Platin-Temperatursensoren - Funktion, Grundlagen

Platin-Temperatursensorelemente und Platin-Temperatursensoren werden üblicherweise durch die Bezeichnung teilweise charakterisiert, z.B.:

  • Pt100... Sensor-Nennwiderstand R0 = 100Ω bei einer Temperatur t = 0°C
  • Pt500... Sensor-Nennwiderstand R0 = 500Ω bei einer Temperatur t = 0°C
  • Pt1000... Sensor-Nennwiderstand R0 = 1000Ω bei einer Temperatur t = 0°C
  • Pt10000... Sensor-Nennwiderstand R0 = 10000Ω bei einer Temperatur t = 0°C
  • ...

Gültige Norm: DIN EN 60751:2009

  • Industrielle Platin-Widerstandsthermometer und Platin-Temperatursensoren (IEC 60751:2008); Deutsche Fassung EN 60751:2008
  • Gültig: ab 01/05/2009

Diese Norm ist gültig für Platin-Sensoren mit Temperaturkoeffizient (TK) α:

α = 3,851·10-3 °C-1.

Temperaturkoeffizient (TK) α:

α = (R100 - R0) / ( R0 · 100°C)

(R100… Widerstand [Ω] bei Temperatur t = 100°C, R0… Widerstand [Ω] bei Temperatur t = 0°C)


Kennlinien - Temperatur-/Widerstand-Beziehungen allgemein (DIN EN 60751:2009)

Temperaturbereich -200°C bis 0°C:

Rt = R· (1 + A · t + B · t+ C · (t - 100°C) · t3)

Temperaturbereich 0°C bis +850°C:

Rt = R· (1 + A · t + B · t2)

(Rt… Widerstand [Ω] bei Temperatur t [°C], R0… Widerstand [Ω] bei Temperatur t = 0°C, t … Temperatur [°C], Konstanten / Koeffizienten: A = 3,9083·10-3 °C-1, B = -5,775·10-7 °C-2, C = -4,183·10-12 °C-4)


Genauigkeitsklassen - Platin-Dünnschicht-Temperatursensorelemente

... nach DIN EN 60751:2009 - Schicht-Widerstände (Temperaturbezogene Gültigkeitsbereiche):

F 0,1 (0°C - +150°C)… Δt = ± (0,1 + 0,0017 · | t |)

F 0,15 (-30°C - +300°C)… Δt = ± (0,15 + 0,002 · | t |)

F 0,3 (-50°C - +500°C)… Δt = ± (0,3 + 0,005 · | t |)

F 0,6 (-50°C - +600°C)… Δt = ± (0,6 + 0,01 · | t |)

(Δt… Zulässige Temperaturabweichung bei Temperatur t [°C], t… Temperatur [°C])


Genauigkeitsklassen - semi-konfektionierte Temperatursensoren (Temperaturfühler), basierend auf Platin-Dünnschicht-Temperatursensorelementen (Schicht-Widerstände)

... nach DIN EN 60751:2009 (Temperaturbezogene Gültigkeitsbereiche):

AA (0°C - +150°C)… Δt = ± (0,1 + 0,0017 · | t |)

A (-30°C - +300°C)… Δt = ± (0,15 + 0,002 · | t |)

B (-50°C - +500°C)… Δt = ± (0,3 + 0,005 · | t |)

C (-50°C - +600°C)… Δt = ± (0,6 + 0,01 · | t |)

(Δt… Zulässige Temperaturabweichung bei Temperatur t [°C], t… Temperatur [°C])


Thermische Ansprechzeit (DIN EN 60751:2009)

Zeit, die ein Temperatursensor bis zum Erreichen eines definierten prozentualen Anteils des Temperaturendwertes benötigt:  

T0,5… Zeit bis zum Erreichen von 50% des Temperaturendwertes

T0,9… Zeit bis zum Erreichen von 90% des Temperaturendwertes


Eigenerwärmung

Wie jeder von einem Strom durchflossene Widerstand, werden auch Temperatursensoren durch den Messstrom geringfügig erwärmt.

Der sogenannte Erwärmungsfehler ist abhängig von:

  • der zugeführten elektrischen Leistung (P = I2 · R)
  • der abgeführten Wärmemenge
  • der apparativen Konstante E (Eigenerwärmungskoeffizient).

Berechnung der Eigenerwärmung:

Δt = P / E

(Δt... Eigenerwärmung [K], P... zugeführte Leistung [mW], E... Eigenerwärmungskoeffizient [mW/K])  


Quelle:

DIN EN 60751:2009-05: Industrielle Platin-Widerstandsthermometer und Platin-Temperatursensoren (IEC 60751:2008); Deutsche Fassung EN 60751:2008, Beuth Verlag GmbH, 2009