F: Was ist der gebräuchlichste Typ eines Platin-RTD-Elements?
A: Der gebräuchlichste Typ eines Platin-RTD-Elements ist das Pt100. Der Nennwiderstand eines Pt100-RTD beträgt 100 Ω bei 0 °C (Eispunkt). Pt100-Elemente sind sowohl in Dünnschicht- als auch in Drahtwickel-Ausführung erhältlich.
F: Platin-Dünnschichtelemente sind in einer Vielzahl von Baugrößen erhältlich – welche sollte ich wählen?
A: Es stehen vier Standardgrößen (L × B × T) zur Verfügung:
- PTFC-Kontur (Abmessungen) 2,0 x 2,3 x 1,1 mm
- PTFD-Kontur (Abmessungen) 2,0 x 5,0 x 1,1 mm
- PTFF-Kontur (Abmessungen) 2,0 x 4,0 x 1,1 mm
- PTFM-Kontur (Abmessungen) 1,2 x 4,0 x 1,1 mm
Für neue Designs empfehlen wir in der Regel die PTFC-Kontur, da sie sich durch einen vergleichsweise niedrigen Stückpreis auszeichnet und vielseitig in unterschiedlichste Gehäuse integrieren lässt, insbesondere für wertschöpfende Sonden und Baugruppen. 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: F: Was ist ein Eigenerwärmungskoeffizient?
A: Der Eigenerwärmungskoeffizient beschreibt das Maß der Eigenerwärmung bzw. des Temperaturanstiegs eines Elements in Abhängigkeit von der durch das Element fließenden elektrischen Leistung. Diese Temperaturerhöhung ist nicht wünschenswert, da sie möglicherweise zu Fehlern bei der Temperaturmessung führt.
Beispielsweise weist die PTFD-Kontur bei Luftströmung mit 1 m/s einen Eigenerwärmungskoeffizienten von 0,33 °C/mW auf.
Das bedeutet, dass jede durch das Bauteil fließende Leistung von 1 mW einen Temperaturanstieg des Elements um 0,33 °C über der Umgebungstemperatur verursacht.
Als Faustregel gilt, dass Eigenerwärmungsfehler auf höchstens 10 % der gewünschten Genauigkeit beschränkt werden sollten. So hätte beispielsweise ein PTFD-Element mit Toleranzklasse A eine Genauigkeit von ±0,15 °C bei 0 °C. Daher sollte der Messfehler aufgrund der Eigenerwärmung auf 0,015 °C begrenzt werden. Daraus ergibt sich, dass die elektrische Leistung auf ±0,015 °C / 0,33 °C/mW = 0,045 mW begrenzt werden muss.
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 bedeutet TCR und wie wird er berechnet?
A: Der Temperaturkoeffizient des Widerstands (Thermal Coefficient of Resistance, TCR) beschreibt die mittlere Widerstandszunahme pro Kelvin eines hypothetischen RTD mit einem Widerstand von 11 Ω bei 0 °C. Der TCR ist vergleichbar mit dem Alpha-Wert (α), der allgemein 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 von Pt-Dünnschichtelementen bei Temperaturen ungleich 0 °C?
A: Die Berechnungsformel für ein Platin-RTD-Element ist in der 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 groß ist die Temperaturtoleranz bei Temperaturen ungleich 0 °C?
A: Die Genauigkeit dieser RTD-Elemente ist in der DIN EN 60751 definiert und folgt den nachfolgend 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 Anschlussdrahttypen „goldbeschichteter Nickeldraht“ und „Silberdraht“?
A: Der goldbeschichtete Nickeldraht (Au-beschichteter Ni-Draht) ermöglicht den Betrieb über den gesamten Temperaturbereich bis 600 °C, während der Silberdraht (Ag-Draht) auf einen Einsatz bis maximal 300 °C begrenzt ist. Der Au-beschichtete Nickeldraht wird typischerweise eingesetzt, wenn die Kontaktierung des Elements durch Schweißen oder Hartlöten erfolgt, während sich der Silberdraht besser für Lötverbindungen eignet.
F: Können die Elemente außerhalb des für jede Genauigkeitsklasse angegebenen Temperaturbereichs betrieben werden?
A: Die Pt-Dünnschichtelemente werden alle mit denselben Materialien und Fertigungsprozessen hergestellt. Sie werden jedoch entsprechend ihrer jeweiligen Genauigkeitsklasse geprüft 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 Genauigkeitsklasse A (F0.15) gemäß DIN EN 60751 über den Temperaturbereich von −30 °C bis +300 °C auf ihre spezifizierte Genauigkeit kalibriert. Ein Betrieb außerhalb dieses Temperaturbereichs beschädigt das Element nicht, kann jedoch geringfügige Verschiebungen der Kalibrierung verursachen, sodass die ursprünglich spezifizierten Genauigkeitswerte nicht mehr garantiert werden können.
F: Welche Spezifikationen gelten für Platin-Dünnschicht-Elemente?
A: Die Platin-Dünnschicht-Familie (PTF) wurde gemäß der Norm DIN EN 60751 entwickelt und gefertigt.
- Die Normen IEC 60751 und ASTM E1137 sind inhaltlich sehr ähnlich.
- Die Spezifikationen IEC 60751 und DIN EN 60751 sind identisch.
- Die DIN-Spezifikation entspricht im Wesentlichen der IEC-Spezifikation, ergänzt um ein zusätzliches 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: Besteht die Möglichkeit, neben dem Element auch eine kundenspezifische Verpackung für die Baugruppe zu realisieren?
A: Ja, TE Connectivity ist auf wertschöpfende Sonden und Baugruppen spezialisiert und bietet sowohl Standard- als auch kundenspezifische RTD-Baugruppen, die passgenau an die spezifischen Anforderungen der Kund:innen angepasst und gefertigt 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 unsere RTD-Fühler und RTD-Baugruppen.
