Der PT100 wird für die Temperaturmessung genutzt
Ein PT100-Sensor ist ein aus Platin bestehender Draht, der seinen Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur ändert und daher Bestandteil von
Mess- und Prüfgeräten ist. Diesen Effekt nutzt man aus, indem man ihn als Temperaturfühler im Rahmen der
Automatisierungstechnik einsetzt. Der Name des PT100 setzt sich aus der Materialbezeichnung (PT für Platin) und des spezifischen Drahtwiderstandes bei 0°C zusammen. Das bedeutet, der Messfühler hat bei 0°C einen Widerstand von genau 100 Ohm. Da Platin ein Kaltleiter ist, erhöht sich dieser Widerstand mit steigenden und sinkt bei fallenden Temperaturen. Der Temperaturbereich, in dem diese Art der
Sensoren eingesetzt werden kann, reicht von -200°C bis 850°C.
Funktionsprinzip des PT-100 und Schaltungen
Wenn mit Hilfe eines PT100 die Temperatur gemessen werden soll, wird ein Strom durch den Draht geleitet. Da der Widerstand abhängig von der Temperatur ist, ändert sich dabei der Stromfluss durch den Sensor und damit auch die Spannung, die über ihn abfällt. Diese Veränderung kann gemessen und in eine Temperatur umgerechnet werden. Dieser Zusammenhang ist außer im Bereich von 0°C bis 100°C nicht linear, daher wird der Wert aus einer Tabelle abgelesen. Die Widerstandsänderungen sind in der DIN IEC 60751 beschrieben. Da auch die Leitungen von und zu dem Sensor mit verändernder Temperatur einen anderen Widerstand bekommen, werden zusätzlich Drei- oder Vierleiterschaltungen verwendet, um diese Effekte zu kompensieren. Außerdem wird der Messstrom sehr gering gehalten, um eine Eigenerwärmung des Platindrahtes durch den fließenden Strom zu minimieren.
Bauformen und Einsatzgebiete des PT100
Es gibt zwei verschiedene Bauformen: Die Dünnschichtsensoren und die drahtgewickelten Sensoren. Die gewickelten Widerstände werden noch einmal in Glas und Keramik gewickelte Widerstände unterschieden. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem sehr dünnen, aufgewickelten Platindraht, der in einem Röhrchen aus Glas oder Keramik eingebettet wird. Daher sind diese Sensoren vergleichsweise stoß- und korrosionsfest. Die Wärmeleitung ist etwas geringer als bei den Dünnschichtsensoren, deswegen sinkt die Reaktionsgeschwindigkeit gegenüber schnellen Temperaturänderungen. Sie werden bevorzugt bei höheren Temperaturen eingesetzt. Die Dünnschichtsensoren sind wesentlich kleiner und nehmen dadurch viel schneller die Umgebungstemperatur an. Die kompakte Bauform und seine vergleichsweise einfache und preiswerte Herstellung führen dazu, dass dieser PT100-Sensor am häufigsten produziert und eingesetzt wird. Der Temperaturbereich reicht bei dieser Bauform von -40°C bis 400°C. Zusätzlich zu diesen grundsätzlichen Bauformen gibt es noch Ausführungen, bei denen das PT100-Element an der Spitze eines starren oder biegsamen Messfühlers sitzt. Dies erleichtert die Messung in Rohren oder anderen unzugänglichen Stellen.
Die Genauigkeit ist genormt
Die Temperaturmessung mit einem PT100 ist wesentlich exakter als mit Thermoelementen. Die Genauigkeit wird in der Norm DIN IEC 60751 festgelegt. Die am häufigsten verwendete Genauigkeitsklasse ist die Klasse B oder ihre Unterklassen. Typisch sind dabei Angaben wie 1/3 B, deren Abweichung nur höchstens ein Drittel der in dieser Klasse genannten Fehlertoleranz beträgt. Für genauere Messungen kann alternativ auch der
PT500 oder
PT1000 eingesetzt werden.
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