Platinemålemotstand

Platina målemotstander er temperaturfølere som bruker avhengighet av den elektriske motstand av temperaturen av platina som en måle effekt . De er designet for installasjon i industrielle motstandstermometre eller i en integrert krets. De er mye brukt og er standardisert i EN 60751 . På grunn av deres lave grenseavvik er de vanligvis utskiftbare uten å endre parametrene.

Den standardiserings dekker området fra -200 ° C til 850 ° C, den aktuelle bruksområdet til en platina målemotstand er vanligvis mer begrenset og spesifisert i databladet.

Karakteristisk kurve for Pt100

Pålydende verdi

Platinmålemotstander er oppkalt etter materialet og deres nominelle motstand ved en temperatur på 0 ° C. Er veldig vanlig ${\ displaystyle R_ {0}}$

• Pt100 ( = 100 Ω ).${\ displaystyle R_ {0}}$

I tillegg har høyere nominelle motstander funnet betydning

• Pt500 ( = 500 Ω) og${\ displaystyle R_ {0}}$
• Pt1000 ( = 1 kΩ).${\ displaystyle R_ {0}}$

Området med mulige nominelle verdier strekker seg opp til 10000 Ω.

Standardiserte spesifikasjoner

Motstandskurve

	DIN EN 60751
Område	måleteknologi
tittel	Industrielle platinamotstandstermometre og platinatemperaturfølere (IEC 60751: 2008)
Kort beskrivelse:	Industrielle temperaturfølere
Siste utgave	2009-05
ISO

Avhengigheten av motstanden til en platintemperatursensor og den nominelle motstanden til Celsius-temperaturen er spesifisert i DIN EN 60751 som en formel , som spesifisert under motstandstermometeret . Standarden inneholder også en tabelldefinisjon for Pt100, kalt basisverdireserien (se også tabell ). ${\ displaystyle R_ {t} = R (t)}$${\ displaystyle R_ {0}}$ ${\ displaystyle t}$

Implementeringen av denne definisjonen er ikke eksakt, men mulig innenfor grenseverdiene som er spesifisert av nøyaktighetsklasser.

Gjennomsnittstemperaturkoeffisienten over området 0 ... 100 ° C er gitt som karakteriserende verdi . Han gir seg til

${\ displaystyle \ alpha _ {0} = {\ frac {\ Delta R / R_ {0}} {\ Delta t}} = {\ frac {R_ {100} -R_ {0}} {R_ {0} \ cdot 100 ^ {\; \ circ} \ mathrm {C}}} = 3 {,} 851 \ cdot 10 ^ {- 3 \; \ circ} \ mathrm {C} ^ {- 1}.}$

Nøyaktighetskurs

For fremstillingstoleranser for platina-målemotstander er fire nøyaktighetsklasser definert for trådviklede motstander og filmmotstander . De tilknyttede grenseavvikene stemmer stort sett overens med platinemotstandstermometrene.

Grenseavvikene er mindre sammenlignet med de med standardiserte termoelementer, noe som er en betydelig fordel.

konstruksjon

Trådviklet og tynnfilmmålemotstand

Platina

Platina inneholder en spesifikk blanding av andre materialer, der den endrer sine elektriske verdier ved høye temperaturer langt mindre enn rent materiale og har en høyere langvarig stabilitet.

Det temperaturfølsomme området

Platinmålemotstander kan deles i to undergrupper. I deres metrologiske kvalitet, f.eks. B. i sine grenseavvik er begge teknikkene sammenlignbare. I lagdelingsteknikken er mindre fysiske dimensjoner mulig, slik at temperaturen på materialet som skal måles aksepteres raskere og måles mer punktlig. Dette minimerer ulempene de har sammenlignet med termoelementer .

Trådmålemotstander

Det temperaturfølsomme elementet er dannet av en platinatråd. Den justeringen utføres av den nominelle motstand ved å forkorte platinatråd. Ledningen smeltes i mange svinger i en glassstang eller innebygd i en keramisk forbindelse og er plassert i et glass eller et keramisk rør som et hus for å beskytte mot korrosjon. Opprullede sensorer produseres hovedsakelig som Pt100 og brukes fortrinnsvis til høyere temperaturer.

Motstander for filmmåling

Platina påføres i en svingete form på et keramisk substrat ved bruk av tynnfilmteknologi . Etter binding av ledningene og justering av den nominelle motstanden ved laserbeskjæring er platinallaget forsynt med et belegg for å beskytte dem mot kjemisk angrep. Tynnfilmsensoren produsert på denne måten kan også bygges inn i et glass- eller keramisk rør og hermetisk forsegles for å øke dets mekaniske og kjemiske motstand. I tillegg til mangfoldet av former, er fordelen med tynnfilmsensorer deres effektive produksjons- og kalibreringsprosess, bruken av lavere mengder platina og muligheten for design med høyere motstand. De foretrekkes når temperaturene ikke trenger å være høye og langvarig stabilitet ikke trenger å være spesielt god.

Design

Avhengig av applikasjonen, er platina i tråd eller lagform på et glass eller keramisk underlag med et belegg av denne typen. For bruk med lav kjemisk og mekanisk belastning, for eksempel for temperaturmåling inne i apparater, er ingen ytterligere beskyttelse mot miljøpåvirkninger nødvendig. Den elektriske forbindelsen kan gjøres, for eksempel ved lodding i et kretskort eller ved overflatemontering ( SMD ).

I industriell bruk er imidlertid beskyttelsen av målemotstanden og dens enkle installasjon avgjørende. Begge oppnås ved å installere sensoren i korrosjons- og varmebestandig materiale; det er også standardiserte hus som måleinnsatser . Dette skilles ofte i tillegg fra mediet som skal måles med et beskyttende rør; For bilder se under motstandstermometer .

Ved å installere målemotstanden i et fleksibelt rør laget av korrosjonsbestandig stål, opprettes et såkalt kappemotstandstermometer. Det finnes andre versjoner for måling av gastemperaturer, overflatetemperaturer eller for å gjennombore objektet som skal måles. Den elektriske forbindelsen til disse målemotstandene opprettes ved hjelp av permanent installerte kabler eller pluggkontakter.

Film brukes også som bærer. Platina påføres ved hjelp av tråd, tynnfilm eller tykkfilmsteknologi.

Målekrets

Den elektriske forbindelsen fra motstandstermometeret til måleinnretningen er tilgjengelig i en to-, tre- eller firetråds krets . Med tre- og firetrådsmålinger elimineres måleavviket ved motstanden til forbindelsesledningene. Disse målekretsene er beskrevet i artikkelen Motstandstermometer .

For videre behandling av det elektriske signalet måles i det enkleste tilfellet spenningsfallet over målemotstanden som en konstant målestrøm strømmer gjennom. Så spenningen er  proporsjonal med motstanden  . Når du velger målestrøm, må det balanseres mellom det nyttige signalet som kan oppnås, som øker med målestrømmen, og måleavviket som også øker på grunn av sensorens selvoppvarming. Forskjelldannende brometoder tillater måling av en spenning som er  proporsjonal med endringen i motstand sammenlignet med en fast verdi. ${\ displaystyle U}$${\ displaystyle R_ {t}}$${\ displaystyle U}$ ${\ displaystyle \ Delta R_ {t}}$

Målemotstander med stor nominell verdi gir fordeler i målekretsen sammenlignet med konvensjonell Pt100. For eksempel bør en Pt1000 versus en Pt100 nevnes:

1. For å oppnå samme elektriske spenning i en målekrets kan strømstyrken reduseres fra 1 til 10, et viktig argument for batteridrevne enheter.
2. Videre (med 1 til 10 redusert strømstyrke) reduseres selvoppvarmingen 1 til 10, siden strømmen tilsettes selvoppvarmingen som et kvadrat og motstanden lineært.
3. Med samme absolutte innflytelse av linjemotstandene i målekretsen er deres relative innflytelse 1 til 10 mindre, slik at den mer kostnadseffektive totrådskretsen er mer tilstrekkelig.

Rene platinamålemotstander

I tillegg til målemotstandene som er standardisert over hele verden i henhold til IEC 60751, brukes de laget av ren platina i Nord-Amerika og i Fjernøsten (med en fallende trend). Det er tilsvarende standarder for dette, f.eks. B. Japansk JIS C 1604. Gjennomsnittstemperaturkoeffisienten til slike spektralt rene platina er${\ displaystyle \ alpha _ {0} = 3 {,} 92 \ cdot 10 ^ {- 3 \ \ circ} \ mathrm {C} ^ {- 1}}$ 

Også normalt motstandstermometer (Standard Resistance thermometer, engl. Standard Resistance Temperature Devices , for eksempel den korte SRTD) Physico-Technische Bundesanstalt , for å unngå å bruke spektralt ren platina (99,999% Pt) i form av fritt opphengt trådvikling mot termiske påkjenninger. Den temperaturavhengige motstandskurven til dette rene platina brukes av den internasjonale temperaturskalaen ITS-90 for å interpolere temperaturskalaen mellom de faste punktene.

weblenker

• Måleprinsipp og kretser for Pt100
• Formler og online kalkulator (av Andreas Hofmeier)

Individuelle bevis

1. ↑ ^{a b} roessel-messtechnik.de (PDF) s.11
2. ↑ jumo.de
3. ↑ Motstandstermometer. temperatur-messtechnik.de
4. ↑ heraeus-sensor-technology.de
5. ↑ Frank Bernhard (red.): Technische Temperaturmessage , Springer 2004, s. 603
6. ↑ Beskrivelse. jumo.de
7. ^ Frank Bernhard: s. 635
8. ^ Frank Bernhard: s. 618 ff.
9. ^ Frank Bernhard: s. 609
10. ↑ Klaus Irrgang (Hrsg.): Temperaturmesspraxis med motstandstermometre og termoelementer. Vulkan, 2004, s. 100
11. B Georg Bauer, Konrad Ruthardt: Handbuch der Analytischen Chemie , Volumelementer av den åttende undergruppe II: Platinmetalle , Springer-Verlag 2013, 254 sider, side 244
12. ↑ Stefan Messlinger: For temperaturmåling med platinamotstandstermometre og Prema 5017 DMM . epub.uni-bayreuth.de (PDF) åpnet 12. mai 2019