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Bauformen PT-100
Dünnschichtsensoren
Auf einem Aluminiumoxid Plättchen wird eine
ca. 1 mm dicke Platinschicht aufgedampft.
Mit Hilfe eines Laserstrahles wird die
Platinschicht spiralförmig strukturiert und
abgeglichen. Danach wird eine Glasschicht
zum Schutze der Platinschicht aufgebracht.
Der entscheidende Vorteil des
Dünnschicht-sensors liegt in seiner
preiswerten Großserienfertigung und seiner
durch die geringe Masse bedingte schnelle
Ansprechzeit.
Drahtgewickelte
Keramikwiderstände
Ein gewickelter Platindraht wird in ein
Keramikrohr geführt. Zur besseren
Wärmeübertragung und zur Fixierung der
Wicklung wird das Rohr mit Aluminiumoxid
gefüllt. Mittels eines Glaspfropfens wird
das Keramikrohr verschlossen und die
Anschlussdrähte fixiert. Da keine Verbindung
zwischen Aluminium-oxidpulver und
Platinwendel besteht, kann sich der Draht
bei Temperaturwechsel frei ausdehnen. Der
Draht wird nur geringfügig belastet und
zeigt daher keine Hysterese zwischen
steigender und fallender Temperatur.
Drahtgewickelte
Glaswiderstände
Ein Platindraht wird auf einen Glasstab
gewickelt und in diesen eingeschmolzen. Nach
dem Abgleich des Widerstandes wird ein
zweites Glasschutzrohr übergeschoben und mit
dem Glasstab verschmol-zen. Der Draht ist
komplett vom Glas umgeben. Deshalb sind
diese Glaswiderstände besonders
erschütterungsunempfindlich. Mit
angeschmolzenem Glasrohr werden diese
Glaswiderstände auch direkt in aggressiven
Medien als schnellansprechende Sensoren
eingesetzt.
Messfehler
Eigenerwärmung
Um den Widerstand eines PT-100 Sensors zu
messen, muss dieser von einem Strom
durchflossen werden. Der Messstrom erzeugt
eine Verlustleistung und damit Wärme am
Sensor. Der damit verbundene Messfehler
einer höheren Temperaturanzeige hängt von
verschiedenen Einflussgrößen ab:
Höhe des Temperatur-Messwiderstandes
Ein Pt 1000 Sensor wird zehnmal stärker
erwärmt als ein Pt 100 Widerstand.
Ableitung der erzeugten Wärme
Die Messarmatur sollte so eingebaut werden,
dass sie optimal vom Medium umspült ist. Je
höher die Strömungsgeschwindigkeit des zu
messenden Mediums, desto höher der
Wärmeabtrag.
Besonders in kleinen Volumen, ruhender Gase
kann es zu teils erheblichen Messfehlern
kommen. I= Messstrom.
Messstrom
Heute ist ein Messstrom von 1 mA üblich.
Dies bedeutet eine Verlustleistung von
0,0001 Watt
Ist der Eigenerwärmungskoeffizient (E) der
Messarmatur bekannt, so kann der optimale
Messstrom bei gewünschtem max. Messfehler
über nachfolgende Formel errechnet werden.
Wärmekapazität und Wärmeleitung der
Messarmatur
Beim Einbau des Pt100 Messwiderstandes muss
für optimalen Temperaturübergang gesorgt
werden (z.B.: Wärmeleitpaste, geeignetes
Isolationsmaterial). Das Material der
Einbauarmatur sollte mög-lichst hohe
Wärmeleitfähigkeit haben (z.B. Metalle).
Leitungsfehler
Der Leitungsfehler resultiert aus dem
Anschluss des Pt 100-Widerstandes an die
Auswerteelektronik mit einer 2-adrigen
Anschlussleitung (Zweileiter-Anschluss).
Dabei geht der Widerstand der
An-schlussleitung als Fehler in die Messung
ein.
Besonders bei langen Anschlussleitungen und
kleinem Leitungsdurchmesser kann es dabei zu
erheb-lichen Messfehlern kommen. Bei
modernen Auswertegeräten kann der Widerstand
der Anschlusslei-tung kompensiert werden,
jedoch können Temperaturschwankungen an der
Leitung nicht berücksich-tigt werden. Die
Widerstände des Pt100 und der
Anschlussleitung addieren sich, es kommt zur
Anzei-ge einer höheren Temperatur.
Isolationsfehler
Das Eindringen von Feuchtigkeit in den
Sensor oder in das Isoliermaterial zwischen
den Anschluss-leitungen führt zu einem
Messfehler (niedrigere Temperatur).
Die Sensoren sind normalerweise ausreichend
gegen Feuchtigkeit geschützt. Bei der
Herstellung des Messeinsatzes muss jedoch
auf die Verwendung von absolut trockenen
Isoliermaterialien und sorgfäl-tige
Abdichtung geachtet werden.
Parasitäre Thermospannungen
Beim Verbinden unterschiedlicher Metalle
tritt eine Thermospannung auf. Solche
Metallverbindungen entstehen z.B. beim
Verlängern der Sensor-Anschlussdrähte mit
Kupferdrähten. Normalerweise haben die
Verbindungsstellen die gleiche Temperatur
und heben sich somit wertmäßig auf. Liegen
jedoch durch z.B. unterschiedliche
Wärmeableitung verschiedene Temperaturen an
den Anschlussstellen vor, so entstehen
unterschiedliche Thermospannungen die zu
einem Spannungsabfall führen, der von dem
Auswertegerät als Widerstandsänderung
interpretiert wird. Es kommt es zu einem
Messfehler.
Wie hoch der Meßfehler ist hängt stark vom
Auswertegerät und der damit gewählten
Anschlußart (2-,3- oder 4-Leiter) zusammen.
Fehlerfindung durch Umkehrung des
Messstromes. Je höher die Differenz der
gemessenen Meßwerte, desto höher ist die
vorliegende Thermospannung. | 
