Pt100

Drahtgewickelter Pt100- und Flachfilm-Pt100-Messwiderstand

Ein Pt100-Sensor ist ein Widerstandsthermometer, welches auf der Widerstandsänderung von Platin bei Temperatureinfluss basiert. Er ist ein Kaltleiter, d.h. bei steigender Temperatur steigt auch der ohmsche Widerstand. Die Bezeichnung Pt100 bedeutet, dass der Platin-Widerstand bei einer Temperatur von 0°C einen Widerstand von R₀=100 Ω hat. Dieser Temperaturfühler ist wesentlich genauer als das zuvor vorgestellte Thermoelement.

Aufbau

Der Pt100 lässt sich im Wesentlichen in zwei verschiedene Gruppen aufteilen, die sich lediglich in ihrer Herstellung und in ihrem Aufbau unterscheiden:

Platindraht-Sensoren: Das temperaturempfindliche Element besteht aus einem langen und dünnen Platindraht, welcher mehrfach wendelförmig um einen Glasstab gewickelt wird um den Sensor möglichst klein zu halten. Durch Kürzen des Drahtes wird der Widerstand von 100 Ω bei 0°C "eingestellt". Die beiden Enden werden, mit aus dem Gehäuse herausragenden Anschlussdrähten, verschweißt. Das Gehäuse kann entweder aus Glas oder Keramik bestehen und schütz den Platindraht vor chemischen Einflüssen.
Vorteile: langlebig, genau
Nachteil: hoher Aufwand für Fertigung und Abgleich.

Dünnschicht-Sensoren: Das Platin wird im Dünnschichtverfahren auf einen Keramikträger mäanderförmig aufgetragen. Das Gebilde wird mit einer Glasschicht überzogen, nachdem der Widerstand durch Lasertrimmen abgeglichen wurde. Auch hier kann der Sensor wieder durch ein Gehäuse verschlossen werden, um ihn vor chemischen oder mechanischen Einflüssen zu schützen.
Vorteile: einfacheres Herstell- und Abgleichverfahren
Nachteile: geringe Genauigkeit und kurzlebig

Auswertung des Messsignals

Steigt die Temperatur in der Umgebung, steigt auch der Widerstand des Pt100. Dies äußert sich in einem messbaren Spannungsabfall, welcher sich annähernd proportional zu Widerstandsänderung verhält. Mit der folgenden Formel lässt sich der neue Widerstand bei einer Temperatur berechnen:

R = R₀ · (1 + α · ΔT)  beim Pt100:  R = 100 Ω · (1 + 3,85 · 10^-3 / °C · ΔT)

α: spezifischer Temperaturkoeffizient

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