Co je to odporový snímač teploty / Pt100?

Odporový teplotní snímač je odporový teploměr, teplotní senzor, který mění hodnotu odporu při změně teploty. Nejběžnějším příkladem odporového teploměru je Pt100. Odporové teploměry se již mnoho let využívají k měření teploty v laboratorních a také v průmyslových aplikacích. Teploměry Pt100 si vybudovaly reputaci pro vysokou přesnost, opakovatelnost a stabilitu.

Většina snímacích prvků odporových teploměrů Pt100 se skládá z jemného drátu omotaného kolem keramického nebo skleněného jádra. Snímač je obvykle dosti křehký, proto je často umístěn uvnitř zapouzdřené sondy, aby byl dobře chráněn proti mechanickému poškození. Snímací prvek odporového teploměru je vyroben z velmi čistého materiálu, jehož odolnost byla zdokumentována při různých teplotách. Materiál má předvídatelnou změnu odporu při změnách teploty a je to právě tato předvídatelná změna, která se využívá k určení teploty.

Pt100 je jedním z nejpřesnějších snímačů teploty. Poskytuje nejen dobrou přesnost, ale také vynikající stabilitu a opakovatelnost. Většina odporových teploměrů Pt100 od firmy OMEGA odpovídá DIN-IEC třídě B nebo třídě A. Odporové teploměry Pt100 jsou také relativně imunní vůči elektrickému rušení, a proto se dobře hodí pro měření teploty v průmyslovém prostředí, zejména v okolí motorů, generátorů a dalších vysokonapěťových zařízení.

Standardy odporových teploměrů

Pro odporové teploměry Pt100 existují dvě normy: evropská norma, známá také jako norma DIN nebo IEC a americká norma. Evropská norma je považována za celosvětový standard pro platinové odporové teploměry. Norma DIN/IEC 60751 (nebo jednoduše IEC751) vyžaduje aby odporový teploměr Pt100 měl elektrický odpor 100,00 Ω při 0°C a teplotní koeficient odporu (TCR) 0,00385 Ω/Ω/°C mezi 0 a 100°C.

V normě DIN/IEC751 jsou uvedeny dvě tolerance:
Třída A = ±(0,15 + 0,002*t)°C nebo 100,00 ±0,06 Ω při 0ºC
Třída B = ±(0,3 + 0,005*t)°C nebo 100,00 ±0,12 Ω při 0ºC

V průmyslu se využívají také následující dvě tolerance:
1/3 DIN = ±1/3* (0,3 + 0,005*t)°C nebo 100,00 ±0,10 Ω při 0ºC
1/10 DIN = ±1/10* (0,3 + 0,005*t)°C nebo 100,00 ±0,03 Ω při 0ºC

Čím větší je tolerance snímacího prvku, tím více se bude snímač Pt100 odchylovat od zobecněné křivky a tím větší bude odchylka jednoho snímače od druhého (zaměnitelnost).

Jaké typy odporových teploměrů jsou k dispozici?

Odporové teplotní snímače, odporové teploměry Pt100, které jsou dnes na trhu dostupné, lze obecně rozdělit do jednoho ze dvou základních typů v závislosti na tom, jak je zkonstruován jejich prvek pro snímání teploty. Jeden typ odporových teploměrů obsahuje tenkovrstvé prvky a druhý typ obsahuje drátově vinuté prvky. Každý typ je vhodnější pro použití v určitých prostředích a aplikacích.

Vynález odporového teploměru umožnil objev, že vodivost kovů, předvídatelně klesá se zvyšováním jejich teplot. Vůbec první odporový teploměr byl sestaven z izolovaného měděného drátu, baterie a galvanometru v roce 1860. Jeho vynálezce C. W. Siemens však brzy zjistil, že platinový prvek poskytuje přesnější údaje v mnohem širším rozsahu teplot. Platina zůstává dodnes nejčastěji používaným materiálem při měření teploty pomocí odporových snímacích prvků.

Rozdíl mezi 2, 3 a 4 vodičovým zapojením

Existují různá zapojení, protože každý element Pt100 je zapojen v obvodu, který obsahuje vlastní snímací prvek, přívodní vodiče, konektory a samotný měřicí přístroj, a tento řetězec vnese do obvodu dodatečný odpor. Konfigurace obvodu určuje, jak přesně lze vypočítat odpor snímače a jak moc může být údaj o teplotě zkreslen parazitním odporem v obvodu. Protože přívodní vodič použitý mezi odporovým prvkem a měřicím přístrojem má odpor sám o sobě, musíme dodat do obvodu i prostředek pro kompenzaci této nepřesnosti.

Existují tedy tři typy konfigurací vodičů, dvouvodičové, třívodičové a čtyřvodičové zapojení, které se běžně používají v obvodech snímání pomocí odporových teploměrů Pt100. Další možností je také dvouvodičová konfigurace s kompenzační smyčkou.

U nejjednoduššího dvouvodičového zapojení se negativně projevuje odpor přívodního vedení a vnáší do měření chybu. U některých přístrojů lze chybu kompenzovat zadáním parametru odporu, pokud známe odpor přívodních vodičů. Naopak u třívodičového a čtyřvodičového zapojení je chyba vykompenzována. V průmyslu se nejčastěji setkáváme s třívodičovým zapojením Pt100.

Pt100 vs Pt1000

Odporový teplotní snímač Pt100, což je nejčastěji používaný odporový teploměr, je vyroben z platiny a jeho hodnota odporu při 0°C je 100 Ω. Naproti tomu snímač PT1000, rovněž vyrobený z platiny, má hodnotu odporu 1000 Ω při 0 °C.

Odporové teploměry Pt100 a Pt1000 jsou dostupné v podobném rozsahu tolerancí a oba mohou mít podobné teplotní koeficienty v závislosti na čistotě platiny použité ve snímači. Při porovnávání odporu Pt100 s Pt1000 mějte na paměti, že hodnoty odporu u Pt1000 budou desetkrát vyšší než hodnoty odporu u Pt100 při stejné teplotě. Pro většinu aplikací lze Pt100 a Pt1000 používat zaměnitelně v závislosti na použitém přístroji. V některých případech bude Pt1000 fungovat lépe a bude přesnější.

► UKÁZAT ODPOROVÉ TEPLOMĚRY (Pt100)