Pt100 thermometers voor nauwkeurige metingen

Wat is een Pt100 sensor?

De Pt100 sensor is een weerstandsthermometer waarbij de ‘Pt’ voor platina staat en de ‘100’ voor de elektrische weerstand in Ohm.

Het werkingsprincipe van weerstandsthermometers is gebaseerd op de verhoging van elektrische weerstand van metalen geleiders (RTD: Resis­tance Temperature Detectors) met temperatuur. Dus bij een verandering van de temperatuur van het platina verandert ook de elektrische weerstand, en die kan op zijn beurt gemeten worden.

Dit fysisch fenomeen werd ontdekt door Sir Humphry Davy in 1821. In 1871 beschreef Sir William Siemens de toepassing van deze eigenschap. Hij gebruikte hiervoor platina en introduceerde zo een innovatie in de productie van tem­peratuursensoren. Weerstandsthermometers met platina worden gebruikt als internationale standaard voor het meten van temperaturen tussen het tripelpunt van water op 13,81 K en het vriespunt van antimoon op 630,75 °C.

Onder de verschillende metalen die gebruikt worden in de samenstelling van weerstandsthermometers, is het edelmetaal platina hetgene dat temperaturen kan meten over een groot bereik: van -251° tot 899 °C met een line­air gedrag. Er bestaan ook weerstandsthermometers in nikkel en koper.

Werking Pt100 sensor

Platina RTD-thermometers werden vaak gebruikt in de jaren ’70, maar zijn nu vervangen door thermistor-senso­ren omdat ze kleiner zijn (minder gewicht) en sneller rea­geren op temperatuurveranderingen. De meest voorko­mende RTD-sensor die platina gebruikt, is de Pt100 sensor. Dat betekent dat er een weerstand van 100 W is bij 0 °C met een temperatuurcoëfficiënt van 0,000385 W per graad Celsius.

Tegen een hogere prijs kunnen platina sensoren aangeschaft worden met 250, 500 of 1000 W (Pt1000). Het verschil zit in de nauwkeurigheid.

Het belangrijkste nadeel van RTD-sondes is de weerstand van de verbindingskabel. Deze verhindert het gebruik van standaard kabels met twee draden voor een lengte van een paar meters, omdat dit de nauwkeurigheid van de meting beïnvloedt. Om een hoog nauwkeurigheidsniveau te behalen bij industriële en laboratoriumtoepassingen, wordt daarom aangeraden een systeem met drie of vier draden te gebruiken. Hanna Instruments heeft voor al haar Pt100-sensoren en sondes de technologie met vier draden gekozen, voor een hogere nauwkeurigheid.

< Meer over Pt100

De voordelen van pt100 temperatuurmeters

Pt100-thermometers worden algemeen erkend als de meest nauwkeurige, met de beste stabiliteit, herhaalbaarheid en lineariteit onder de thermometers. Vooral Pt100 vierdraads is praktisch ongevoelig voor lengtefouten van de geleidingsdraad. Het zorgt voor een krachtig instrument om de temperatuur nauwkeurig te meten.

• Vrij groot meetbereik
• Lineair gedrag
• Nauwkeurige metingen

Verschil tussen Pt100 en thermokoppel

Een weerstandsthermometer (RTD of Pt100) werkt anders dan een thermokoppel.

De Pt100 temperatuursensor is een sensor waarvan de weerstand varieert met de temperatuur. De relatie tussen weerstand en temperatuur van Pt100 is relatief lineair. Doordat het een passief apparaat is, moet er externe elektrische stroom op worden aangelegd.

Een thermokoppel sensor bestaat uit twee verschillende draden die met elkaar zijn verbonden. Wanneer de verbinding aan temperatuursveranderingen wordt blootgesteld, treedt een potentiaal verschil op tussen de twee draden, waarbij de grootte van dit verschil een functie is van de gemeten temperatuur. Een thermokoppel bestaat uit een aantal specifieke ongelijke draden die met elkaar zijn verbonden en die de junctie vormen. Op basis van fysische kenmerken worden verschillende millivolt-signalen gegenereerd die kunnen worden geïnterpreteerd als een indicatie van de temperatuur.

Pt100 sensor

• lineair
• herhaalbaar
• stabiel
• nauwkeurig

Thermokoppel sensor

• snelle respons
• hogere temperaturen
• lange levensduur

Soorten Pt100 thermometers

Pt100 sensoren bestaan in 2-, 3- en 4-draadsconfiguraties. Nauwkeurige metingen vereisen 3- of 4-draadsmodellen.

Bij een vierdraadsaansluiting voeren twee leidingen naar de ene zijde van de Pt100 en twee leidingen naar de andere. De meting geschiedt volgens de weerstandmeetmethode. Twee leidingen voeren een stroom door de sensor via de twee andere leidingen voert men de spanning van de Pt100 naar het meetinstrument. Vanwege de hoge impedantie van meetapparatuur zijn hierdoor verliezen verwaarloosbaar. Deze methode compenseert ook de overgangsweerstand aan de aansluitklemmen.

Hanna Instruments heeft twee modellen waaruit geko­zen kan worden: de HI955501 met de verwisselbare HI768x Pt100-sondes en de HI955502 met vaste sonde voor algemeen gebruik en een kabellengte van 1 m. Beide modellen meten temperaturen met 0,1 °C resolutie in het bereik van -199,9 tot 199,9 °C en verwisselen dan automatisch naar 1 °C van 200° tot 850 °C. Druk 'range' en de resolutie verandert naar 1 °C op elk moment. De drie HI768-sondes zijn ontworpen voor metingen van vloeistoffen, lucht/gas en (half)vaste stoffen.

De Pt100-sensoren van Hanna Instruments zijn 4-draads modellen.

Toepassingen Pt100 sensor

Tot een paar jaar geleden was de accuraatheid geen kritisch aspect en werd een verschil van een paar graden getolereerd in het proces. Toen de HACCP-programma’s noodzakelijk werden, werden ook correcte metingen een belangrijke factor. Vanwege gezondheidsrisico’s kan nu een fout van een paar tienden van een graad de doorslag geven of het voedsel nog bewaard of weggegooid moet worden.

In 1990 is Hanna Instruments begonnen met het produceren van thermometers die voldoen aan de nieuwe Europese reglementering. Kort daarna werd Hanna Instruments marktleider in Europa dankzij het resultaat van de technische oplossingen die we ontworpen hebben voor de behoeften van onze klanten.