PT100 vai termopari – näin valitset lämpötila-anturin

Miten PT100 ja termopari toimivat

PT100 on vastuslämpötila-anturi (RTD). Platinavastuksen resistanssi on 100 Ω 0 °C:ssa, ja se kasvaa noin 0,39 Ω astetta kohden. 100 °C:ssa resistanssi on 138,5 Ω. Mittalaite syöttää vastuksen läpi pienen virran ja laskee lämpötilan. PT1000 toimii samalla tavalla, mutta sen resistanssi on 1 000 Ω 0 °C:ssa. Ominaiskäyrät määritellään standardissa IEC 60751.

Termopari koostuu kahdesta eri metallista tehdystä johtimesta, jotka on hitsattu yhteen kärjestä. Kun kärki ja johtimien toinen pää eli vertailuliitos ovat eri lämpötiloissa, syntyy pieni jännite – K-tyypillä noin 41 µV astetta kohden. Mittalaite mittaa vertailuliitoksen lämpötilan ja korjaa sen vaikutuksen, mitä kutsutaan kylmäliitoksen kompensoinniksi. Tyypit määritellään standardissa IEC 60584-1.

PT100 vai termopari – kumpi kannattaa valita?

Nyrkkisääntö: kun tarkkuus ja stabiilius ovat tärkeimpiä ja lämpötila on alle muutaman sadan asteen, valitse PT100. Yli 600 °C:n lämpötiloihin, nopeisiin prosesseihin tai silloin, kun anturin täytyy olla hyvin pieni, valitse termopari.

Tarkkuusluokat ja termoparityypit

IEC 60751 jakaa PT100- ja PT1000-elementit toleranssiluokkiin. Toleranssi koskee vain itse elementtiä, ei koko mittausketjua. Kaavoissa t on lämpötila celsiusasteina:

Kukin luokka on voimassa vain tietyllä lämpötila-alueella, joka on ohutkalvoelementeillä kapeampi kuin lankakäämityillä. Esimerkiksi luokka A on voimassa ohutkalvoelementeillä välillä −30…+300 °C ja lankakäämityillä välillä −100…+450 °C. Merkintä 1/3 DIN tarkoittaa kolmasosaa B-luokan toleranssista.

Yleiset termoparityypit

2-, 3- vai 4-johdinkytkentä?

PT100 mittaa resistanssia, joten myös kaapelin resistanssi päätyy lukemaan. 2-johdinkytkennällä ja kymmenen metrin kaapelilla, jonka johtimet ovat 0,5 mm², virhe on lähes 2 °C.

• 2-johdinkytkentä – yksinkertaisin. Vain lyhyille kaapeleille tai PT1000-antureille.
• 3-johdinkytkentä – teollisuuden vakioratkaisu. Mittalaite mittaa yhden johtimen resistanssin ja vähentää sen, kunhan johtimet ovat keskenään samanlaiset.
• 4-johdinkytkentä – kaksi johdinta syöttää virran ja kaksi mittaa jännitteen. Kaapeli ei vaikuta lukemaan lainkaan. Laboratorioihin ja kalibrointiin.

Kaapelin resistanssi ei vaikuta termopareihin samalla tavalla. Sen sijaan kaapelin täytyy olla samaa tyyppiä kuin termopari koko matkan mittalaitteeseen asti. Liitos tavalliseen kuparikaapeliin muodostaa uuden mittauspisteen.

Vasteaika, suojataskut ja lähettimet

Vasteaika ilmoitetaan usein arvoina t0,5 tai t0,9: aika, jonka kuluttua anturi näyttää 50 % tai 90 % lämpötilan askelmuutoksesta. Se riippuu enemmän suojataskusta ja väliaineesta kuin itse elementistä. Virtaava neste antaa lyhyen vasteajan, seisova ilma pitkän.

Suojatasku suojaa anturia paineelta, virtaukselta ja kulumiselta, ja sen ansiosta anturin voi vaihtaa ilman prosessin tyhjentämistä. Upotussyvyyden täytyy olla riittävä. Yleinen nyrkkisääntö on vähintään kymmenen kertaa suojataskun halkaisija, muuten tasku johtaa lämpöä pois ja anturi näyttää väärin.

Lämpötilalähetin kytkentäpäässä tai DIN-kiskossa muuntaa signaalin 4–20 mA-, IO-Link- tai kenttäväyläsignaaliksi. Vaihtoehtoisesti voit käyttää logiikan analogiatuloa, joka lukee PT100-anturit ja termoparit suoraan, tai lämpötilarelettä, joka hälyttää raja-arvossa.

1. Väärä termoparikaapeli. Liitokset kuparikaapeliin tai väärän tyypin kompensointikaapeliin voivat aiheuttaa usean asteen virheitä.
2. 2-johdinkytkentä pitkillä kaapeleilla. Kaapelin resistanssi lisätään lukemaan. Käytä kolmea tai neljää johdinta tai anturin lähelle sijoitettua lähetintä.
3. Liian pieni upotussyvyys. Anturi aistii ympäristön lämpötilan suojataskun kautta ja näyttää väärin, varsinkin pienissä putkissa.
4. Luokka koskee vain elementtiä. Lähettimillä ja tulokorteilla on omat virheensä. Laske koko ketjun virhe ja kalibroi ketju kokonaisuutena, kun tarkkuudella on merkitystä.

Missä lämpötila-antureita käytetään?

• Elintarvike- ja lääketeollisuus – hygieeniset PT100-anturit pastörointiin, CIP-pesuun ja kylmävarastoihin.
• Tehtaat ja koneet – öljyn ja jäähdytysveden lämpötila, laakerit ja moottorien käämitykset.
• Energia – kaukolämpö, lämpöpumput, muuntajat sekä vesi- ja tuulivoiman generaattorit.
• Uunit ja metalliteollisuus – K-, N- tai S-tyypin termoparit karkaisu-uuneissa, valimoissa ja lasitehtaissa.
• Ajoneuvot ja liikkuvat työkoneet – pakokaasun, jäähdytysnesteen ja hydrauliöljyn lämpötila.
• Laboratoriot ja lääkintätekniikka – 4-johdinkytketyt PT100-anturit tarkkaan mittaukseen ja kalibrointiin.

Lämpötila-anturit SCN:ltä

Valikoimaamme kuuluu Wenglorin lämpötila-antureita putkistojen nesteille ja kaasuille, Tele Haasen lämpötilareleitä sekä Yaskawan ja Moxan I/O-moduuleja, jotka lukevat PT100-anturit ja termoparit suoraan. Kerro meille lämpötila, väliaine ja signaali, niin autamme sinua valitsemaan.

Esimerkkejä valikoimastamme

Usein kysytyt kysymykset

Mitä eroa on PT100:lla ja PT1000:lla?

Molemmat ovat IEC 60751:n mukaisia platinavastuksia, mutta PT1000:n resistanssi on 1 000 Ω 0 °C:ssa. Siksi kaapelin resistanssilla on vähemmän merkitystä, ja PT1000 toimii paremmin 2-johdinkytkennällä. Mittalaite täytyy asettaa oikealle anturityypille.

Miten tarkistan PT100-anturin yleismittarilla?

Mittaa resistanssi johtimien välillä. 0 °C:ssa sen pitäisi olla 100 Ω ja 20 °C:ssa noin 108 Ω. Hyvin suuri arvo viittaa johdinkatkoon, lähes nolla oikosulkuun.

Minkä termoparityypin valitsen?

K-tyyppi on yleisvalinta noin 1 200 °C:een asti. N-tyyppi on vakaampi korkeissa lämpötiloissa, T-tyyppi sopii mataliin lämpötiloihin ja tyypit R, S ja B kaikkein korkeimpiin.

Mitä 1/3 DIN tarkoittaa?

PT100-anturia, jonka toleranssi on kolmasosa B-luokan toleranssista, noin ±(0,1 + 0,0017·|t|) °C. Se vastaa IEC 60751:n luokkaa AA.

Miksi termoparini näyttää väärin?

Tavallisia syitä ovat väärä kompensointikaapeli, väärinpäin kytketty napaisuus, mittalaitteeseen asetettu väärä termoparityyppi tai korkean lämpötilan vanhentama anturi.