Pt100 Temperaturfühler

Widerstandstemperaturfühler mit Pt100-Sensoren sind Temperaturfühler, die auf der Widerstandsänderung von Platin unter Temperatureinfluss basieren. Diese werden unteranderem auch als Kaltleiter (PTC) bezeichnet und bei Temperaturmessung im Bereich -200 °C bis 850 °C eingesetzt. Jeder Sensor hat eine eindeutige Widerstandskennlinie. Der Pt100 Sensor wird durch seine Charakteristik bei einer Temperatur von 0 °C bezeichnet, bei der dieser einen Nennwiderstand von 100 Ohm besitzt (R0 = 100 Ohm). Diese Widerstandsänderung ist in DIN IEC 60751 festgelegt.

 

Berechnung des Widerstandssignal (Ohm) in Abhängigkeit zur Temperatur °C

°C entsprechen Ohm

 

 

Messprinzip des Pt100

Die Messung basiert auf dem Prinzip des Spannungsabfalls. Dazu wird dem Temperaturfühler ein konstanter Messstrom zugeführt, welcher den Pt100 Platin-Sensor durchfliesst. Die Spannungsänderung dU verhält sich somit zur Widerstandsänderung dR durch Temperatureinfluss annähernd proportional (linear). Um gleichzeitig ein angemessenes Messsignal, das mit dem Messstrom steigt, zu erzielen, und einen steigenden Messfehler durch Eigenerwärmung des Sensors möglichst gering zu halten, muss die Wahl des Messstroms nachhaltig erfolgen (typisch einige Milliampere).

 

Pt100-Schaltung

In der Praxis kommt es häufig vor, dass größere Entfernungen zwischen Sensor und Messumformer zu überbrücken sind. Dies erfolgt durch längere Zuleitungen, wodurch sich aber der Leitungswiderstand erhöht und Einfluss auf den Messwert hat. Um dies zu vermeiden, werden Platin-Widerstandssensoren auch mit 3- oder 4-Leiteranschluss gefertigt, wodurch der Leitungswiderstand mit Hilfe einer getrennten Zuführung des Messstroms gemessen und kompensiert werden kann.

 

Abbildung 1: Zweileiterschaltung

Zweileiterschaltung 

Abbildung 2: Dreileiterschaltung

Dreileiterschaltung 

Abbildung 3: Vierleiterschaltung 

Vierleiterschaltung 

 

 

Genauigkeit des Pt100

Platin-Temperatursensoren werden in die Genauigkeitsklassen A und B eingeteilt. In diesen ist die Abhängigkeit des zulässigen Temperaturfehlers dT von der realen Temperatur T beschrieben:

Klasse A: dT = ± (0,15 °C + 0,002 · T) 
Klasse B: dT = ± (0,30 °C + 0,005 · T)
1/3 Klasse B: dT = ± (1/3 · (0,30 °C + 0,005 · T))

 

Abbildung: Abweichungen nach Klasse A, B 

Abweichung nach Klasse A, B