Temperatursensor Pt100 1. Physikalischer Effekt 2. …

1 Carl-Engler-Schule KarlsruheTemperatursensor Pt1001 (4) Temperatursensor Pt100 EffektBei allen Metallen vergr ssert sich der elektrische Widerstand mit steigender temperatur . Durch die zunehmenden Gitterschwingungen stossen die Elektronen auf ihrem Weg durch den Draht h ufiger mit den Gitteratomen. Sie verlieren dabei Energie und ndern ihre Richtung. Der Zusammenhang zwischen Widerstand und temperatur ist materialabh ngig. Der Widerstand eines Platindrahtes steigt pro Kelvin Temperaturerh hung um etwa praktischen Einsatz des Sensors wird meist ein standardisiertes Bauteil eingesetzt.

2 Die technischen Daten sind in den Normen DIN 43760 bzw. IEC 751 festgelegt. Der Pt100 - Messwiderstand hat bei 0 C einen elektrischen Widerstandswert von 100 Ohm (der Pt1000 hat 1000 Ohm). Der Zusammenhang zwischen Widerstandswert und temperatur ist nichtlinear. Er wird durch die sog. Grundwertetabelle glich der zul ssigen Abweichungen werden die Klassen A und B r Klasse A gilt (-200 C < T < 650 C): F r Klasse B gilt (-200 C < T < 850 C): Dabei ist f r [T] der Betrags-Zahlenwert der temperatur in C bedeutet, dass bei einem Sensor der Klasse A der Widerstand bei 0 C von Bauteil zu Bauteil nur um Ohm variieren darf, bei 200 C sind dies ca.

3 Ohm. An die Widerstandsmessung werden also ebenfalls sehr hohe Anforderungen gestellt. und Nachteile des Pt100 Als Vorteil k nnen folgende Eigenschaften betrachtet werden: dauerhaftes Material in d nnes Schutzrohr einbaubar austauschbar genau "fast lineare" Kennlinie billig, da Massenprodukt Als Nachteil k nnen folgende Eigenschaften betrachtet werden: grosser Messaufwand selbstheizend langsam, tr ge Um die Selbstheizung zu reduzieren werden manchmal Messschaltungen verwendet, bei denen der stabilisierte Me strom nur w hrend der Dauer des Messvorgangs flie t (gepulste Stromquelle).

4 Eingekoppelte St rungen durch das Versorgungsnetz (50 Hz bzw. 60 Hz) lassen sich durch Sperrfilter (Notch-Filter) reduzieren, hochfrequentes Rauschen durch entsprechende Tiefpassfilter (typisch 3 MHz). W. M ller 1 von 4 Carl-Engler-Schule KarlsruheTemperatursensor Pt1002 (4) genormte Grundwertetabelle legt die Widerstandswerte ber den gesamten temperatur -Messbereich in 1K-Schritten auf Ohm genau (statische Kennlinie)Die Grundwerte k nnen durch mathematische Funktionen angen hert werden. Welche Funktion daf r geeignet ist, muss im Einzelfall entschieden werden, da der mathematische Aufwand mit den Genauigkeitsforderungen und dem gew nschten Temperaturbereich steigt.

5 Im Bereich -20 C bis 100 C reicht meist eine Lineare Funktion (Ausgleichsgerade) aus, mit der Funktionsgleichung: mit = K-1. Nach Umstellung ergibt sich f r die temperatur in C: Der Fehler bei -20 C betr gt dabei , bei 20 C sind es und bei 50 C liegt der Fehler bei Bei 0 C und bei 100 C stimmen die Werte h heren Genauigkeitsanspr chen und insbesondere bei erweitertem Temperaturbereich verwendet man Polynome h heren Grades, mit denen aus den gemessenen Widerstandswerten zugeh rige Temperaturwerte berechnet werden (f r den gesamten Temperaturbereich des Pt100 w re mindestens ein Polynom , also eine Parabel, zu verwenden).

6 W. M ller 2 von 4 Carl-Engler-Schule KarlsruheTemperatursensor Pt1003 (4) Sprungantwort zeigt, wie der Sensor auf eine sprungartige nderung der physikalischen Eingangsgr sse reagiert. Die Zeitkonstante gibt an, nach welcher Zeit das Ausgangssignal 63% des Endwertes erreicht. Die Zeitkonstante h ngt sehr stark von der Bauform des Sensors ab, aber auch vom umgebenden Medium ( Wasser, Luft, Sand).7. W. M ller 3 von 4I= I=1mAVPt100T+Messger tRLRL2-Draht-Messung: Leitungswiderst nde werden mit gemessenI= I=1mAVPt100T+Messger tRLRL4-Draht-Messung: Leitungswiderst nde werden nicht mit gemessenKein Stromfluss im Messkreis,daher kein Spannungsabfall an den Leitungswiderst ndenCarl-Engler-Schule KarlsruheTemperatursensor Pt1004 (4) W.

7 M ller 4 von 4I= I=1mAVPt100T+1. Messger tRLRL3-Draht-Messung: Spannungsabfall ber einer Leitung wird zweimal t