Pomiar temperatury

Platynowe rezystory termometryczne

Czujniki temperatury są elementami elektronicznymi, które dostarczają sygnał elektryczny jako miarę temperatury. Platyna stała się materiałem oporowym dla czujników temperatury w przemysłowej technice pomiarowej. Jej zalety to wysoka odporność chemiczna, stosunkowo łatwa obrabialność (zwłaszcza przy produkcji drutu), możliwość odwzorowania wysokiej czystości i dobra powtarzalność właściwości elektrycznych. Właściwości te są w pełni określone w normie europejskiej DIN EN 60 751, dzięki czemu rezystancja pomiaru platynowego jest uniwersalnie zamienna, jak mało który inny czujnik temperatury. Specyfikacje te obejmują zależność rezystancji od temperatury, która jest określona w szeregu wartości podstawowych, wartość nominalną, związaną z nią temperaturę odniesienia i dopuszczalne odchylenia graniczne. Zakres temperatur jest również określony w normie i wynosi od -200 do +850°C.

Konstrukcja platynowego czujnika różni się w zależności od obszaru zastosowania. W przeszłości zasadniczo rozróżniano rezystory przewodowe i cienkowarstwowe. Cienkowarstwowe rezystory termometryczne składają się z warstwy platyny nałożonej na podłoże ceramiczne Ugruntowały one swoją pozycję w przemyśle. Najbardziej popularne są platynowe chipowe czujniki temperatury z przewodami przyłączeniowymi lub w wykonaniu SMD.

Dostępne są różne konstrukcje platynowych czujników temperatury z przewodami przyłączeniowymi, które zasadniczo różnią się od siebie następującymi cechami:

  • materiałem drutu przyłączeniowego (srebro, platyna, pallad, nikiel, nikiel pozłacany lub nikiel ocynowany)
  • w metodzie przetwarzania (lutowanie miękkie, lutowanie twarde, zaciskanie lub spawanie)
  • temperaturą roboczą (od -70°C do max. + 600°C)


Platynowy chipowy czujnik temperatury w wersji SMD nie posiada tak wielu różnych wersji w porównaniu z czujnikami z przewodami przyłączeniowymi. Główną cechą wyróżniającą jest tu umiejscowienie obszaru styku. Może on być wykonany jako styk uniwersalny, jako styk jednostronny lub jako styk jednostronny i z lutowaną stroną tylną. W porównaniu do konstrukcji z przewodami przewodowymi, czujniki temperatury SMD są specjalnie zaprojektowane do automatycznego montażu na płytkach drukowanych w produkcji wielkoseryjnej.

Rezystancyjne czujniki temperatury są dostępne w różnych wartościach nominalnych. Są to zazwyczaj Pt100, Pt500 lub Pt1000.


Wartość nominalna lub rezystancja znamionowa R0 jest wartością oporu przy 0°C. Zgodnie z normą DIN EN 60 751 dla wartości znamionowej zdefiniowana jest wartość 100 Ω, dlatego nazywana jest ona rezystancją Pt100. Dopuszczalne są również wielokrotności tej wartości, dlatego oferowane są rezystory pomiarowe o wartościach nominalnych 500 Ω i 1000 Ω. Ich zaletą jest większa czułość, tzn. większa zmiana rezystancji wraz z temperaturą (Pt 100: ok. 0,4Ω/K; Pt 500: ok. 2,0 Ω /K; Pt 1000: 4,0 Ω /K).

Dokładność czujników temperatury jest podzielona na tzw. klasy tolerancji lub klasy dokładności. Istnieją 4 klasy dokładności: F0.1; F0.15; F0.3 i F0.6. Dla każdej klasy określa się maksymalną tolerancję lub odchylenie graniczne.

Klasy dokładności dla platynowych rezystorów termometrycznych:

Dla rezystorów warstwowych

Odchylenie granicznea

°C

Klasa

Zakres

°C

F 0,1

   0 do +150

± (0,1 + 0,0017|t|)

F 0,15

-30 do +300

± (0,15 + 0,002|t|)

F 0,3

-50 do +500

± (0,3 + 0,005|t|)

F 0,6

-50 do +600

± (0,6 + 0,01|t|)

a|t|= wartość bezwzględna temperatury w °C bez uwzględnienia znaku


Platynowe chipowe sensory temperatury o wartości nominalnej Pt100, ale także Pt1000 i Pt500, nie są zazwyczaj bezpośrednio używane do pomiaru temperatury w przemyśle. Są one odpowiednio instalowane, dzięki czemu powstaje czujnik temperatury odpowiedni do zastosowań przemysłowych, tzw. rezystancyjne czujniki temperatury.