Producten

Informatie RTD Pt100 weerstandsthermometer



Wat is een RTD Pt100 weerstandsthermometer?

Een RTD Pt100 Sensor is een type weerstandstemperatuursensor die wordt gebruikt voor een groot aantal toepassingen voor temperatuurmeting. Er zijn veel soorten RTD-sensoren, maar meestal word een Pt100 gebruikt. Verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen en vrijwel overal toepasbaar voor nauwkeurige temperatuurmetingen in de industrie, wetenschap en daarbuiten.

Mineraal Geïsoleerde
RTD Pt100 Sensoren

Pt100 SensorOns meest populaire type  RTD sensor en geschikt voor de meeste toepassingen. Ruime keuze aansluitingen bijv. potseals, kabels, stekkers en aansluitkoppen enz.

RTD Pt100 Sensoren
met vast buis

Pt100 Sensorenideaal voor applicaties met een massieve buis of waar de sensor korter is dan 50mm, gelimiteerd tot 250ºC. Ruime keuze aansluitingen.

Draagbare
Pt-100 Sensoren

RTD SensorAssortiment draagbare RTD sensoren geschikt voor diverse applicaties van standaard gebruik tot oppervlakte en luchttemperatuur metingen

RTD Pt100 sensoren voor
Oppervlakte Metingen

Pt100een groot assortiment RTD sensoren geschikt voor oppervlakte metingen zoals zelfklevend, buizen, magnetisch enz.

Miniatuur
Pt100 Sensoren

Pt100 Sensor

Sensoren met diameter 1.5 & 2.0mm ideaal voor precisie temperatuurmetingen waar minimale afmetingen en een snelle reactietijd gewenst is

Pt100 Sensoren met verjongde meetpuntpunt

Pt100 Sensoren

RTD sensoren met snelle reactietijd ideaal voor industriële en andere toepassingen

Autoclaaf
RTD Sensoren
RTD sensor

RTD sensoren ontworpen specifiek voor de zware omstandigheden in autoclaven

Andere Populaire
Types RTD Sensoren
Pt100

een groot assortiment RTD sensoren geschikt voor vele applicaties. Bajonet, bout, stator slot, basis element types enz.



Pt100 Handboek

Weerstandsthermometers / Pt100

In vaste stoffen zijn atomen volgens vaste plaatsen in het atoomelement gerangschikt. Terwijl bij een niet-geleider alle elektronen van een atoom vast aan dit atoom zijn gebonden, bestaan er in een elektrische kabel vrije elektronen. Wekt men aan het uiteinde van een kabel een spanning op, dan bewegen deze vrije elektronen zich van de negatieve naar de positieve pool en zijn daarmee verantwoordelijk voor de elektrische geleiding. Het elektrische geleidingsvermogen van een stof is des te beter, naarmate de vrije elektronen minder hindernissen, zoals atoomkernen tegenkomen op hun weg van de minpool naar de pluspool. Zo neemt bijvoorbeeld het geleidingsvermogen af en daarmee de elektrische weerstand toe, wanneer het atoomelement foutieve plaatsen, zoals lege plaatsen of vreemde atomen bevat of wanneer het door mechanische spanningen vervormd wordt.

Voor de bepaling van de temperatuur met behulp van de elektrische weerstand maakt men gebruik van het effect dat met het stijgen van de temperatuur -dus met de stijgende warmte in de kabel- de ongeordende thermische trillingen van de atomen in hun roosters sterker worden. Daardoor wordt het voor de vrije atomen steeds moeilijker om langs de steeds sterker trillende atomen te gaan. De elektrische weerstand neemt met de stijgende temperatuur toe. Deze samenhang tussen weerstand en temperatuur wordt beschreven met het temperatuurafhankelijke temperatuurcoëfficiënt α, en vormt de grondslag van de temperatuurmeting met weerstandsthermometers.

Terwijl men met thermokoppels de temperatuurverschillen meet, hangt de elektrische weerstand van een metallische kabel af van de absolute temperatuur. Een referentiepunt met een bekende temperatuur is niet nodig, evenmin als de noodzaak om thermo- en compensatiekabels te gebruiken. Een gedetailleerde vergelijking tussen deze beide methoden vindt u in deel 3 paragraaf 1.

De eerste pogingen om temperaturen met weerstanden te meten werden in 1861 gedaan door W. Siemens. Vanaf 1870 werden de eerste weerstandsthermometers -bij voorkeur van platina- in serie geproduceerd. Problematisch bij het gebruik van weerstandsthermometers waren, behalve de onnauwkeurigheid van de interpolatieformules en de verontreinigingen van het materiaal, vooral constructie-technische ontoelaatbaarheden. Destijds werd de platinadraad rechtstreeks om een stuk gebakken klei gewikkeld en vervolgens in een ijzeren buis gebracht. Als gevolg van de verschillende warmte-uitzettingscoëfficiënten van het dragermateriaal en de platinadraad ontstonden in de draad mechanische spanningen die bijdroegen aan vervorming van het atoomelement en daarmee aan een verhoogde weerstand. Pas in 1899 konden deze problemen grotendeels worden opgelost. Daarmee kreeg de weerstandsthermometer vrij baan voor een brede inzet.

Voor de vervaardiging van weerstandsthermometers heeft men materialen nodig waarvan de weerstandsverandering als gevolg van de temperatuursverandering zo groot en zo gelijkmatig mogelijk is. De grondstof moet dus een groot temperatuurcoëfficiënt vertonen. Anderzijds mogen andere kenmerkende eigenschappen van het materiaal, die ook invloed op de elektrische weerstand hebben, noch in het te meten temperatuurbereik noch over langere tijd veranderen.

Voor de bouw van betrouwbare meetweerstanden moeten de door toevallige verontreinigingen en mechanische spanningen tijdens de bouw veroorzaakte fouten zo klein mogelijk worden gehouden. Bij zuivere metalen is de weerstandsverandering dan vrijwel uitsluitend afhankelijk van de temperatuur.

Een belangrijke voorwaarde voor de exacte meting van de temperatuur is daarom de chemische zuiverheid van de draden waaruit de meetweerstanden worden vervaardigd. Om in het verloop van de meetcyclus een verandering van de kristalstructuur (herkristallisatie) in de weerstandsdraden en de daarmee verbonden drift van het nulsignaal te vermijden, moeten alle weerstandsthermometers voor gebruik een nauwkeurig omschreven warmtebehandeling ondergaan. Chemische verandering in het meetelement kan worden voorkomen, wanneer het weerstandselement in een voldoende beschermde omgeving wordt ondergebracht.

De bouw van meetweerstanden vormt dus voor de fabrikant in meerdere opzichten een uitdaging. Zo moet bijvoorbeeld een hoogstens 30 µm dunne draad stevig worden opgehangen en ondersteund, opdat ook onder extreme omstandigheden geen thermisch veroorzaakte mechanische spanningen kunnen ontstaan. De meetweerstanden moeten ook verstoringen en trillingen, zoals die vaak voorkomen in industriële installaties en machines, zonder schade doorstaan.

In de industriële meettechniek heeft Platina zich als metallisch weerstandsmateriaal doorgezet. Het heeft een hoge chemische duurzaamheid, het is betrekkelijk eenvoudig te bewerken, het kan bijzonder zuiver worden vervaardigd en het heeft reproduceerbare elektrische eigenschappen. Platina meetweerstanden zijn genormeerd volgens IEC 60751 waardoor hun uitwisselbaarheid is verzekerd.

Bij de meeste metalen neemt de weerstand niet lineair toe met de temperatuur. Deze samenhang wordt veelal door polynomen (basiswaarden) beschreven. Al naar gelang de vereiste meetnauwkeurigheid worden termen van een hogere orde bij de berekening meegenomen, waarbij de coëfficiënten van de ontwikkeling van de machtreeksen rekening houden met de specifieke eigenschappen van de materialen.

De IEC 60751 heeft vooral betrekking op platinaweerstanden met een nominale weerstand van 100Ω bij 0°C. Deze weerstanden worden ook kortweg aangeduid als Pt-100. De norm verdeeld de door deze meetweerstanden omvatbare temperatuurinterval in de bereiken van -200°C tot 0°C en van 0°C tot 850°C, en geeft de basiswaarden voor de berekening van de weerstand afhankelijk van de temperatuur en de toelaatbare toleranties aan, zie ook deel 2 paragraaf 6. In het bereik onder 0°C worden de basiswaarden berekend met de volgende polynoom:

R1=R0 (1+A.t90 + B.t902 + C [ t90 -100°C] t903)

In het gebied boven 0°C worden de basiswaarden berekend met een polynoom van de tweede graad:

R1=R0 (1+A.t90+B.t902)

Daarbij geeft de IEC 60751 voor de constanten de volgende waarden:

A=3,90802.10-3C.-1 ; B=5,802.10-7 °C-2 ; C=4,2735.10-12 °C-4

R0 is de weerstand bij 0°C. Rt is de weerstand bij temperatuur t [°C] die betrekking heeft op de internationale temperatuurschaal van 1990. Temperatuurverschillen worden hierna in Kelvin (K) aangegeven. In de IEC 60751 wordt als verdere grootheid α gedefinieerd dat het gemiddelde temperatuurcoëfficiënt tussen 0°C. en 100°C. aangeeft:

α =(R100-R0)/(100°C-0°C)-R0=3,85.103/K

Daarbij moet worden opgemerkt dat de norm niet gebaseerd is op chemisch hoogzuiver platina. Voor industriële doeleinden gebruikt men veel vaker gedefinieerd verontreinigd platina. Omdat dit materiaal reeds verontreinigd is veranderen de elektrische eigenschappen door diffusie van verdere vreemde atomen vrijwel niet. Daardoor garandeert de opzettelijke verontreiniging de lange termijn stabiliteit van de meetweerstand.

Voor hoogzuiver gegloeid (opnieuw gekristalliseerd) platina ligt het gemiddelde temperatuurcoëfficiënt α tussen 3,925-10-3/K en 3,928-10-3 /K. Elementen uit puur platina worden meestal in laboratoria toegepast waar door de gecontroleerde gebruiksomstandigheden de diffusie van vreemde atomen niet kan optreden.

Voor Pt-100 weerstanden ligt het temperatuurcoëfficiënt α ongeveer bij 0,4% /K dat wil zeggen dat de weerstand met krap 0,4Ω / K veranderd. Meetsignalen van ongeveer 4Ω/K bereikt men met platinaweerstanden Pt-1000 met een nominale waarde van 1000Ω bij 0°C. Deze weerstanden zijn zeer gevoelig voor mechanische belastingen en hoge temperaturen omdat extreem dunnen draden worden toegepast.

Voor de meting van temperaturen boven 600°C worden bij voorkeur Pt-10 weerstanden gebruikt, omdat de naar verhouding dikke draden ook bij hoge temperaturen zeer robuust zijn.



Pt100 Sensoren

Materiaalkeuze voor weerstandsthermometers

Behalve het reeds genoemde platina zijn er nog meer metalen met een verregaand lineair en stabiel temperatuurcoëfficiënt. Daartoe behoren koper, nikkel, zilver en goud. Koper, zilver en goud hebben relatief kleine temperatuurcoëfficiënten en worden daarom slechts zelden gebruikt als weerstandsthermometer. Niettemin wordt koper vooral voor temperaturen tussen -100°C en plus 180°C veel gebruikt voor langdurige metingen. Koper is namelijk goedkoop en vertoont, anders als zilver of goud, een vrijwel lineaire uitzetting bij een toenemende temperatuur, maar al bij bovengemiddelde temperaturen veranderen de elektrische eigenschappen als gevolg van oxidatie zich in korte tijd zo sterk, dat dit metaal bij hogere temperaturen voor metingen niet interessant is. Nikkel en nikkellegeringen zijn eveneens betrekkelijk goedkoop en zijn vanwege het betrekkelijk grote temperatuurcoëfficiënt van 6,18-10-3/K ook geschikt als weerstandsthermometer. Echter bij ongeveer 358°C vindt een faseverandering plaats, het Curiepunt, zodat nikkelthermometers typisch genoeg alleen binnen een temperatuurbereik van -60°C en plus 250°C worden gebruikt.

Daarnaast zijn er ook membraanweerstanden beschikbaar van molybdeen, dat stabiele eigenschappen tussen -50°C en plus 200°C heeft. Verder worden bij het meten van temperaturen verschillende halfgeleidermaterialen gebruikt die tegenwoordig, dankzij verbeterde fabricatiemethoden en krachtigere linearisatie elektronica, een veel groter temperatuurbereik kunnen halen. Deze sensoren werden tot dusverre echter nog niet genormeerd, en daarom worden ze niet in dit handboek besproken. Beneden temperaturen van -173°C, en vooral onder 10K, wordt germanium als weerstandsmateriaal veel gebruikt. Dit komt met name omdat de weerstand van platina daar voor praktische toepassingen te klein is. Echter de temperatuur-/weerstandsverhouding is niet zo eenvoudig te modelleren, net zoals de kalibratie ervan. Bij nog lagere temperaturen gebruikt men koolglas weerstandsthermometers, welke een negatief temperatuurcoëfficiënt hebben, en bij de laagste temperaturen een zeer hoge gevoeligheid bezitten. Voor temperaturen tot 0,5K boven het absolute nulpunt zijn speciale weerstanden van Rhodium-IJzerlegeringen zeer geschikt.

Daarmee behoudt platina met zijn aanzienlijke voordelen ten opzichte van de andere materialen zijn voorrang op het gebied van de elektrische temperatuurmeting: als edelmetaal is het in een relatief groot temperatuurbereik in te zetten, heeft het een temperatuurspecifieke weerstand die zesmaal groter is dan die van koper en bezit het bovendien een eenvoudige en voldoende onderzochte temperatuur-/weerstandsverhouding. Deze is weliswaar niet helemaal lineair maar kan zeer goed wiskundig worden afgebeeld. Platina kan zeer zuiver worden geproduceerd en in dunne stroken of draden worden verwerkt, wat een belangrijke voorwaarde is voor de verwerking van de sensorelementen en uiteindelijk voor de uitwisselbaarheid van de meetweerstanden. Gezien de fabricatiekosten van complete weerstandsthermometers is de hoge prijs van platina tamelijk onbelangrijk, aangezien voor de vervaardiging van meetweerstanden slechts kleine hoeveelheden gebruikt worden.

Weerstandsthermometers voor industriële meettechniek

Om bij platinaweerstandsthermometers een hoge nauwkeurigheid en stabiliteit te waarborgen moeten mechanische spanningen in de weerstandsdraden zowel bij de vervaardiging alsook bij het gebruik ervan hoe dan ook worden vermeden, zie ook deel 1 paragraaf 4. Mechanisch geïnduceerde vervormingen van het kristalrooster kunnen tot oncalculeerbare veranderingen van de thermo-elektrische eigenschappen leiden en de sensor voor zeer nauwkeurige metingen onbruikbaar maken. Bovendien dient de weerstandsdraad vrij te blijven van verontreinigingen. In overeenstemming daarmee moet het materiaal voor de bescherming en behuizing zorgvuldig worden uitgekozen.

Terwijl verontreinigingen beneden 250°C nauwelijks een probleem opleveren, kunnen beschermings- en isolatiematerialen boven deze temperatuur reageren met de platinadraad of kunnen atomen van deze materialen in het platina diffunderen. Vooral onedele metalen en glassoorten met mica respectievelijk glimmer respectievelijk boorsilicaat staan hierom bekend. Bij het ontwerpen van meetweerstanden moet u daarom letten op de keuze van geschikte dragermaterialen en op speciale constructieve maatregelen voor de ophanging en ondersteuning van de platinadraad. Meetweerstanden die in gasdichte beschermmantels worden ondergebracht, hebben bovendien een beetje zuurstof nodig in het vulgas, opdat eventuele reactieve elementen in het vulgas met de zuurstof kunnen reageren tot een oxidelaagje op het platina. Deze laag passiveert het oppervlak van het platina en draagt bij aan de verbeterde duurzaamheid.

Voor industrieel gebruik wordt doelbewust verontreinigd platina gebruikt. De inbreng van vreemde atomen leidt tot een uitstekende langdurige stabiliteit omdat andere atomen die in de loop van het gebruik naar binnen diffunderen vrijwel geen uitwerking hebben op de thermo-elektrische eigenschappen. Verder kan de exacte nominale weerstand van de platinaweerstand door de inbreng van vreemde atomen worden afgesteld. Het temperatuurcoëfficiënt α van dit bewust verontreinigde platina is iets geringer als dat van hoogzuiver platina, zie deel 1 paragraaf 4. Laatstgenoemd materiaal wordt gewoonlijk alleen voor speciale laboratoria vereist.

Verder moet er bij de constructie van een weerstandsthermometer op worden gelet dat thermospanningen ook bij deze instrumenten kunnen optreden. Zo ontstaat bijvoorbeeld een thermokoppel aan de aansluitplaats waar de zilverdraden van de meetweerstand verbonden worden met de koperen aansluitingen. In het algemeen kan men er echter van uitgaan, dat beide respectievelijk alle drie of vier aansluitplaatsen dezelfde temperatuur hebben en de optredende thermospanningen zichzelf dus opheffen.

Om meetfouten door kruipstromen te vermijden, moet de meetweerstand zo goed mogelijk, dat wil zeggen elektrisch, dus niet thermisch, geïsoleerd worden van de beschermmantel. De isolatieweerstand werkt als een parallelle weerstand ten opzichte van de meetweerstand en leidt tot een verminderde gezamenlijke weerstand. Zo veroorzaakt een isolatieweerstand van 100kΩ bij een Pt-100 meetweerstand een aanwijsfout van ongeveer –0,25K.

Vooral keramisch materiaal verliest bij toenemende temperatuur zijn isolatieweerstand Dat betekend echter weinig voor het gebruik van platinaweerstanden bij een maximale temperatuur van ongeveer 600°C. Binnendringend vocht heeft daarentegen veel meer gevolgen dat eveneens kruipstromen kan veroorzaken en meetfouten met zich meebrengt.

Omdat weerstandsthermometers met gelijkstroom of ook met wisselstroom tot 500Hz kunnen worden gebruikt, mogen de draadwikkelingen geen relevante inductieve weerstand hebben. De meetstroom moet zo laag zijn, dat er geen relevante zelfverwarming optreedt, zie daarvoor deel 1 paragraaf 4.2. Bovendien moet al bij de constructie en de installatie erop worden gelet dat een optimale warmtegeleiding, het thermische contact met het meetmedium, is gewaarborgd.

Alvorens de verschillende bouwwijzen van meetweerstanden te beschrijven, willen wij opmerken dat meetweerstanden behalve van platina ook van andere materialen, zoals bijvoorbeeld nikkel, worden aangeboden, zie daarvoor deel 1 paragraaf 4.1. Bovendien zijn ze in verschillende grootten en vormen verkrijgbaar. Zo kunnen bijvoorbeeld in verhouding tot het volume zeer grote oppervlakten gekozen worden om kortere antwoordtijden te bereiken. Bij wijze van alternatief kan de meetweerstand voor metingen op doelgerichte punten zeer klein worden gehouden. Vervolgens kan men wederom weerstanden zeer lang of met grote oppervlakten bouwen om de gemiddelde temperatuur over een grotere oppervlakte te bepalen. De wezenlijke beperkingen vormen de ophanging van de weerstandsdraad en de gevoeligheid van de draad jegens mechanische spanningen en verontreinigingen.

Bouwvormen van weerstandsthermometers
In de 19e eeuw werden de meest uiteenlopende constructies gebruikt als weerstandstemperatuursensoren. Zo gebruikte Callendar een gietvorm van glimmer waaromheen de platinadraad was gewikkeld. Er bleken problemen door het uitdrogen en bros worden van de glimmer in open thermometers of door condensatie bij thermometers met gesloten beschermmantels. Gietvormen van porselein waren zo massief dat ze een aanzienlijke vertraging van het meetsignaal veroorzaakten. Ook werden gevlochten kwartsglasstrips en machinaal verwerkte keramische gietvormen met gleuven voor de wikkelingen geprobeerd. Alle constructies werden zo ontworpen, dat de wikkeldraden tijdens het gebruik vrijelijk konden uitzetten zonder spanningen in het platina te veroorzaken en zonder langs de isolatie te wrijven respectievelijk verontreinigd te worden.

Voor laboratoriumdoeleinden worden vanwege de stabiliteit tegenwoordig meetweerstanden met betrekkelijk dik platinadraad gebruikt, gewoonlijk ongeveer 0,07 millimeter. Zoals op afbeelding 6.1 te zien is worden twee spiraalvormige wikkelingen in twee dunwandige buisjes van silicaat- of aluminiumkeramiek gebracht waarna de beide buisjes met elkaar worden verdraaid om ze tegen elkaar te kunnen laten steunen. Aan het ondereinde zijn de beide platinawikkelingen met een dikkere platinabrug verbonden. Vier platina aansluitdraden, twee per been, zijn aan het boveneinde in een glasprop gegoten, het geheel kan bovendien van een silicaat beschermbuis worden voorzien.

Bij precisiethermometers voor temperaturen boven de -189°C worden de draadwikkelingen gereinigd en in een silicaat- of glasbuis ingebracht die eveneens door een glasprop worden afgesloten. Vóór het verzegelen wordt het glazen buisje gevuld met gedroogde lucht of met zeer zuiver argon om te waarborgen dat het platina zich in een oxiderende en niet in een reducerende omgeving bevindt. Eventuele in het buisje achtergebleven verontreinigingen oxideren dus tijdens het gebruik. Om ook bij hogere temperaturen voldoende isolatieweerstand te verzekeren worden de draden ten opzichte van elkaar met glimmer, silicaat of saffier geïsoleerd.

Bij lagere temperaturen gebruikt men bij voorkeur ingekapselde bouwvormen, zie afbeelding 6.2. Hier wordt de meetweerstand ingebracht in een platina buisje van ongeveer 5 centimeter lengte en 5 millimeter doorsnede dat met een glazen deksel wordt afgesloten. Ter waarborging van een goed thermisch contact wordt het beschermende omhulsel vóór het sluiten gevuld met helium.

Pt100 Laboratoriumtoepassingen
Afbeelding 6.1: Typische meetweerstand voor laboratoriumtoepassingen


Pt100 meetweerstand
Afbeelding 6.2: Ingekapselde platina meetweerstand


Bij lagere temperaturen gebruikt men bij voorkeur ingekapselde bouwvormen, zie afbeelding 6.2. Hier wordt de meetweerstand ingebracht in een platina buisje van ongeveer 5 centimeter lengte en 5 millimeter doorsnede dat met een glazen deksel wordt afgesloten. Ter waarborging van een goed thermisch contact wordt het beschermende omhulsel vóór het sluiten gevuld met helium.

Meetweerstanden voor kalibratiedoeleinden hebben gewoonlijk een a-coëfficiënt van 3,926 . 10-3 / K en een nominale weerstand van 25Ω bij 0°C wat voldoet aan een gevoeligheid van ongeveer 0,1Ω/K. Om bij hoge temperaturen een kortsluiting als gevolg van een ontbrekende isolatieweerstand te reduceren wordt de nominale weerstand bij dergelijke toepassingen gereduceerd tot waarden tussen 5Ω en 0,2Ω bij 0°C.

Er bestaan meerdere bouwwijzen voor dit soort meetweerstanden. Een van de klassieke vormen is die van het Amerikaanse ´National Bureau of Standards´ , de zogenoemde ´vogelkooi-sensor´ (´bird cage device´, zie afbeelding 6.3). Hij heeft acht parallelle platinawikkelingen die tussen kwartsglasschijven zijn gespannen en in serie geschakeld.

Daaruit blijkt een nominale weerstand van 0,2Ω bij 0°C. De weerstand neemt bij 1000°C toe tot bijna 1Ω. Verder bestaan er nog een reeks andere uitvoeringen zoals silicaatgietvormen met inkepingen voor dubbele wikkelingen of silicaatstroken met inkepingen.

Pt100
Afbeelding 6.3: Bird Cage Design´: hoge-temperatuurmeetweerstand voor laboratoriumtoepassingen


Industriële uitvoeringen van weerstandsthermometers
Door hun bouw zijn weerstandsthermometers voor gebruik in laboratoria weliswaar zeer nauwkeurig maar voor de industrie ongeschikt omdat ze zeer duur zijn en bovendien door stoten en trillen gemakkelijk vernield kunnen worden. Voor het ruwe gebruik in de industrie worden weerstandsthermometers aanzienlijk robuuster gebouwd maar boeten daarvoor aan nauwkeurigheid in. Het lukt echter door toepassing van moderne zeer zuivere keramische materialen en geavanceerde fabricagemethoden zoals bijvoorbeeld speciale wikkeltechnieken en warmtebehandelingen om robuuste weerstandsthermometers met een goede trillingsbestendigheid en duurzaamheid te bouwen wier nauwkeurigheid steeds meer die van laboratoriumthermometers benaderd.

Wat de platinakwaliteit betreft gebruikt men voor industriële meetweerstanden platina draden waarbij bewust vreemde atomen zijn ingebracht met een gereduceerd α-coëfficiënt. In vergelijking met de precisieweerstanden zijn de draden ook aanzienlijk dunner: industrieel gebruikt platinadraad ligt in het bereik van 30µm; ter vergelijking: de dikte van een mensenhaar is ongeveer 100µm. Ter vervaardiging van deze draden wordt het platina door lasergeboorde saffier- of diamantreliëfstempels getrokken. Deze werkwijze munt uit door een goede reproduceerbaarheid van de productkwaliteit zonder het platina te verontreinigen. Bij de constructie wordt zeer zorgvuldig omgegaan met de ophanging van de platinawikkelingen om een hoge weerstand tegen trillingen en stoten te waarborgen. Tegelijkertijd wordt de draden genoeg ruimte gelaten om onder invloed van warmte te kunnen uitzetten en weer samen te trekken. Het is duidelijk dat er naar gelang de toepassing een compromis gevonden moet worden. Bij een van de klassieke uitvoeringen van industriethermometers wordt de weerstandsdraad gewikkeld over een gietvorm van glas of keramiek, zie afbeelding 6.4. Deze ordening wordt vervolgens met glas of met keramiekcement bedekt en verzegeld. Het moeilijkste technische vraagstuk is hier de correcte aanpassing van de thermische lengte-uitzetting van het isolatiemateriaal aan die van het platina over een zo groot mogelijk temperatuurbereik.

De voordelen van deze constructie zijn de geringe gevoeligheid voor mechanische belastingen en een voldoende nauwkeurigheid.

Bij snelle wisseling van temperatuurbelasting blijkt toch het innige contact tussen platinadraad en isolator nadelig omdat de mechanische spanningen meetfouten en hysterese veroorzaken. Bovendien is de sensor slechts tot ongeveer 500°C inzetbaar en zijn de antwoordtijden wegens de ommanteling relatief lang. Op vrijwel dezelfde fabricagetechniek baseren zich weerstandsthermometers waarbij de gietvorm gleuven vertoont voor de opname van de platinadraad, zie afbeelding 6.5. Ook hier staat de ommanteling rechtstreeks in contact met de platinadraad.

Pt100 Klassieke
Afbeelding 6.4: Klassieke bouw van een industriële draadomwikkelde platina meetweerstand


Bij snelle wisseling van temperatuurbelasting blijkt toch het innige contact tussen platinadraad en isolator nadelig omdat de mechanische spanningen meetfouten en hysterese veroorzaken. Bovendien is de sensor slechts tot ongeveer 500°C inzetbaar en zijn de antwoordtijden wegens de ommanteling relatief lang. Op vrijwel dezelfde fabricagetechniek baseren zich weerstandsthermometers waarbij de gietvorm gleuven vertoont voor de opname van de platinadraad, zie afbeelding 6.5. Ook hier staat de ommanteling rechtstreeks in contact met de platinadraad.

Pt100 cylindrique
Afbeelding 6.5: Cylindrical Sensor with Wire Coil set in Grooves


Een compromis tussen de vrij opgehangen en de geheel ingebedde constructies is een bouw met gedeeltelijk ingebedde platinadraden, zie afbeelding 6.6. Deze biedt een verbeterde stabiliteit op lange termijn bij een goede robuustheid. Hier worden meerdere platinawikkelingen ingebracht in de boringen van een gietvorm van poreuze aluminiumoxidekeramiek.

De afzonderlijke wikkelingen worden met kleine glasparels op de bodem van de boring verankerd waardoor ze bevestigd zijn en toch voldoende speelruimte hebben om uit te zetten. Als aanvullende maatregel kunnen de platinawikkelingen ingebed worden in aluminiumoxide poeder, wat de bestendigheid tegen trillingen nog verder verbetert.

Pt100 cilindrische
Afbeelding 6.6: Cilindrische bouw met een in het keramische lichaam gelaten draadwikkeling


Met de besproken bouwvormen kunnen vrijwel alle eisen van een typisch industriële thermometer worden vervuld. Ze bieden uitstekende langdurige stabiliteit bij een geringe trillingsbestendigheid of een zeer goede trillingsbestendigheid bij een iets geringere langdurige stabiliteit. Over een temperatuurbereik van -200°C tot 850°C kunnen nauwkeurigheden van enkele honderdsten graden bereikt worden. Ze moeten niet hermetisch worden afgedicht zodat er lucht om de platinadraad heen kan stromen wanneer de bedrijfsomstandigheden dat toelaten. Meetweerstanden van deze bouwvorm zijn gewoonlijk ongeveer 25 millimeter lang en hebben een doorsnede van 3 millimeter met een nominale weerstand van 100Ω bij 0°C.

Membraammeetweerstanden
Een andere uitvoering van meetweerstanden die voor thermokoppels wordt gebruikt is de membraanweerstand. Men onderscheidt daarbij twee soorten: folie- en vliesfilmweerstanden.

Bij folieweerstanden wordt een platinadraad met een kleefmassa tussen twee polyamidefolies ingebed. Deze meetweerstanden hebben een dikte van ongeveer 0,15 tot 0,10 millimeter en worden vanwege hun hoge flexibiliteit gebruikt voor temperatuurmetingen op gekromde oppervlakten, zoals bijvoorbeeld buisleidingen, tussen -80°C en plus 230°C.

Een nieuwe ontwikkeling zijn vliesfilm- en dikkefilmtechnieken. Met een uit de halfgeleidertechniek bekende techniek wordt voor vliesfilmweerstanden een ongeveer 1µm dunne platinalaag op een laag aluminiumoxide gedampt. De platinalaag wordt aansluitend met een laserstraal gestructureerd en aan de overeenkomstige nominale weerstand aangepast. Het element wordt daarna met een glaslaag van ongeveer 10µm tot 15µm verzegeld. Het grote voordeel van vliesfilmweerstanden bestaat uit hun korte antwoordtijden wat bereikt wordt door hun geringe thermische massa en het rechtstreekse contact tussen het platina en het dragersubstraat. Bovendien zijn ze betrekkelijk ongevoelig voor trillen en stoten. Deze bouwwijze verbindt de eigenschappen van een conventionele platina meetweerstand zoals uitwisselbaarheid, langdurige stabiliteit, reproduceerbaarheid en een groot temperatuurbereik met de voordelen van grote serieproductie. Bij dikkefilmmeetweerstanden wordt een glas-platina pasta met een speciale zeefdruktechniek op het substraat gedrukt. De aansluitdraden worden met glasdruppels gefixeerd. Bij deze uitvoeringen liggen de gebruikstemperaturen tussen -50°C en 500°C. Al naar gebruik kan het platina bij deze methode op vlakke of cilindrische oppervlaktes worden aangebracht, zie daarvoor afbeelding 6.7.

Pt100 element
Afbeelding 6.7: gewikkelde en membraanweerstanden


Er heerst nogal wat onenigheid over de stabiliteit van deze sensorelementen, vooral bij grote meetbereiken, omdat het platina op het substraat niet vrij kan uitzetten. Daardoor is het onderhevig aan spanningen door de uiteenlopende warmte-uitzettingscoëfficiënten van beide materialen.

Ondanks de glasverzegeling zijn deze sensoren tamelijk gevoelig voor vervuiling. Ook kunnen kwaliteit en eigenschappen van het substraat verschillen van charge tot charge ofschoon dat bij de huidige moderne fabricagetechnieken niet meer zo zwaar weegt. Niettemin vervullen deze meetweerstanden als sensoren voor metingen van lucht- en oppervlaktetemperaturen bij gemiddelde tot hoge nauwkeurigheden over het gehele meetbereik een belangrijke rol in de temperatuurmeting met weerstandsthermometers. In vergelijking daarmee bezitten draadweerstanden echter een nauwkeurigheid die een orde van grootte hoger ligt.

Aansluitmogelijkheden en kleurkenmerken

Pt100 kleurkenmerken
Toleranties voor Pt-100 meetweerstanden Toleranties voor Pt-100

TERUG NAAR BOVEN
Producten

Contact Us

Over TC

GRATIS Catalogus

Privacybeleid

Voorwaarden

Sitemap

WhatsApp
GRATIS Handboek

Volg meer dan 500.000 ingenieurs en inkopers die reeds ons GRATIS 74-pagina tellende A3 Handboek voor meten met thermokoppels en weerstandsthermometers hebben ontvangen

Bedrijsnaam
  Adres 1
Uw Naam
  Adres 2
Titel/Afdeling
  Provincie
Email
  Postcode
Telefoonnummer
  Land
Bedrijsnaam
Uw Naam
Titel/Afdeling
Adres 1
Adres 2
Provincie
Postcode
Land
Email
Telefoonnummer

We zullen de informatie die u verstrekt enkel gebruiken om af en toe contact met u op te nemen over onze producten en we zullen uw gegevens nooit verstrekken aan derden. Ons privacybeleid kan hier worden bekeken



Ik ga akkoord met de algemene voorwaarden die worden vermeld in het Privacybeleid

View our ISO 90001/2008 Certficate
View our ISO 90001/2008 Certficate






Thermokoppel Sensors
Mineraal geisoleerde thermokoppels
Thermokoppels met mini plug
Thermokoppels met aansluitkop
Thermokoppels met kabel
Thermokoppels voor hoge temperaturen
Thermokoppels voor algemeen gebruik
Keramische thermokoppel sensoren
Thermokoppels met snelle reactietijden
Autoclaaf thermokoppel sensoren
Thermokoppels voor oppervlakte metingen
Geisoleerd FEP thermokoppel

Platinum weerstandsthermometers
Mineraal geisoleerde Pt100 RTD sensoren
Rechte Pt100 RTD sensoren
Draagbare thermokoppels
Pt100 RTD sensoren voor oppervlakte metingen
Pt100 RTD sensoren met kabel
Pt100 RTD sensoren met miniplug
Autoclaaf Pt100 RTD sensoren
Pt100 RTD met Aansluitkop
Pt100 RTD sensoren met snelle reactietijd
Pt100 RTD Luchtthermometer
Pt100 RTD magneetsensoren
Kabel
PVC Thermokoppel Kabel - enkelparig
PFA Thermokoppel Kabel - enkelparig
Glasvezel Thermokoppel Kabel - enkelparig
Meerparige PVC Thermokoppel Kabel
Meerparige PFA Thermokoppel Kabel
Meerparige Glasvezel Thermokoppel Kabel
Pt100 RTD PVC Kabel
Pt100 RTD PFA Kabel
Pt100 RTD Glasvezel Kabel

Miniatuur Thermokoppel Connectoren
Miniatuur Thermokoppel Connectoren tot 220°C
Miniatuur Thermokoppel Connectoren tot 350°C
Miniatuur Thermokoppel Connectoren tot 650°C
Accessoires voor Miniatuur Connectors
Miniatuur Thermokoppel Connectoren Panelen
Miniatuur 3 Pins Connectoren

Standaard Thermokoppel Connectoren
Standaard Thermokoppel Connectoren tot 220°C
Standaard Thermokoppel Connectoren tot 350°C
Standaard Thermokoppel Connectoren tot 650ºC
Accessoires voor Standaard Connectors
Standaard Thermokoppel Connector Panelen
Standaard 3 Pins Connectoren
Instrumentatie
Draagbare Indicatoren
Temperatuur Transmitters
Temperatuur Regelaars
Temperatuur kalibratoren
Temperatuurrecorders
Meerkanaals Indicator
Din Rail Transmitters
Kop Transmitters
ATEX/IECEx Transmitters
Blok kalibratoren
Temperatuur Dataloggers

Temperatuur Accessories
Klemkoppelingen
Druk en Vacuum Doorvoeren

Kalibratie
UKAS Kalibratie Service

Druk
Drukmeters
Industriële Druk Transmitter





© 1998- TC Meet- en Regeltechniek BV, Postbus 2734, 6030 AA Nederweert, Nederland
Tel.: 0495-513750, Fax: 0495-513755, Email: info@tcbv.com