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Schriftzug der H. Hermann Ehlers GmbH

Temperaturfühler PT 100

 

Zusatzinformationen für Wärmemessungen

Für die Wärmemengenmessung werden i.a. Temperaturfühler PT 100 bzw. PT 500 verwendet.
In dieser Information beziehen wir uns ausschließlich auf die PT 100 Temperaturfühler.
Das Messelement des PT 100 Temperaturfühlers besteht aus Platin. Dieses hat sich in der industriellen Meßtechnik durchgesetzt. Zu den Vorteilen zählen hohe chemische Beständigkeit, rel. leichte Bearbeitkeit und gute Reproduzierbarkeit der elektrischen Werte. Diese Eigenschaften werden in der gültigen Norm  IEC 751 festgelegt. Die europäische Norm EN 60751 ist aus der IEC 751 abgeleitet und die deutsche Norm DIN entspricht der europäischen Fassung.

Temperaturbereich:
Die DIN IEC 751 legt für den Platin-Widerstand zwei Temperaturbereiche fest und definiert sie durch verschiedene Polynome.

Der erste Temperaturbereich (-200°C bis 0°C) wird festgelegt durch

R(T)=R0(1+AT+BT2 +C(T−100°C)T3)


und der zweite Temperaturbereich (0°C bis 850 °C) durch

R(T)=R0(1+AT+BT2)


Die Koeffizienten sind:

A=3,9083x10-3 °C
B=-5,775x10-7 °C
C=-4,183x10-12 °C


R0 ist der sogenannte Nennwiderstand und wird bei 0°C gemessen.(siehe hierzu auch ITS90). Entsprechend der Norm beträgt der Widerstand beim PT100, dem gängigsten Platin-Widerstand, 100 Ω bzw. beim PT50, 50 Ω, beim PT500, 500 Ω und beim PT1000 sogar 1kΩ. Je höher der Nennwiderstand, umso empfindlicher reagiert das Widerstandsthermometer auf Temperaturänderungen.
Temperaturkoeffizient:
Die Norm definiert für den Platin-Widerstand einen mittleren Temperaturkoeffizienten α von 0°C bis 100°C. Er definiert die mittlere Widerstandsänderung bezogen auf R0 (Nennwert bei 0°C). Dieser α-Wert beträgt

a =3,850×10−3°C-1


Die Widerstandsänderungen betragen circa:

0,4 Ohm/Kelvin beim Pt 100
2,0 Ohm/Kelvin beim Pt 500
4,0 Ohm/Kelvin beim Pt 1000


Grenzabweichungen:
Bei den zulässigen Grenzabweichungen untzerscheidet die IEC 751 zwei Toleranzklassen:

Klasse A: t=±(0,15 + 0,002·t)
Klasse B: t=±(0,30 + 0,005·t)
t=Temperatur in °C, ohne Vorzeichen


Die Klasse A gilt für Temperaturen von -200 bis 650°C und nur für Thermometer mit Drei- und Vierleiteranschluß. Für die Klasse B gilt der gesamte Definitionsbereich von -200 bis 850°C.

Grenzabweichungen der Temperaturfühlers PT 100Beispiel:
Für einen Meßwiderstand Pt 100 der Klasse B ist die Meßtoleranz bei einer Meßtemperatur 200°C gesucht:

t = ±(0,30 + 0,005·200)°C
  = ±(0,30 + 1) °C
  = ±1,3°C


Erweiterte Toleranzklassen
Häufig reichen die in der Norm vorgegebenen Toleranzklassen nicht aus, da im Zuge
steigender Anforderungen an die Produktionsgüte auch die Ansprüche hinsichtlich der Meßgenauigkeit ständig steigen.
Ein Beispiel für eine solche erweiterte Toleranzeinteilung zeigt die folgende Tabelle, die als Erweiterung der DIN-Toleranzen geschaffen wurde, um den Kunden die Auswahl der Genauigkeitsklasse für die jeweilige Applikation zu erleichtern und eine preislich optimierte Lösung zu bieten.

 

 

 Bezeichnung Toleranz/K
 DIN Klasse A  0,15 + 0,002· t
 1/3 DIN Klasse B  0,10 + 0,005· t
 1/2 DIN Klasse B  0,15 + 0,005· t
 DIN Klasse B  0,30 + 0,005· t
 2 DIN Klasse B  0,60 + 0,005· t
5 DIN Klasse B  1,50 + 0,005· t
t = Temperatur in °C ohne Vorzeichen 


Grundlage für die neu geschaffenen Klassen ist die Klasse B. Bei den Klassen 1/2 und 1/3 DIN Klasse B ist die Grundtoleranz um die Hälfte bzw. zwei Drittel kleiner. Die Temperaturabhängigkeit der Toleranz bleibt gegenüber der Klasse B gleich und beträgt immer 0,005· t. Die Kennlinien sind daher nur um den Betrag der verringerten Grundtoleranz parallel verschoben, d. h., der Unterschied zu den Toleranzen der Klasse B bleibt über den gesamten Temperaturbereich konstant. Dies gilt auch für dieToleranzen 2 und 5 DIN Klasse B, bei denen die Abweichung vom Nennwert jedoch größer als bei der Klasse B ist.

Grenzabweichung PT 100 1/3 DIN 1/2 DinGrenzabweichungen der erweiterten DIN-Klassen.

Für die Wärmemengenmessung von wesentlich höherer Bedeutung ist jedoch die Paarung der Temperaturfühler auf kleinsten Meßfehler untereinander. So sind die von uns gelieferten Wärmemessfühler auf 0,1 bzw. 0,05 K in bestimmten Temperaturbereichen gepaart.

Diese Genauigkeiten können jedoch durch falschen oder ungleichmäßigen Einbau der Temperaturfühler vollständig zunichte gemacht werden. Es sollte also unbedingt auf sachgemäßen Einbau der Temperaturfühler geachtet werden. Besonders, da die Temperaturdifferenz als Multiplikation in die Energieberechnung eingeht.
Bei Kältemessungen und Solarenergiemessungen muß hier wegen der kleinen Temperaturdifferenzen erhöhte Aufmerksamkeit gelten.