In diesem TMonit-Artikel möchten wir Ihnen erklären, was ein PT100 und ein PT1000 eigentlich ist, und Ihnen die Vorteile vom PT1000 zeigen – denn Nachteile gibt es eigentlich keine.
Beide Sensoren gehören zur Gruppe der RTDs. RTD steht für "Resistance Temperature Detector" oder auf Deutsch "Widerstandsthermometer". Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass es in der Gruppe der RTDs noch viele weitere Sensoren gibt, wie zum Beispiel PT200, PT500 sowie NTCs und PTCs. In diesem Artikel konzentrieren wir uns jedoch ausschließlich auf die PTs.
Alle diese Messwiderstände haben die Eigenschaft, dass sie ihren elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur ändern.
Ein PT100-Sensor hat bei 0 °C einen Widerstand von genau 100 Ohm, während ein PT1000-Sensor bei gleicher Temperatur einen Widerstand von 1000 Ohm aufweist. Diese Werte sind genormt, was bedeutet, dass sie in der Praxis von allen Herstellern eingehalten werden. Dadurch sind PT100 und PT1000 leicht austauschbar und universell einsetzbar.
Ein wichtiger Unterschied zwischen PT100 und PT1000 liegt in ihrer Empfindlichkeit. Aufgrund des höheren Widerstandswerts ist der PT1000 weniger anfällig für Fehler durch Kontakt- oder Leitungswiderstände. Dies macht ihn besonders für Anwendungen mit langen Kabelstrecken oder in Umgebungen mit elektrischen Störungen interessant.
Der Unterschied zwischen PT100 und PT1000 besteht im Nennwiderstand. Wie Sie dem Diagramm entnehmen können, hat ein PT100 bei 0 °C einen Widerstand von 100 Ohm, während ein PT1000 bei 0 °C einen Widerstand von 1000 Ohm aufweist. Dieser Widerstand wird Nennwiderstand genannt.
Wichtiger ist jedoch die Widerstandssteigung, also wie viele Ohm sich der Widerstand pro Grad Celsius (°C) ändert. Bei einem PT100 beträgt die Änderung etwa 0,39 Ohm/K, während es bei einem PT1000 zehnmal so viel ist, nämlich 3,9 Ohm/K.
Hieraus ergibt sich auch der große Vorteil des PT1000:
Die Widerstandsänderungsrate und somit die Auflösung sind um den Faktor 10 höher. Dadurch können Temperaturveränderungen präziser und schneller erkannt werden.
Natürlich reicht es Ihnen nicht, dem RTD einfach zu vertrauen, dass er seinen Widerstand ändert - Sie möchten die
Änderung auch messen. Genau hier beginnen die Herausforderungen.
Um den Widerstand zu messen, müssen Sie eine Messleitung am Sensor anbringen und diese zu Ihrer Auswerteeinheit
führen.
Unter Vernachlässigung möglicher Übergangswiderstände können wir dies einmal berechnen: Wir verwenden eine standardmäßige Sensorleitung aus Kupfer mit einem Querschnitt von 0,22 mm?, die einen spezifischen Widerstand von etwa 0,07 Ohm pro Meter aufweist. Da es sich um eine 2-Draht-Verbindung handelt, verdoppelt sich dieser Wert auf 0,14
Ohm pro Meter.
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, führt bereits eine Zuleitungslänge von 2 Metern bei einem PT100 zu einem Messfehler von 0,72 K. Das bedeutet, dass Sie beispielsweise anstelle von 0 °C fälschlicherweise 0,72 °C messen würden. Im Vergleich
dazu bewirkt dieselbe Zuleitungslänge bei einem PT1000 lediglich einen Messfehler von 0,072 K.
Auf den ersten Blick mag es so erscheinen, als gäbe es einen einfachen, linearen
Zusammenhang zwischen dem Widerstand und der Temperatur. Leider ist das jedoch nicht der Fall. Im nebenstehenden Diagramm ist der Fehler dargestellt, der entstehen
würde, wenn man annimmt, dass ein PT1000 einen linearen Verlauf hat. Wie Sie erkennen können, führt diese Annahme zu erheblichen Abweichungen, die einen
Messfehler von nahezu 20 °C verursachen könnten.
Aus diesem Grund benötigen Sie einen auf die Messung von PT1000 spezialisierten
Messumformer, der die nichtlinearen Eigenschaften des Sensors korrekt kompensiert und eine präzise Temperaturmessung gewährleistet.
Ein idealer Kandidat dafür ist der TMonit Messumformer, der speziell für den Einsatz mit PT1000-Sensoren entwickelt wurde. Unsere Messumformer bieten folgende Vorteile:
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