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Temperaturabhängiger Widerstand (Pt100/ Pt1000)

Platin-Messwiderstand

Ein Platin-Messwiderstand ist ein Widerstandsthermometer, das zur Temperaturmessung eingesetzt wird. Die am häufigsten eingesetzten Platin-Widerstandsthermometer sind Pt100 und Pt1000. Die Bezeichnungen Pt100/Pt1000 beschreiben das verwendete Material des Widerstands, in diesem Fall Platin, und dessen Nennwiderstand R0 bei einer Temperatur von 0 °C. (R0,Pt100 = 100 Ω / R0,Pt1000 = 1 kΩ). Üblicherweise werden Pt100 und Pt1000 eingesetzt, andere Widerstandswerte sind ebenfalls möglich.

Widerstandsthermometer: Aufbau

Ein Platin-Widerstandsthermometer besteht aus einem elektrischen Widerstand aus Platin. Platin wird häufig aufgrund der konstanten elektrischen Eigenschaften bei Temperaturänderungen verwendet. Der Widerstand ist durch einen elektrischen Leiter mit den Anschlussdrähten verbunden. Die Komponenten werden durch ein Schutzgehäuse und entsprechende Isolierungen vor äußeren Einflüssen geschützt.

Widerstandsthermometer: Funktionsweise

Ein konstanter Strom fließt über die Anschlussleitungen durch das Widerstandsthermometer. Zwischen den beiden Anschlussleitungen wird eine elektrische Spannung gemessen, die vom Platin-Widerstand abhängig ist. Der lineare Zusammenhang zwischen dem elektrischen Widerstand des Platin-Leiters und der Temperatur wird zur Temperaturmessung ausgenutzt. Steigt die Temperatur, dann steigt ebenfalls der elektrische Widerstand. Dadurch wird ebenfalls eine andere Spannung zwischen den Leitern gemessen, die zur Berechnung der Temperatur dient.
„Der lineare Zusammenhang zwischen dem elektrischen Widerstand des Platin-Leiters und der Temperatur wird zur Temperaturmessung ausgenutzt.“

 

Widerstandsthermometer Kennlinie

Die Kennlinie stellt den linearen Zusammenhang zwischen elektrischem Widerstand und Temperatur dar. Konkrete Werte für Pt100 und Pt1000 können grafisch aus den Pt100 Kennlinien / Pt1000 Kennlinien ermittelt oder direkt aus der Pt100 Tabelle / Pt1000 Tabelle ausgelesen werden. Platin eignet sich als Material besonders gut, weil es eine hohe Langzeitstabilität und besonders konstante elektrische Eigenschaften bei hohen Temperaturen aufweist. Somit ist die Kennlinie bei Platinwiderständen auch bei hohen Temperaturen sehr linear. Durch das Beimengen anderer Fremdstoffe zu Platin werden diesbezüglich noch bessere Ergebnisse erzielt.

 

 

 

Pt100 Kennlinie

 

Diagramm Pt100 Kennlinie

 

 

Widerstandstabelle Pt100

PT100-Tabelle ein-/ausklappen

 

Temperatur
Widerstand
Toleranzklasse B
Toleranzklasse A
°C
Ω
in ± °C / in ± Ω
in ± °C / in ± Ω
-40
84,27
0,5 / 0,2
0,23 / 0,09
-30
88,22
0,45 / 0,18
0,21 / 0,08
-20
92,16
0,4 / 0,16
0,19 / 0,07
-10
96,09
0,35 / 0,14
0,17 / 0,07
0
100
0,3 / 0,12
0,15 / 0,06
10
103,9
0,35 / 0,14
0,17 / 0,07
20
107,79
0,4 / 0,16
0,19 / 0,07
30
111,67
0,45 / 0,17
0,21 / 0,08
40
115,54
0,5 / 0,19
0,23 / 0,09
50
119,4
0,55 / 0,21
0,25 / 0,1
60
123,24
0,6 / 0,23
0,27 / 0,1
70
127,08
0,65 / 0,25
0,29 / 0,11
80
130,9
0,7 / 0,27
0,31 / 0,12
90
134,71
0,75 / 0,29
0,33 / 0,13
100
138,51
0,8 / 0,3
0,35 / 0,13
110
142,29
0,85 / 0,32
0,37 / 0,14
120
146,07
0,9 / 0,34
0,39 / 0,15
130
149,83
0,95 / 0,36
0,41 / 0,15
140
153,58
1 / 0,37
0,43 / 0,16
150
157,33
1,05 / 0,39
0,45 / 0,17
160
161,05
1,1 / 0,41
0,47 / 0,17
170
164,77
1,15 / 0,43
0,49 / 0,18
180
168,48
1,2 / 0,44
0,51 / 0,19
190
172,17
1,25 / 0,46
0,53 / 0,2
200
175,86
1,3 / 0,48
0,55 / 0,2
210
179,53
1,35 / 0,49
0,57 / 0,21
220
183,19
1,4 / 0,51
0,59 / 0,22
230
186,84
1,45 / 0,53
0,61 / 0,22
240
190,47
1,5 / 0,54
0,63 / 0,23
250
194,1
1,55 / 0,56
0,65 / 0,24
260
197,71
1,6 / 0,58
0,67 / 0,24
270
201,31
1,65 / 0,59
0,69 / 0,25
280
204,9
1,7 / 0,61
0,71 / 0,25
290
208,48
1,75 / 0,63
0,73 / 0,26
300
212,05
1,8 / 0,64
0,75 / 0,27
310
215,61
1,85 / 0,66
0,77 / 0,27
320
219,15
1,9 / 0,67
0,79 / 0,28
330
222,68
1,95 / 0,69
0,81 / 0,29
340
226,21
2 / 0,7
0,83 / 0,29
350
229,72
2,05 / 0,72
0,85 / 0,3
360
233,21
2,1 / 0,73
0,87 / 0,3
370
236,7
2,15 / 0,75
0,89 / 0,31
380
240,18
2,2 / 0,76
0,91 / 0,32
390
243,64
2,25 / 0,78
0,93 / 0,32
400
247,09
2,3 / 0,79
0,95 / 0,33
410
250,53
2,35 / 0,81
0,97 / 0,33
420
253,96
2,4 / 0,82
0,99 / 0,34
430
257,38
2,45 / 0,84
1,01 / 0,34
440
260,78
2,5 / 0,85
1,03 / 0,35
450
264,18
2,55 / 0,86
1,05 / 0,36
460
267,56
2,6 / 0,88
1,07 / 0,36
470
270,93
2,65 / 0,89
1,09 / 0,37
480
274,29
2,7 / 0,91
1,11 / 0,37
490
277,64
2,75 / 0,92
1,13 / 0,38
500
280,98
2,8 / 0,93
1,15 / 0,38
510
284,3
2,85 / 0,95
1,17 / 0,39
520
287,62
2,9 / 0,96
1,19 / 0,39
530
290,92
2,95 / 0,97
1,21 / 0,4
540
294,21
3 / 0,98
1,23 / 0,4
550
297,49
3,05 / 1
1,25 / 0,41

 

 

 

 

 

Pt1000 Kennlinie

 

Diagramm Pt1000 Kennlinie

 

 

Widerstandstabelle Pt1000

PT1000-Tabelle ein-/ausklappen

 

Temperatur
Widerstand
Toleranzklasse B
Toleranzklasse A
°C
Ω
in ± °C / in ± Ω
in ± °C / in ± Ω
-40
842,47
0,5 / 1,99
0,23 / 0,91
-30
882,11
0,45 / 1,78
0,21 / 0,83
-20
921,57
0,4 / 1,57
0,19 / 0,75
-10
960,86
0,35 / 1,37
0,17 / 0,67
0
1000
0,3 / 1,17
0,15 / 0,59
10
1039,03
0,35 / 1,36
0,17 / 0,66
20
1077,94
0,4 / 1,55
0,19 / 0,74
30
1116,73
0,45 / 1,74
0,21 / 0,81
40
1155,41
0,5 / 1,93
0,23 / 0,89
50
1193,97
0,55 / 2,12
0,25 / 0,96
60
1232,42
0,6 / 2,3
0,27 / 1,04
70
1270,75
0,65 / 2,49
0,29 / 1,11
80
1308,97
0,7 / 2,67
0,31 / 1,18
90
1347,07
0,75 / 2,85
0,33 / 1,26
100
1385,06
0,8 / 3,03
0,35 / 1,33
110
1422,93
0,85 / 3,21
0,37 / 1,4
120
1460,68
0,9 / 3,39
0,39 / 1,47
130
1498,32
0,95 / 3,57
0,41 / 1,54
140
1535,84
1 / 3,75
0,43 / 1,61
150
1573,25
1,05 / 3,92
0,45 / 1,68
160
1610,54
1,1 / 4,1
0,47 / 1,75
170
1647,72
1,15 / 4,27
0,49 / 1,82
180
1684,78
1,2 / 4,44
0,51 / 1,89
190
1721,73
1,25 / 4,61
0,53 / 1,95
200
1758,56
1,3 / 4,78
0,55 / 2,02
210
1795,28
1,35 / 4,95
0,57 / 2,09
220
1831,88
1,4 / 5,11
0,59 / 2,16
230
1868,36
1,45 / 5,28
0,61 / 2,22
240
1904,73
1,5 / 5,45
0,63 / 2,29
250
1940,98
1,55 / 5,61
0,65 / 2,35
260
1977,12
1,6 / 5,77
0,67 / 2,42
270
2013,14
1,65 / 5,93
0,69 / 2,48
280
2049,05
1,7 / 6,09
0,71 / 2,54
290
2084,84
1,75 / 6,25
0,73 / 2,61
300
2120,52
1,8 / 6,41
0,75 / 2,67
310
2156,08
1,85 / 6,57
0,77 / 2,73
320
2191,52
1,9 / 6,72
0,79 / 2,8
330
2226,85
1,95 / 6,88
0,81 / 2,86
340
2262,06
2 / 7,03
0,83 / 2,92
350
2297,16
2,05 / 7,18
0,85 / 2,98
360
2332,14
2,1 / 7,33
0,87 / 3,04
370
2367,01
2,15 / 7,48
0,89 / 3,1
380
2401,76
2,2 / 7,63
0,91 / 3,16
390
2436,4
2,25 / 7,78
0,93 / 3,22
400
2470,92
2,3 / 7,92
0,95 / 3,27
410
2505,33
2,35 / 8,07
0,97 / 3,33
420
2539,62
2,4 / 8,21
0,99 / 3,39
430
2573,79
2,45 / 8,36
1,01 / 3,45
440
2607,85
2,5 / 8,5
1,03 / 3,5
450
2641,79
2,55 / 8,64
1,05 / 3,56
460
2675,62
2,6 / 8,78
1,07 / 3,61
470
2709,33
2,65 / 8,91
1,09 / 3,67
480
2742,93
2,7 / 9,05
1,11 / 3,72
490
2776,41
2,75 / 9,19
1,13 / 3,78
500
2809,78
2,8 / 9,32
1,15 / 3,83
510
2843,03
2,85 / 9,46
1,17 / 3,88
520
2876,16
2,9 / 9,59
1,19 / 3,94
530
2909,18
2,95 / 9,72
1,21 / 3,99
540
2942,08
3 / 9,85
1,23 / 4,04
550
2974,87
3,05 / 9,98
1,25 / 4,09

 

 

Was ist genauer: Pt100 oder Pt1000?

Die Platinwiderstände Pt100 und Pt1000 werden in beiden Toleranzklassen A und B angeboten. Somit stellt sich die Frage, welcher Temperaturfühler genauer ist. Die Toleranzklasse A ist genauer als die Toleranzklasse B. Doch ein Pt100-Messwiderstand besitzt eine ähnliche Messgenauigkeit wie ein Pt1000-Fühler der gleichen Toleranzklasse. Beide Temperaturfühler haben jedoch unterschiedliche Anfälligkeit für Messfehler, die in den folgenden Abschnitten thematisiert wird.

Einfluss des Leiterwiderstands auf die Genauigkeit

Die Temperaturmessung bei Pt100/Pt1000 erfolgt über eine elektrische Widerstandsänderung. Andere elektrische Widerstände, wie zum Beispiel der Leitungswiderstand von Anschlusskabeln, wirken sich negativ auf die Messgenauigkeit der Temperaturmessung aus. Der Widerstand hängt von dem Material (meist Kupfer), der Länge und dem Querschnitt des Kabels ab. Die Größenordnung des Messfehlers wird am Beispiel eines 50m Kabels mit 2-Leitermessung gezeigt.

Wenn ein Pt100 Sensor über ein 50 m Kabel an die Messelektronik angeschlossen wird, dann ist der tatsächlich gemessene Widerstand aufgrund des Leiterwiderstands um 5,25 Ohm größer, wodurch die Temperaturmessung beeinträchtigt wird. Jedes Ohm Leitungswiderstand ergibt einen Messfehler von ca. 2,5 Kelvin. Somit ergibt sich ein Messfehler von ca. 13 °C. Der Widerstand eines Pt1000-Widerstands ist zehnmal so groß wie bei einem Pt100 Sensor, also ist der Einfluss des elektrischen Leiters um den Faktor zehn kleiner. Der Messfehler kann - wie im Beispiel erläutert – berechnet werden und vom tatsächlichen Messergebnis abgezogen werden. Alternativ kann eine andere Messschaltung verwendet werden, die den Fehler kompensiert.
Faustregel: „Jedes Ohm Leitungswiderstand ergibt einen Messfehler von ca. 2,5 Kelvin.“

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