F: Welches ist der gebräuchlichste Typ eines Platin-RTD-Elements?
A: Das Pt100 ist der gebräuchlichste Typ eines Platin-Widerstandstemperaturmessers (RTD). Der Basiswiderstandswert für einen Pt100 RTD beträgt 100 Ω bei 0 °C (Eispunkt) und sie sind in Dünnschicht- oder Drahtausführung erhältlich.
F: Die Platin-Dünnschicht-Elemente werden in verschiedenen Größen angeboten, welche soll ich auswählen?
A: Es stehen vier Standardgrößen zur Verfügung (LxBxT):
- PTFC-Profil: 2,0 x 2,3 x 1,1 mm
- PTFD-Gehäuse: 2,0 x 5,0 x 1,1 mm
- PTFF-Profil: 2,0 x 4,0 x 1,1 mm
- PTFF-Profil: 1,2 x 4,0 x 1,1 mm
In der Regel empfehlen wir für ein neues Design den PTFC-Profil aufgrund seines relativ niedrigen Stückpreises und seiner Vielseitigkeit, der in eine Vielzahl von Gehäusen für wertschöpfende Sonden und Baugruppen passt. Je nach Ihren Designanforderungen sind weitere Größen verfügbar, die kleinere Profildimensionen ermöglichen, bei denen die Größe oder die Reaktionszeit entscheidend ist. Wir haben auch Optionen für Anwendungen, die ein größeres Format benötigen oder mehr Leistung erfordern. Die folgende Tabelle fasst einige der Eigenschaften basierend auf der Größe des Elements zusammen.
| Kleineres Element | Größeres Element |
|---|---|
| Schnellere Rückmeldezeit | Langsamere Rückmeldezeit |
| Größerer Eigenerwärmungskoeffizient | Geringerer Eigenerwärmungskoeffizient |
| Niedrigerer empfohlener Messstrom | Geringerer Eigenerwärmungsfehler bei gleicher Leistung |
| Passt in Gehäuse mit kleinerer Fläche | Verfügt über eine größere Kontaktfläche für die Erfassung |
F: Was ist ein Eigenerwärmungskoeffizient?
A: Der Eigenerwärmungskoeffizient definiert das Maß der Eigenerwärmung oder des Temperaturanstiegs für das Element basierend auf der Leistung des Elements. Diese Temperaturerhöhung ist nicht wünschenswert, da sie möglicherweise zu Fehlern bei der Temperaturmessung führt.
Zum Beispiel hat das PTFD-Gehäuse in Luft, die bei 1 m/s fließt, einen Eigenerwärmungskoeffizienten von 0,33°C/mW, was bedeutet, dass für jedes mW Leistung, die das Gerät durchströmt, ein Temperaturanstieg des Elements von 0,33°C über die Umgebungstemperatur hinaus verursacht wird
Als Faustregel gilt, dass Eigenerwärmungsfehler auf höchstens 10 % der gewünschten Genauigkeit beschränkt werden sollten. So hätte z. B. ein PTFD-Element mit einer Toleranzklasse der Klasse A eine Genauigkeit von ±0,15 °C bei 0 °C. Daher sollte der Fehler aus der Eigenerwärmung auf 0,015 °C begrenzt werden, was bedeutet, dass die Leistung auf ±0,015 °C/0,33 °C/mW = 0,045 mW begrenzt wäre.
Da die Leistung für ein Widerstandselement wie ein RTD gleich I2R ist, Max I = SQRT (0,045 mW/100 Ohm) für ein Pt100-Element oder 0,0213 A oder 21,3 mA.
F: Was ist TCR und wie wird dieser Wert berechnet?
A: Der thermische Widerstandskoeffizient (Thermal Coefficient of Resistance), auch bekannt als TCR, ist die durchschnittliche Widerstandserhöhung pro K eines hypothetischen RTD, der bei 0 °C 11 Ohm misst. TCR ähnelt alpha (α), das im Allgemeinen mit Thermistoren in Verbindung gebracht wird. TCR ist die durchschnittliche Widerstandsänderung zwischen 0 °C und 100 °C und wird nach der folgenden Formel berechnet:
TCR=(R100-R0)/(R0*100)°C
F: Wie berechne ich den Widerstand für Pt-Dünnschicht-Elemente bei anderen Temperaturen als 0 °C?
A: Die Berechnungsformel für ein Platin-RTD-Element ist in DIN EN 60751 definiert und lautet wie folgt:
Für T ≥ 0 °C: RT = R0 * (1+a * T + b * T2)
Für T < 0 °C: RT = R0 * [1+a * T + b * T2 + c * (T-100°C) * T3]
Koeffizienten: a = 3,9083 E-03 b = -5,775 E-07 c = -4,183 E-12
F: Wie hoch ist die Temperaturtoleranz bei anderen Temperaturen als 0 °C?
A: Die Genauigkeit dieser RTD-Elemente ist in DIN EN 60751 definiert und folgt den nachstehend aufgeführten Formeln:
| Toleranzklasse | Austauschbarkeit | Temperaturbereichstoleranz |
|---|---|---|
| F0.1 (T=AA): | ± (0,1+0,0017*|T/°C|) °C | (-30 … +200 °C)<span/> |
| F0.15 (A) | ± (0,15+0,002*|T/°C|) °C | (-30 … +300 °C)<span/> |
| F0.3 (B) | ± (0,3+0,005*|T/°C|) °C | (-50 … +600 °C)<span/> |
| F0.6 (C=2B) | ± (0,6+0,007*|T/°C|) °C | (-50 … +600 °C)<span/> |
wobei | T/°C| der absolute Temperaturwert in °C ist
F: Was ist der Unterschied zwischen den Drahttypen „goldbeschichteter Nickeldraht“ und „Silberdraht“?
A: Der Au-beschichtete Ni-Draht ermöglicht den Betrieb über den gesamten Temperaturbereich bis 600 °C, während der Ag-Draht auf den Betrieb bis 300 °C beschränkt ist. Der Au-beschichtete Ni-Draht wird in der Regel verwendet, wenn die Verbindungen zum Element über Schweißen oder Löten hergestellt werden, während der Ag-Draht besser zum Hartlöten geeignet ist.
F: Können die Elemente außerhalb des für jede Genauigkeitsklasse notierten Temperaturbereichs betrieben werden?
A: Die Pt-Dünnschicht-Elemente werden alle mit den gleichen Materialien und Verfahren hergestellt, aber sie werden auf der Grundlage ihrer entsprechenden Genauigkeitsklasse getestet und kalibriert. Das bedeutet, dass jedes Element über den gesamten Bereich von –200 °C bis +600 °C (für Au-beschichteten Ni-Draht) betrieben werden kann, aber wenn das Element außerhalb des Genauigkeitstemperaturbereichs betrieben wird, kann die kalibrierte Genauigkeit nicht garantiert werden.
Beispielsweise werden Elemente der Genauigkeitsklassen A (F0.15) auf die Genauigkeit kalibriert, die in DIN EN 60751 für den Temperaturbereich von –30 °C bis +300 °C definiert ist. Ein Betrieb außerhalb dieses Bereichs wird das Element nicht beschädigen. Es kann dabei jedoch zu leichten Verschiebungen in der Kalibrierung des Teils kommen, wodurch die ursprünglichen Genauigkeitsspezifikationen nicht mehr garantiert werden können.
F: Welche Spezifikationen gelten für diese Platin-Dünnschicht-Elemente?
A: Die Platin-Dünnschicht-Familie (PTF) wurde nach der DIN EN 60751-Spezifikation entwickelt und hergestellt.
- Die Spezifikationen IEC 60751 und ASTM E1137 sind sehr ähnlich.
- Die Spezifikationen IEC 60751 und DIN EN 60751 sind identisch.
- Die DIN-Spezifikation ist im Grunde die IEC-Spezifikation mit einem zusätzlichen Deckblatt.
- DIN EN 60751 und ASTM E1137 sind sehr ähnlich, da beide Spezifikationen für die Platinkurve des Standard-Temperaturkoeffizienten 3850 ppm/K gelten und auf der ITS-90 Temperaturskala basieren. Ein Hauptunterschied zwischen den beiden Spezifikationen besteht in der Definition von Toleranzklassen:
| DIN EN 60751 | ASTM E1137 | ||
|---|---|---|---|
| Toleranzklasse | Toleranzdefinition | Toleranzklasse | Toleranzdefinition |
| Klasse F0.3 (Klasse B) | ±(0,3 + 0,005 |T|) | Grad B | ±(0,25 + 0,0042 |T|) |
| Klasse F0.15 (Klasse A) | ±(0,15 + 0,002 |T|) | Grad A | ±(0,13 + 0,0017 |T|) |
wobei |T| der absolute Temperaturwert in °C ist.
F: Gibt es die Möglichkeit, zusätzlich zum Element eine benutzerdefinierte Verpackung für die Baugruppe zu erstellen?
A: Ja, TE Connectivity ist auf wertsteigernde Fühler und Baugruppen spezialisiert und bietet eine Reihe von Standard- und kundenspezifischen RTD-Baugruppen, die exakt nach den Anforderungen des Kunden hergestellt werden können. Die Baugruppe kann aus etwas so Einfachem bestehen wie einem zusätzlichen Stück Warmschrumpfschlauch über dem Element, zusammen mit längeren AWG-Erweiterungsleitungen, bis hin zu vollständig widerstandsfähigen Baugruppen mit Metallgehäuse, Erweiterungsleitungen, Verkapselungen und Steckverbindern. Erfahren Sie mehr über RTD-Temperaturfühler und Baugruppen.
