Temperaturschalter

Wie funktioniert ein Widerstandsthermometer?

Bei einem Widerstandsthermometer ändert sich der elektrische Widerstand eines Sensors mit der Temperatur. Da der Widerstand bei Messwiderständen nach EN 60751 (2009-05) mit der Temperatur steigt, spricht man von PTC (Positive Temperature Coefficient). Im industriellen Einsatz werden üblicherweise Pt100- oder Pt1000-Messwiderstände verwendet. Die auf EN 60751 basierenden Thermometer sind in der DIN 43735 beschrieben.

Was sind 2-, 3- und 4-Leiter Schaltungen?

Sie beschreiben die Leiteranzahl, mit der z. B. ein Pt100-Messwiderstand angeschlossen wird. Während bei der einfachsten 2-Leiter Schaltung der Leitungswiderstand das Messergebnis verfälscht, kann bei der 3- oder 4-Leiter Schaltung dieser negative Einfluss kompensiert und somit die Genauigkeit der Messung verbessert werden.

Was bedeutet „Heißleiter“?

Heißleiter leiten Strom bei hohen Temperaturen besser als bei kalten Temperaturen. Sie werden auch als NTC-Widerstände (Negative Temperature Coefficent) bezeichnet. Typischerweise werden NTC in der Kunststoff- und Lebensmittelindustrie eingesetzt..

Was bedeutet „Kaltleiter“?

Kaltleiter leiten Strom bei hohen Temperaturen schlechter als bei kalten Temperaturen. Sie werden auch als PTC-Widerstände (Positive Temperature Coefficent) bezeichnet. Typischerweise werden PTC in hochwertigen Temperaturmessstellen z. B. in der chemischen Industrie eingesetzt.

Welche Auswirkung hat ein schlechter Isolationswiderstand?

Nach DIN EN 60751 Pkt. 6.3.1 darf der Isolationswiderstand zwischen jedem Messkreis und dem Mantel bei einer Prüfspannung von min. 100 V DC nicht unter 100 MOhm liegen. Bei einem zu niedrigen Isolationswiderstand tritt ein Messfehler auf, der eine zu niedrige Temperaturanzeige bewirkt. Bezogen auf ein Widerstandsthermometer (mit Mantelleitung) ergibt sich bei einem Isolationswiderstand von 100 kOhm ein Anzeigefehler bis zu 0,25 Ohm bzw. bei 25 kOhmbis zu 1 Ohm. An allen WIKA-Widerstandthermometern wird eine Isolationsprüfung mit 500 V DC und einem Isolationswiderstand von > 1000 MOhm durchgeführt. D.h. wir prüfen um Faktor 50 besser als die Norm vorgibt.

Welche Mindesteinbaulängen werden als grobe Richtwerte für mehrteilige Schutzrohre (aus Rohrmaterial) empfohlen um den Wärmeableitfehler möglichst gering zu halten?

- bei gasförmigem Medium: 15 ... 20 x Schutzrohrspitzen-Durchmesser
 - bei flüssigem Medium: 5 ... 10 x Schutzrohrspitzen-Durchmesser
 - bei festem Medium: 3 ... 5 x Schutzrohrspitzen-Durchmesser
(Diese Richtwerte gelten nur in stehenden Medien. Der Spalt zwischen Schutzrohr und Messeinsatz sollte < 0,5 mm sein)

Warum gibt es seit einiger Zeit eine Trennung der Genauigkeitsklassen für Pt100-Messwiderstände nach „drahtgewickelte Widerstände“ und „Schichtwiderstände“?

In der Vergangenheit wurde kein Unterschied zwischen den beiden Grundbauformen der Messwiderstände bzw. deren Temperaturgrenzwerten gemacht. Die Praxis zeigte jedoch, dass Schichtmesswiderstände (Dünnfilm- und Chipwiderstände) bei höheren Temperaturen eine (zum Teil nicht unerhebliche) Abweichung gegenüber der Kennlinie aufweisen. Diesem Verhalten wurde in der DIN EN 60751:2009-5 durch die Aufsplittung der Temperaturbereiche innerhalb der einzelnen Genauigkeitsklassen Rechnung getragen.

Warum sollten Pt100-Messkreise mit eingeschränkter Toleranzklasse A oder AA nach  DIN EN60751 mindestens in 3- oder 4-Leiterschaltung betrieben werden?

Die 2-Leiterschaltung ist für die Klassen A und AA nach EN 60751 nicht zulässig, da sich hier der Innenleitungswiderstand der Zuleitung zum Messwert hinzu addiert. Dadurch wird in der Regel die für das Thermometer angegebene Toleranz überschritten. Ein Ausmessen des Zuleitungswiderstandes bei Raumtemperatur und dessen Abgleich z. B. im Transmitter ist zwar möglich, es würde aber trotzdem noch der temperaturabhängige Widerstand der Innenleiter der Zuleitung als Fehler in den Messwert eingehen. Fazit: Eine 2-Leiterschaltung ist für eine genaue Temperaturmessung nicht geeignet.