Viele Branchen verwenden RTDs zur Messung der Temperatur, und der Sensor in den meisten dieser Geräte ist entweder der Pt100 oder der Pt1000. Diese beiden Temperatursensoren weisen ähnliche Eigenschaften auf, aber ihr Unterschied im Nennwiderstand kann darüber entscheiden, welchen Sie für Ihre Anwendung wählen.
Resistance Temperature Detectors (RTDs), auch Widerstandsthermometer genannt, sind aufgrund ihrer Zuverlässigkeit, Genauigkeit, Vielseitigkeit, Wiederholbarkeit und einfachen Installation beliebte Temperaturmessgeräte.
Das Grundprinzip eines RTDs besteht darin, dass sich sein Drahtsensor – hergestellt aus einem Metall mit bekanntem elektrischem Widerstand – mit steigender oder fallender Temperatur in seinem Widerstandswert ändert. Obwohl Widerstandsthermometer gewisse Einschränkungen haben, wie z.B. eine maximale Mess-Temperatur von etwa 600 °C, sind sie insgesamt die ideale Lösung zur Temperaturmessung für eine Vielzahl von Prozessen.
Warum Platinum-Sensoren verwenden
Die Fühlerdrähte in einem RTD können aus Nickel, Kupfer oder Wolfram gefertigt sein, aber Platin (Pt) ist bei weitem das beliebteste Metall, das heute verwendet wird. Es ist teurer als andere Materialien, aber Platin hat mehrere Eigenschaften, die es besonders für Temperaturmessungen geeignet machen, darunter:
- Fast lineares Temperatur-Widerstandsverhältnis
- Hohe Widerstandsfähigkeit (59 Ω/cmf im Vergleich zu 36 Ω/cmf für Nickel)
- Nicht abbauender elektrischer Widerstand im Laufe der Zeit
- Ausgezeichnete Stabilität
- Sehr gute chemische Passivität
- Hohe Beständigkeit gegen Verunreinigungen
Der Unterschied zwischen Pt100 und Pt1000 Sensoren
Unter den Platin-RTD-Sensoren sind Pt100 und Pt1000 die häufigsten. Pt100-Sensoren haben einen Nennwiderstand von 100Ω bei Eispunkt (0 °C). Der Nennwiderstand von Pt1000-Sensoren bei 0 °C beträgt 1000Ω. Linearität der Kennlinie, Betriebstemperaturbereich und Ansprechzeit sind bei beiden gleich. Der Temperaturkoeffizient des Widerstands ist ebenfalls gleich.
Aufgrund des unterschiedlichen Nennwiderstands sind die Messwerte bei Pt1000-Sensoren um den Faktor 10 höher als bei Pt100-Sensoren. Dieser Unterschied wird deutlich, wenn man 2-Draht-Konfigurationen vergleicht, bei denen ein Leitermessfehler anwendbar ist. Zum Beispiel kann der Messfehler bei einem Pt100 +1,0°C betragen und bei einem Pt1000 derselben Bauart +0,1°C.
Wie man den richtigen Platin-Sensor wählt
Beide Arten von Sensoren funktionieren gut in 3- und 4-Draht-Konfigurationen, bei denen die zusätzlichen Drähte und Steckverbinder die Auswirkungen des Widerstands der Anschlussleitungen auf die Temperaturmessung kompensieren. Die beiden Typen haben auch einen ähnlichen Preis. Pt100-Sensoren sind jedoch aus einigen Gründen beliebter als die Pt1000:
- Ein Pt100-Sensor gibt es sowohl in Draht- als auch in Dünnschichtbauweise, was den Benutzern Auswahl und Flexibilität bietet. Pt1000-RTDs sind fast immer nur in Dünnschichtbauweise erhältlich.
- Aufgrund ihres weit verbreiteten Einsatzes in verschiedenen Branchen sind Pt100-RTDs mit einer großen Auswahl an Instrumenten und Prozessen kompatibel.
Warum sollte sich also jemand für den Pt1000-Sensor entscheiden? Hier sind die Situationen, in denen der größere Nennwiderstand klare Vorteile hat:
- Ein Pt1000-Sensor ist besser geeignet für 2-Draht-Konfigurationen und den Einsatz mit längeren Anschlussleitungen. Je weniger Drähte und je länger sie sind, desto mehr Widerstand wird den Messwerten hinzugefügt, was zu Ungenauigkeiten führt. Der größere Nennwiderstand des Pt1000-Sensors gleicht diese zusätzlichen Fehler aus.
- Ein Pt1000-Sensor eignet sich besser für batteriebetriebene Anwendungen. Ein Sensor mit höherem Nennwiderstand verbraucht weniger Strom und benötigt daher weniger Energie. Ein geringerer Energieverbrauch verlängert die Batterielebensdauer und den Wartungsintervall, was die Ausfallzeiten und Kosten reduziert.
- Da ein Pt1000-Sensor weniger Strom verbraucht, entsteht weniger Selbstheizung. Dies bedeutet geringere Fehler bei der Messung aufgrund höherer als Umgebungstemperaturen.
Im Allgemeinen findet man Pt100-Temperatursensoren häufiger in Prozessanwendungen, während Pt1000-Sensoren in Kälte-, Heizungs-, Lüftungs-, Automobil- und Maschinenbauanwendungen eingesetzt werden.
Austausch von RTDs: Ein Hinweis zu industriellen Standards
RTDs lassen sich leicht austauschen, aber es geht nicht einfach darum, einen gegen einen anderen auszutauschen. Das Problem, auf das Benutzer achten müssen, wenn sie vorhandene Pt100- und Pt1000-Sensoren austauschen, sind der regionale oder internationale Standard.
Der ältere US-Standard gibt den Temperaturkoeffizienten von Platin mit 0,00392 Ω/Ω/°C an. Im neueren europäischen DIN/IEC 60751-Standard, der auch in Nordamerika verwendet wird, beträgt der Temperaturkoeffizient 0,00385 Ω/Ω/°C. Der Unterschied ist bei niedrigeren Temperaturen vernachlässigbar, wird jedoch bei Siedepunkt (100°C) merklich, wenn der ältere Standard 139,2Ω anzeigt, während der neuere Standard 138,5Ω anzeigt. Wenn Sie Hilfe oder Beratung beim Kauf oder Austausch von RTDs benötigen, wenden Sie sich an die Temperaturmess-Experten von WIKA USA, um die Vorzüge der Pt1000- und Pt100-Sensoren zu erörtern.
