesentlicher Bestandteil in den unterschiedlichsten industriellen und wissenschaftlichen Bereichen, die eine hohe Präzision bei der Temperaturmessung erfordern. Seine Haltbarkeit, Genauigkeit und Stabilität machen es zur besten Wahl für Anwendungen, bei denen Temperaturänderungen erhebliche Auswirkungen haben können.