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Pt100 Temperaturfühler

Einführung zum Thema Pt100 Temperaturfühler

Ein Pt100 ist ein Platin-Widerstand mit einem in IEC 751 (EN 60751) definiertem Nennwiderstand von 100 Ω bei einer Temperatur von 0°C. Im englischen werden diese Temperaturfühler als "Resistance Temperature Detector" − oder auch kurz RTD bezeichnet.

Pt100 Widerstandsfühler werden seit vielen Jahren für Temperaturmessungen im Labor sowie in industriellen Prozessen eingesetzt. In der Praxis werden hauptsächlich Pt100 eingesetzt. Gängig sind auch noch Pt500 und Pt1000. Sie sind robust und weitgehend unempfindlich gegen elektrische Störungen, dadurch eignen sie sich für viele Anwendungen, auch in der Nähe von Motoren, Generatoren und anderen Geräten, die hohe Spannungen führen. Sie bieten gegenüber Thermoelementen folgende Vorteile:
  • Großer Temperaturbereich von -200°C bis 850°C
  • Fast lineare Kennlinie
  • Gute Genauigkeit
  • Gute Austauschbarkeit
  • Hohe Langzeit-Stabilität
Typische Applikation von Pt100 Temperaturfühlern

Weitere Informationen über Pt100-Temperaturfühler

Platin-Dünnschichttechnik

Die meisten Pt100 Sensorelemente werden in Platin-Dünnschichttechnik gefertigt. Diese beruht auf mikrostrukturierten Schichtverbindungen aus Keramik, Metall und Glas. Alternativ bestehen PT100 Sensorelemente aus einer feinen Platin-Drahtwicklung, die auf einem Keramik- oder Glaskörper aufgebracht ist. Das Widerstandselement ist befindet sich daher meistens in einem Mantelfühler oder einem ähnlichen schützenden Gehäuse. Selbst unter härtesten Industriebedingungen sind Omega Pt100 Temperaturfühler robust, höchstpräzise und langzeitstabil.

Zur Herstellung des Widerstandselements wird reines Platin-Material verwendet, dessen Widerstand bei verschiedenen Temperaturen bekannt und dokumentiert ist. Jede Temperaturänderung führt zu einer bekannten, reproduzierbaren Widerstandsänderung, so dass aus dem Widerstand die Temperatur abgeleitet werden kann.

Normen und Genauigkeit

Für Platin-Widerstandsfühler existieren zwei Normen:
  • Die europäische DIN-IEC-Norm gilt als weltweiter Standard für Platin-Widerstandsfühler.
  • Vereinzelt wird in den USA noch eine auf anderen Parametern beruhende Norm verwendet.
DIN EN 60751 (oder auch IEC 751) legt den elektrischen Widerstand für einen Pt100-Widerstandsfühler wie folgt fest:
  • Pt100 bei 0°C = 100,00 Ω
  • Pt100 zwischen 0 und 100°C = Widerstandstemperaturkoeffizient (TCR) von 0,00385 Ω/Ω/°C
Bitte auf das Icon klicken, um die Tabelle mit allen Widerstandswerten für -200...850°C aufzurufen: Button Pt100-Tabelle

Pt100-Rechner

Geben Sie eine Temperatur zwischen -200 bis 850°C ein und berechnen Sie den Widerstandwert des Pt100.

 
   °C entspricht  Ω Widerstand  
 
     
 

Wählen Sie den richtigen Widerstandsfühler

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Mantel-Widerstandsfühler Mantel-Widerstandsfühler
Die robusteste Form eines Widerstandsfühler ist der Mantel-Widerstandsfühler. Dieser Fühler besteht aus einem Widerstandsfühler-Element, das in einem Metallrohr, dem Mantel installiert ist. Dieses Schutzrohr schirmt das Fühlerelement vor Umgebungseinflüssen ab. OMEGA bietet Widerstandsfühler in den verschiedensten Konfigurationen an.
Pt100-Oberflächenfühler Pt100-Oberflächenfühler
Ein Oberflächenfühler ist eine besondere Widerstandsfühler-Ausführung. Dieser Fühlertyp wird so dünn wie möglich gehalten, um einen guten Kontakt zur flachen oder geformten Oberfläche zu erhalten, deren Temperatur gemessen werden soll.
PT100-Fühlerelemente PT100-Fühlerelemente
Die einfachste Form eines Widerstandsfühler ist das Widerstandsfühler-Element. Es besteht aus einem mit Draht umwickelten Körper aus Keramik oder Glas. Wegen ihrer kompakten Abmessungen werden Widerstandsfühler-Elemente häufig dann eingesetzt, wenn nur begrenzter Platz verfügbar ist.

Häufig gestellte Fragen

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Geschichte der Widerstandstemperaturfühler

Die Entdeckung, dass der Widerstand von Metallen eine deutliche Temperaturabhängigkeit aufweist, gelang Sir Humphrey Davy im selben Jahr, in dem Thomas Seebeck die Thermoelektrizität entdeckte. Fünfzig Jahre später führte Sir William Siemens die Verwendung von Platin als Widerstandselement im Widerstandstemperaturfühler ein.

Abweichung

In DIN IEC 751 werden zwei Widerstandstoleranzklassen spezifiziert:
  • Klasse A = ±(0,15 + 0,002*t)°C oder 100,00 ±0,06 Ω bei 0°C
  • Klasse B = ±(0,3 + 0,005*t)°C oder 100,00 ±0,12 Ω bei 0°C
Die Industrie verwendet zwei weitere Widerstandstoleranzklassen:
  • 1/3 DIN = ±1/3* (0,3 + 0,005*t)°C oder 100,00 ±0,10 Ω bei 0°C
  • 1/10 DIN = ±1/10* (0,3 + 0,005*t)°C oder 100,00 ±0,03 Ω bei 0°C
Die komplette Formel zur Berechnung des Widerstands finden Sie hier: Pt100-Formel

Der Zusammenhang zwischen Widerstand und Temperaturkennwerten für den Widerstandsfühler wird in Kombination von Widerstandstoleranz und Temperaturkoeffizient definiert. Je größer die Toleranz des Elements ist, desto größer ist die Abweichung des Sensors von der allgemeingültigen Kurve und um so größer sind die Unterschiede zwischen den einzelnen Sensoren (Austauschbarkeit). Dies ist wichtig für Anwender, die ihre Sensoren ersetzen müssen und nur minimale Austauschfehler erlauben.

Bitte klicken Sie hier, um die Grafik zur Abweichung bei Pt100 nach IEC 751 aufzurufen: Button Pt100-Kennlinie

Verdrahtung

Um eine Temperatur messen zu können, muss das Widerstandsfühlerelement an ein geeignetes Überwachungs- oder Regelgerät angeschlossen werden. Weil die Temperaturmessung anhand des Widerstands des Pt100-Elements erfolgt, führen weitere Widerstände (der Anschlussleitungen, der Anschlüsse usw.) innerhalb des Messkreises zu Messfehlern. Alle Verdrahtungsschemata mit Ausnahme der 2-Leiterkonfiguration erlauben der Auswerteelektronik das Kompensieren der unerwünschten Leitungswiderstände und anderer im Messkreis vorhandener Widerstände. Bei modernen Auswertegeräten kann der Widerstand der Anschlussleitung kompensiert werden, jedoch können Widerstandsänderungen verursacht durch Temperaturschwankungen an der Leitung nicht berücksichtigt werden

Die gebräuchlichste Bauart sind die Sensoren der 3-Leiterbauweise, sie sind häufig in industriellen Prozess- und Überwachungsanwendungen zu finden. Ein Kompensieren des Anschlussleitungswiderstands ist solange möglich, wie alle Anschlussleitungen denselben Widerstand aufweisen; andernfalls kann es zu Fehlern kommen.

Bild: Pt100-Verdrahtung

Die Abbildung zeigt den Anschluss eines Pt100 in 2-, 3- und 4-Draht-Technik an einen PID-Regler
am Beispiel der Modellreihe Platinum.

Diese Seite möchte Sie möglichst umfassend über Pt100-Temperaturfühler informieren. Wenn Sie Fragen oder besondere Herausforderungen zur Temperaturmessung haben, wenden Sie sich bitte an unseren technischen Support.

Weitere Infos mit FAQs und weiteren Hintergrundinformationen zu Theorie und Praxis der Temperaturmessung mit Pt100 zu finden Sie hier: Pt100-FAQ