Componenten: RTD-sensoren

(gepubliceerd op 06-11-2023)

'RTD' staat voor 'Resistance Temperature Detector'. Deze sensoren hebben een weerstand die afhankelijk is van de temperatuur. Een van de bekendste RTD's is de Pt100. Deze wordt vaak toegepast in industriële omgevingen.

Achtergrond-informatie over RTD's

Platina, nikkel of koper

RTD's worden gemaakt van dunne draden getrokken uit de elementen platina (Pt), nikkel (Ni) of koper (Cu). Deze drie metalen hebben een positieve temperatuurscoëfficiënt. Dat betekent dat de weerstand stijgt als de draad warmer wordt. Deze weerstandsstijging wordt gedetecteerd door een elektronische schakeling en omgezet in een spanning die recht evenredig is met de temperatuur van de sensor.

Hoewel platina een peperduur element is worden RTD's uit dit metaal toch het meest toegepast. Dat heeft alles te maken met het feit dat dit metaal uitstekend bestand is tegen de chemische stoffen die vaak in de industrie worden toegepast en weinig corrosie-gevoelig is. Bovendien kunt u met zo'n sensor meten in een breed temperatuurgebied van -200 °C tot +850 °C. 

Nikkel en koper zijn veel goedkoper, maar hebben een veel beperkter temperatuurbereik. Bovendien verliezen beide materialen hun nauwkeurigheid na verloop van tijd als zij te veel aan hoge temperaturen worden blootgesteld. In de onderstaande tabel zijn de voornaamste eigenschappen van de drie basismaterialen samengevat.

De specificaties van de drie basismaterialen van RTD's. (© 2023 Jos Verstraten)

De weerstandsratio van RTD's

De weerstandsratio (resistance ratio RR) van een RTD-sensor definieert de helling van de grafiek die het verband geeft tussen de temperatuur op de horizontale as en de weerstand van de sensor op de verticale as. Onder de vorm van een formule kunt u deze parameter uitdrukken als:

RR = [R100 - R0] / R0
waarin:

       - R100 = De weerstand van de RTD bij 100 °C

       - R0 = De weerstand van de RTD bij 0 °C

De waarde van de RR wordt beïnvloed door de zuiverheid van het metaal waaruit de draad in de RTD is getrokken. In de praktijk worden de onderstaande waarden aangehouden:

       - RR[platina]: 0,385

       - RR[nikkel]: 0,672

       - RR[koper]: 0,427

De α-waarde van RTD's

In internationale normen worden RTD's in plaats van door de resistance ratio RR gekarakteriseerd door hun α-waarde. Het verband is simpel:

α_RTD = RR / 100

De Callendar Van Dusen formule

Deze formule beschrijft het verband tussen de weerstand van een RTD-sensor en zijn temperatuur.

Voor een bepaalde negatieve celsius-temperatuur t geldt:

Rt = R0 ● [1 + (A ● t) + (B ● t²) + ({C ● t³} ● {t - 100})]

Voor een bepaalde positieve celsius-temperatuur t geldt:

Rt = R0 ● [1 + (A ● t) + (B ● t²)]

De waarden van de coëfficiënten A, B en C zijn vastgelegd in de internationale standaard IEC-60751:

       - A = 3,9083 ● 10^-3

       - B = -5,775 ● 10^-7

       - C = -4,183 ● 10^-12

De toleranties van RTD-sensoren

De reeds genoemde internationale standaard IEC-60751 definieert vier tolerantie-klassen waaraan industriële RTD-sensoren kunnen voldoen:

       - Klasse AA

       - Klasse A

       - Klasse B

       - Klasse C

In de onderstaande tabel hebben wij samengevat wat dit betekent voor bepaalde temperaturen. U ziet met hoeveel graden celsius de met een platina RTD gemeten temperatuur maximaal positief of negatief mag afwijken van de reële temperatuur in de eerste kolom. Wat u onmiddellijk opvalt is dat het dus mogelijk is temperaturen heel nauwkeurig te meten met RTD-sensoren! Een maximale afwijking van ±0,10 °C bij het meten van een temperatuur van 0 °C is iets dat bijvoorbeeld met een thermokoppel of een thermistor absoluut onhaalbaar is!

De tolerantie-klassen van RTD-sensoren. (© 2023 Jos Verstraten)

De Pt100-sensor

Dé industriële standaard

Hoewel u ook RTD's kunt kopen op basis van nikkel of koper worden de meest toegepaste sensoren toch gemaakt van platina. Het is zelfs zo dat onder deze sensoren dan weer de Pt100 dé absolute standaard is geworden. De code 'Pt' slaat uiteraard op 'platina'. De code '100' betekent dat deze sensor bij 0 °C een weerstand van exact 100 Ω heeft. 

Naast deze Pt-sensor kunt u, minder courant, ook de volgende sensoren tegenkomen:

       - Pt500 heeft een weerstand van 500 Ω bij 0 °C.

       - Pt1000 heeft een weerstand van 1 kΩ bij 0 °C.

       - Pt2000 heeft een weerstand van 2 kΩ bij 0 °C.

In de rest van dit artikel gaan wij ons bezig houden met de eigenschappen, uitvoeringen en meetmethoden van en met de Pt100 sensor.

De weerstandskarakteristiek van de Pt100 sensor

In de onderstaande grafiek ziet u het weerstandsverloop in functie van de temperatuur van een typische Pt100 sensor. De grafiek loopt uiteraard door het punt [100 Ω / 0 °C] en verloopt vrijwel kaarsrecht tussen -200 °C en +800 °C. Dat is uiteraard zeer interessant, want zo'n vrijwel lineair verband maakt het technisch gemakkelijk mogelijk om de weerstand elektronisch te vertalen naar een spanning die recht evenredig is met de gemeten temperatuur. 

De weerstandskarakteristiek van de Pt100 sensor. (© 2023 Jos Verstraten)

De niet-lineariteit van de Pt100 sensor

Helaas verloopt de karakteristiek niet helemaal kaarsrecht. Het gevolg is dat u een nieuwe grafiek kunt tekenen, waarin voor iedere temperatuur de afwijking van de rechte lijn wordt uitgezet. Het resultaat ziet u in de onderstaande afbeelding. Bij deze grafiek worden de niet-lineariteiten bij de uiterste punten van het meetbereik, dus -200 °C en +850 °C, gelijk gesteld aan nul. Tussen deze twee nulpunten ontstaat dan uiteraard een curve. Hieruit kunt u afleiden de maximale niet-lineariteit over het totale meetbereik gelijk is aan 16 Ω.

De niet-lineariteit van de Pt100 sensor. (© 2023 Jos Verstraten)

De genormaliseerde Pt100-tabel

Men heeft de weerstand van een theoretisch ideale Pt100 sensor berekend met de Callendar Van Dusen formules en deze in een tabel opgenomen. In de onderstaande figuur hebben wij een deel van deze tabel overgenomen. De temperatuur staat in de eerste kolom en de eerste rij van de tabel. Als voorbeeld hebben wij de weerstand van een Pt100-sensor bepaald bij een temperatuur van +84 °C. In de eerste kolom moet u dan de cel '80 °C' selecteren en in de eerste rij de cel '+4 °C'. De geselecteerde rij en kolom van deze cellen komen samen in de cel '132,418 Ω'. 

De genormaliseerde Pt100-tabel. (© 2023 Jos Verstraten)

De praktische uitvoeringen van Pt100-sensoren

De draadgewonden Pt100

Bij deze uitvoering wordt gebruik gemaakt van een dunne platina-draad die op een drager wordt gewikkeld. Deze drager kan gemaakt zijn van glas of van een keramisch materiaal. Bij het wikkelen van de draad wordt de lengte van de wikkeldraad en de temperatuur gemeten. Een computer berekent dan de noodzakelijke lengte om de gewenste nauwkeurigheidsklasse te verkrijgen.

De gewikkelde drager wordt aangebracht in een cilindrische mantel. Deze kan van glas of keramiek gemaakt zijn, afhankelijk van de toepassing die men met dit specifieke type sensor voor ogen heeft. Voor toepassingen onder zware condities kan de sensor nog eens worden beschermd door inbouw in een roestvrij stalen cilindertje.

De constructie van een draadgewonden Pt100.
(© 2020 Dewesoft, edit 2023 Jos Verstraten)

Deze draadgewonden Pt100-sensoren zijn in tientallen diverse uitvoeringen te koop bij iedere goed gesorteerde elektronica handel voor prijzen van een tot een paar tientjes. De prijs hangt uiteraard af van de klasse en van de mate waarin de sensor is beschermd tegen de omgeving. 

In de onderstaande foto ziet u als voorbeeld de Pt100 dompelsensor KBTF/PT100/2.0/T/4L van TiTAC die voor ongeveer € 13,67 te koop is. Deze heeft een kabellengte van 200 cm en u kunt er vloeistof temperaturen tot 200 °C mee meten. De diameter bedraagt 6 mm, de lengte 50 mm, de beschermingsgraad is IP65 en de klasse is A.

De dompelsensor KBTF/PT100/2.0/T/4L van TiTAC. (© TiTAC)

Chinese draadgewonden Pt100-sensoren

Uiteraard zijn er via AliExpress tegenwoordig spotgoedkope draadgewonden Chinese Pt100-sensoren te koop. In de onderstaande foto ziet u bijvoorbeeld een exemplaar dat als type WZP-035 wordt aangeboden voor een spotprijsje van € 1,03. Deze sensor heeft een aansluitsnoer van 50 cm en heeft klasse B.

Een goedkope Chinese draadgewonden RTD. (© AliExpress)

Een ander voorbeeld is de WPZ-270 van Liyuan Electronics. Deze sensor is voorzien van M16 schroefdraad, zodat u het onderdeel in de wand van een vat kunt monteren. Deze Pt100-sensor heeft geen aansluitdraadjes, maar een dekseltje waaronder schroefaansluitingen zitten voor het verbinden van de sensor met een kabel. Deze sensor heeft een diameter bij de punt van 6 mm en is leverbaar met lengtes tussen 25 mm en 400 mm voor prijzen tussen € 12,00 en € 20,00.

De WZP-270 met een lengte van 50 mm. (© AliExpress)

De dunne-film Pt100

De constructie van een dergelijke sensor is geschetst in de onderstaande figuur. Op een keramische drager wordt gasvormig platina in een dunne laag opgedampt volgens het getekende patroon. Op de onderzijde van het substraat ziet u een aantal parallelle sporen. Dit is het afregel gebied, deze sporen kunnen met een laser worden doorgebrand waardoor de totale weerstand van het platina spoor wordt vergroot. Na deze afregeling wordt de keramische drager gecoat met glas of epoxy. De meeste dunne-film RTD's zijn bruikbaar tot een temperatuur van slechts +300 °C. Deze onderdelen zijn goedkoper dan de draadgewonden uitvoeringen en zijn zeer populair in industriële toepassingen waar niet de allerhoogste eisen worden gesteld aan de levensduur.

Vanwege de zeer kleine afmetingen zijn zij bovendien zeer gevoelig voor fouten veroorzaakt door de joulse opwarming van het opgedampte platina, veroorzaakt door de meetstroom die door de sensor vloeit.
 

De constructie van een dunne-film Pt100 sensor.
(© 2020 Dewesoft, edit 2023 Jos Verstraten)

Als voorbeeld ziet u in de onderstaande figuur het type PPG101A6 van LittelFuse. Deze Pt100-sensor heeft een bereik van -200 °C tot +600 °C met een nauwkeurigheid van ±0,15 %. De sensor meet 10 mm bij 1,6 mm en weegt slechts 2,0 g. U moet er ongeveer twintig euro voor betalen. 

Het type PPG101A6 van LittelFuse. (© LittelFuse)

Chinese dunne-film Pt100-sensor

Ook deze sensoren zijn spotgoedkoop te koop via AliExpress. Als voorbeeld ziet u in de onderstaande afbeelding type CZB6721960, die wordt aangeboden voor slechts € 1,01. Deze sensor is 2,35 mm bij 2,00 mm groot en heeft, althans volgens de gegevens op de site, klasse A.

Een goedkoop Chinees alternatief. (© AliExpress)

Coiled suspension Pt100-sensor 

Bij deze onderdelen wordt de platina weerstandsdraad gewikkeld tot kleine spoeltjes. Deze spoeltjes worden ondergebracht in het sensor-lichaam, omgeven door een niet elektrische geleidend los poeder. De spoeltjes kunnen vrij uitzetten en inkrimpen bij verandering van de temperatuur. Dit voorkomt dat door mechanische spanningen de weerstand verandert en zo de meting beïnvloedt. De spoeltjes worden gemonteerd in een keramische of glazen behuizing die desgewenst nog eens wordt omgeven door een roestvrij stalen mantel.

De constructie van een coiled suspension Pt100-sensor.
(© 2020 Dewesoft, edit 2023 Jos Verstraten)

SMD Pt100-sensoren

Het ligt voor de hand dat het met de dunne-film techniek mogelijk is de afmetingen van een sensor zó te verkleinen dat SMD-uitvoeringen praktisch mogelijk worden. Dat is dan ook gebeurd en op dit moment kunt u tientallen Pt100-sensoren kopen in SMD-uitvoering. In de onderstaande foto ziet u bijvoorbeeld zo'n sensor van Heraeus die in een 0805 SMD-behuizing zit. Deze sensor heeft klasse B en is bruikbaar in een bereik van -50 °C tot +150 °C. De prijs bedraagt ongeveer € 1,65.

Een Pt100-sensor in SMD-0805 behuizing
(© Heraeus)

Het uitlezen van een RTD-sensor

Wet van ohm toepassen

U moet de weerstand van de RTD-sensor meten. Een weerstand meten gaat in de praktijk echter nooit rechtstreeks. U meet de spanning over de weerstand nadat u er een zeer constante en bekende stroom doorheen hebt gestuurd. Met de wet van ohm kunt u dan de weerstand berekenen. Weet u de weerstand, dan kunt u in de Pt100-tabel de temperatuur van de sensor aflezen.

Deze methode heeft echter twee zwakke punten:

       - De joulse opwarming van de sensor.

       - De weerstand van de aansluitdraden.

De joulse opwarming

In iedere weerstand, die doorlopen wordt door een stroom, wordt vermogen gegenereerd. Dat vermogen is gelijk aan:

P = I² ● R

en wordt het joulse vermogen genoemd. Dit uit zich door opwarming van de weerstand.

Als u een stroom door een Pt100-sensor stuurt zal de weerstandsdraad in de sensor opwarmen. Deze opwarming veroorzaakt uiteraard een fout op de temperatuurmeting en u moet deze joulse opwarming dus zo klein mogelijk maken. De enige remedie is de meetstroom zo laag mogelijk te maken. In de datasheets van de meeste Pt100-sensoren is aangegeven hoe groot de meetstroom mag zijn en wat deze stroom aan joulse temperatuurstijging oplevert.

Een zo klein mogelijke stroom door de sensor heeft echter een zeer kleine meetspanning over de sensor tot gevolg. Meet u met 1 mA, dan staat er bij 0 °C een spanning van 100 mV over de sensor! Stijgt de omgevingstemperatuur tot 20 °C, dan stijgt de spanning over de sensor met slechts 7,793 mV. Kortom, u moet een zeer gevoelig en nauwkeurig werkend meetsysteem verzinnen om de sensor uit te lezen.

 

De weerstand van de aansluitddraden

In de industrie staat een Pt100-sensor vaak honderden meter verwijderd van de elektronica die de sensor uitleest. Dan moet u een lange kabel gebruiken om de sensor met de meetelektronica te verbinden. Deze kabel heeft echter een bepaalde weerstand en het gevolg is dat uw elektronica steeds een hogere weerstand meet dan de bedoeling is.

RTD-configuraties

RTD-sensoren worden verkocht met twee, drie of vier aansluitdraden. Dit heeft te maken met de manier waarop het mogelijk is de weerstand van deze draden wel of niet te compenseren. De drie configuraties zijn samengevat in de onderstaande figuur.

De drie RTD-configuraties. (© 2023 Jos Verstraten)

• Twee-draad configuratie
  In de twee-draad configuratie is de RTD aangesloten op de elektronica via twee draden die aan beide uiteinden van de RTD zijn aangesloten. In deze configuratie zijn de weerstanden van de draden niet te scheiden van de weerstand van de RTD. Twee-draad RTD-sensoren leveren de minst nauwkeurige thermometers op en worden gebruikt als nauwkeurigheid niet kritisch is of als de aansluitdraden kort kunnen zijn.
• Drie-draad configuratie
  In de drie-draad configuratie is de RTD aan de ene kant aangesloten op de elektronica via twee aders en aan de andere kant via slechts een. Door gebruik te maken van bepaalde schakelingen kunt u de fout die veroorzaakt wordt door de weerstand van de aders compenseren. Dit systeem werkt echter alleen als de drie aders van de verbindingskabel identieke weerstanden hebben.
• Vier-draad configuratie
  In deze configuratie wordt de RTD-sensor met vier aders verbonden met de elektronica. Via twee aders wordt de meetstroom aangevoerd, via twee andere wordt de spanning over de sensor weer afgevoerd naar het meetsysteem. Omdat dit laatste zeer hoogohmig kan worden uitgevoerd hebt u geen last van de relatief geringe weerstand van die twee aders. Er vloeit immers geen stroom door en dus valt er ook geen spanning over.

Gebruik van brugschakelingen

In de meeste gevallen zal men een brugschakeling toepassen waarin de RTD-sensor in één van de vier takken van de brug wordt opgenomen. U kunt zo'n brug immers zo dimensioneren dat bij een weerstand van 100 Ω (0 °C) de uitgang van de brug exact 0,00 V aflevert. Een lagere weerstand geeft negatieve spanningen, een hogere weerstand positieve. Zo kunt u de uitgangsspanning, eventueel na versterking, rechtstreeks ijken in °C.

Twee-draad configuratie in een schakeling

De eenvoudige twee-draad uitlezing van de onderstaande figuur kunt u toepassen als een hoge nauwkeurigheid niet essentieel is. De weerstand Rader van de aansluitdraden wordt altijd mee gemeten. In de praktijk wordt een kabelweerstand van 1 Ω per ader nog als acceptabel beschouwd. Op een weerstand van 100 Ω ontstaat door de 2 Ω extra een fout van 2 %. Dat is voor de meeste temperatuurmetingen in de praktijk absoluut aanvaardbaar. Om evenwicht in de brug te krijgen bij 0 °C moeten de weerstanden R1, R2 en R3 ook 100 Ω zijn. Om te verhinderen dat er een veel te hoge stroom door de Pt100 gaat vloeien moet u dus met een zeer lage Uref werken. De uitgangsspanning van de brug is zeer laag en u moet de UIT afsluiten met een verschilversterker met flinke versterkingsfactor.

Twee-draad configuratie in een praktische schakeling.
(© 2023 Jos Verstraten)

Drie-draad configuratie in een schakeling

Een betere bedradingsconfiguratie wordt getoond in de onderstaande figuur. In dit schema zitten twee aders van de sensor-kabel nog steeds rechtstreeks als vierde weerstand in de brug. De derde ader van de kabel wordt nu echter in de voeding van de sensor opgenomen. Dit systeem werkt alleen betrouwbaar als de drie aders van de kabel identieke weerstanden hebben. In de praktijk wordt dit schema toegepast tot aderweerstanden van 10 Ω. Aan de hand van de noodzakelijke kabellengte en de data van kabels kunt u zélf berekenen welke ader-doorsnede u nodig hebt. 

Drie-draad configuratie in een praktische schakeling.
(© 2023 Jos Verstraten)

Vier-draad configuratie in een schakeling

Deze sensoren worden vrijwel nooit in een brug opgenomen, maar in een systeem waarbij er een constante stroom via de wit/rood aders wordt aangeboden en de spanning over de sensor via de andere wit/rood aders stroomloos wordt afgenomen. Op deze manier spelen de inwendige weerstanden van de aders in de kabel absoluut geen rol.

In de onderstaande figuur is het basisschema weergegeven, waarop in de praktijk een ontelbaar aantal variaties mogelijk zijn. De versterker A is een verschilversterker of, nog beter, een instrumentatie versterker, die de RTD-sensor niet belast en de spanning over de sensor omzet in een unipolaire uitgangsspanning die u verder kunt verwerken.

Het principe van de vier-draad configuratie. (© 2023 Jos Verstraten)

Een paar praktijkschakelingen

Een eenvoudige schakeling voor twee-draad sensoren

In de onderstaande figuur is een eenvoudige schakeling voorgesteld die u kunt gebruiken als de nauwkeurigheid van de temperatuurmeting niet zo'n grote rol speelt. Een twee-draad sensor is opgenomen in een brug die gevoed wordt uit een stabiele 5 V spanning. Via een eenvoudige verschilversterker wordt de spanning op de uitgang van de brug omgezet in een unipolaire spanning.

Eenvoudig schema rond een twee-draad sensor.
(© 2023 Jos Verstraten)

Een ratiometrische schakeling met een vier-draad sensor

Vrijwel alle IC-fabrikanten adviseren de onderstaande schakeling als u een temperatuur nauwkeurig moet meten. Uiteraard wordt dan gebruik gemaakt van een vier-draad sensor en een ADC om de gemeten weerstand om te zetten in een digitale code die u verder kunt verwerken met een microcontroller. Deze schakeling heet 'ratiometrisch' omdat zij de spanning over de RTD-sensor vergelijkt met de spanning over een referentieweerstand RREF. De spanning over deze weerstand wordt de referentiespanning voor de ADC. Dit heeft als voordeel dat de nauwkeurigheid van de stroombron geen rol speelt in de nauwkeurigheid van de omzetting. De digitale uitgangscode van de ADC is alleen afhankelijk van de verhouding tussen de weerstand van de sensor en de referentieweerstand RREF. 

Een ratiometrische schakeling met vier-draad sensor.
(© 2023 Jos Verstraten)

Kant-en-klare Pt100 modules en PCB's

Kant-en-klare analoge modules

Om het u gemakkelijk te maken kunt u kant-en-klare modules aanschaffen waarop u alleen de Pt100-sensor en een voedingsspanning moet aansluiten. De module levert een gelijkspanning af die proportioneel is aan de temperatuur van de sensor. In de onderstaande foto ziet u als voorbeeld zo'n Chinese module die voor ongeveer € 7,00 te koop is. Op deze module kunt u twee- of drie-draad Pt100-sensoren aansluiten. De voedingsspanning bedraagt 24 V. Op de uitgang staat een gelijkspanning tussen 0,0 V en 10,0 V (of 5,0 V) voor een meetbereik van 0 °C tot +100 °C. De meetnauwkeurigheid wordt gespecificeerd als ±0,2 % volle schaal.

Identieke modules met een stroomuitgang tussen 4 mA en 20 mA zijn voor vergelijkbare bedragen beschikbaar.

Een kant-en-klare Pt100-module. (© e_goto processor store)

RS-485 transmitters

Eveneens uit China (Shenzhen Shengxin Network Technology) komen spotgoedkope printjes waarmee u de met een Pt100-sensor gemeten temperatuur kunt omzetten in het RS-485 protocol. In de onderstaande foto ziet u zo'n printje dat u voor de spotprijs van ongeveer € 5,00 via AliExpress kunt aanschaffen. Op de ingang kunt u twee- en drie-draad Pt100-sensoren aansluiten. De print wordt gevoed uit een spanning van 12 Vdc. Door het RS-485 adres te wijzigen, kunnen tot 247 identieke printen worden gecascadeerd. Het meetbereik loopt van -20 °C tot + 400 °C met een nauwkeurigheid van ±1 %.

Een Pt100 naar RS-485 omzetter. (© Eletechsup Outlet Store)

Vergelijken van RTD-sensoren en thermokoppels

Beide meten de temperatuur, maar fysisch heel verschillend

RTD's en thermokoppels zijn beide sensoren die gebruikt worden om temperaturen te meten in graden fahrenheit of celsius. RTD's werken volgens het principe dat hun weerstand vrij lineair stijgt bij temperatuursverhoging. Thermokoppels werken volgens het principe dat als twee metalen met elkaar verbonden worden, er een potentiaalverschil ontstaat op het contactpunt dat stijgt als de temperatuur toeneemt.

Omgeving

De meeste temperatuurmetingen worden uitgevoerd in industriële omgevingen met corrosieve en oxiderende omstandigheden. Zowel RTD's als thermokoppels zijn leverbaar in beschermende behuizingen van glas of roestvrij staal en zijn beide uitstekend bestand tegen dergelijke omgevingen.

Kostprijs

Een thermokoppel kost gemiddeld minder dan een derde van een RTD met identieke specificaties. Dit verschil is te wijten aan het eenvoudigere productieproces van thermokoppels.

 

Meetbereik

RTD's kunnen temperaturen tot 1.000 °C meten, hoewel boven 400°C de nauwkeurigheid afneemt. Thermokoppels kunnen temperaturen tot 1.800 °C meten. Een algemene regel is dat u gebruik maakt van RTD's voor het meten van temperaturen onder 850°C. Voor temperaturen boven 850 °C kunt u het beste een geschikt thermokoppel gebruiken.

Reactietijd

RTD's en thermokoppels reageren beide snel op temperatuurschommelingen, maar thermokoppels zijn in het algemeen toch iets sneller.

Afmetingen

Er is weinig verschil in de afmetingen van de twee soorten sensors. Thermokoppels en RTD's zijn leverbaar met afmetingen tot minimaal 0,5 mm.

Trillingen

De constructie van RTD's maakt deze onderdelen gevoelig voor storingen in omgevingen waar trillingen kunnen ontstaan. Thermokoppels worden daar niet door beïnvloed en kunnen onder dergelijke omstandigheden zonder enig probleem hun meetwaarden blijven leveren.

Joulse opwarming

RTD's hebben een stroom nodig om te kunnen werken. De noodzakelijk stroom bedraagt 1 mA tot 10 mA en is dus minimaal, maar kan er tóch voor zorgen dat het platina element van de RTD warm wordt, waardoor de nauwkeurigheid wordt beïnvloed. Thermokoppels hebben geen voeding nodig en hebben dus geen last van joulse opwarming.

Lange termijn stabiliteit

RTD's zijn veel stabieler en kunnen gedurende lange tijd nauwkeurige en precieze meetwaarden leveren. Thermokoppels produceren een gelijkspanning die in de loop van de tijd iets verandert door oxidatie, corrosie en veranderingen in de metallurgische eigenschappen van de twee metalen. Door deze factoren moeten thermokoppels vaak gekalibreerd worden.

Nauwkeurigheid

RTD's bieden de hoogste precisie en zijn de voorkeursoplossing als de nauwkeurigheid van een temperatuurmeting groter moet zijn dan ±0,1 °C. Thermokoppels hebben een maximale nauwkeurigheid van ±0,2 °C tot ± 0,5 °C.

Puntmetingen

Het ontwerp van thermokoppels maakt het mogelijk om het meetpunt te beperken tot de exacte plek waar de twee metalen aan elkaar zijn gelast. RTD-sensoren meten de gemiddelde temperatuur langs het gehele oppervlak van het platina element.




(Banggood sponsor advertentie)
PTA9B01 - Pt100 naar RS485 Modbus omzetter