Misschien is het u al opgevallen dat in sommige gevallen een Pt100 wordt gespecificeerd met een nauwkeurigheidsklasse B of A. Op andere momenten heeft het de klasse F 0,3 of F 0,15. Deze blog kijkt naar de specificaties voor Pt100 in de internationale IEC 60751-norm en legt het verschil in nauwkeurigheidsklassen uit.
Eigenschappen van een Pt100
Het corrosiebestendige, edele metaal ‘platina’ heeft een hoge stabiliteit op lange termijn. Bovendien heeft een Pt100 een hoge reproduceerbaarheid en een lage niet-lineariteit. Andere zeer nuttige eigenschappen zijn een zeer goede thermische schokbestendigheid en een hoge meetnauwkeurigheid. En niet in de laatste plaats is het brede temperatuurbereik dat met een Pt100 gerealiseerd kan worden het meest gebruikte meetelement in de industriële temperatuurmeting.
Betekenis van de internationale IEC 60751-norm
Voor de industrie zijn normen erg belangrijk. Ze zorgen ervoor dat de producten een constante, traceerbare kwaliteit hebben. Als een product in overeenstemming met internationale normen wordt vervaardigd, kunnen alle marktdeelnemers erop vertrouwen dat aan de daarin beschreven kenmerken wordt voldaan. Zo heeft een Pt100 in overeenstemming met IEC 60751 altijd dezelfde basisweerstandswaarden en ook een gedefinieerde tolerantiecurve. Zo kan de gebruiker bijvoorbeeld een defecte thermometer vervangen door een nieuwe, zonder de regelkring te moeten bijstellen. Ook kan de ene regelaar gemakkelijk worden vervangen door een andere, mits deze laatste een Pt100-ingang heeft.
Differentiatie tussen meetweerstand en thermometer
Afb. links: Pt100 in dunne-film uitvoering
Afb. midden: Pt100, draadgewonden, glazen meetweerstand
Afb. rechts: Pt100, draadgebonden, keramische meetweerstand
Met de herziening van IEC 60751 in 2008 werden nieuwe nauwkeurigheidsklassen en meetbereiken voor Pt100’s geïntroduceerd. Zo maakte de norm voor het eerst een onderscheid tussen meetweerstanden en weerstandsthermometers. Een meetweerstand bestaat uit een platina draad (draadgewonden meetweerstand) of een platina film (filmmeetweerstand) en is ontworpen voor installatie in weerstandsthermometers. Een weerstandsthermometer (c) bestaat daarentegen per definitie uit:
- dezelfde meetweerstand (a of b), geïnstalleerd in beschermende onderdelen
- interne aansluitdraden en externe klemmen voor aansluiting op elektrische meetinstrumenten
- Montage-elementen, aansluitkabels (d) of aansluitkoppen, afhankelijk van de uitvoering van de thermometer.
Vergelijking: Meetweerstand (a = draadwond, b = folieweerstand) en weerstandsthermometer (c)
Ontwikkelingsgeschiedenis voor de IEC 60751-norm
IEC 60751 oorspronkelijk alleen erkende klassen A en B voor Pt100’s. Er werd geen onderscheid gemaakt tussen meetweerstanden en thermometers. Er werd ook geen onderscheid gemaakt in de meetweerstanden tussen draad- en filmmeetweerstanden. Getriggerd door klachten van hun klanten hebben de thermometerfabrikanten (onafhankelijk van elkaar) de nauwkeurigheid van hun eigen instrumenten en die van derden gemeten. Het resultaat: Thermometers met filmmeetweerstanden vertonen bij hogere temperaturen een ander gedrag dan beschreven in de norm. De normcommissie heeft hiermee rekening gehouden bij de herziening van IEC 60751. De nauwkeurigheidsklassen A en B voor weerstandsthermometers zijn gehandhaafd. De klassen AA en C zijn toegevoegd. De toevoeging kwam tegemoet aan de vraag van de klant naar nauwkeurigere thermometers (klasse AA) en houdt rekening met de grotere onnauwkeurigheid van filmmeetweerstanden bij temperaturen boven 500 °C (klasse C).
Grondslagen en resultaten van de herziening van de IEC 60751-norm
Voor de meetweerstanden zelf heeft de normcommissie daarom nieuwe klassen geïntroduceerd. Tests hebben aangetoond dat een meetweerstand zich onder laboratoriumomstandigheden anders gedraagt dan een meetweerstand in een thermometer. Dit gedrag beïnvloedt het geldigheidsgebied en de tolerantiewaarde. Zo kan het voorkomen dat een meetweerstand oorspronkelijk klasse A heeft – de thermometer waarin hij is ingebouwd heeft echter een ander validiteitsbereik. Ook de tolerantiewaarde kan dus worden aangepast. Om hier recht aan te doen is een aparte tabel voor het meten van weerstanden gemaakt. Er wordt rekening gehouden met de verschillen in het temperatuurbereik tussen een draadgewonden Pt100 en een Pt100 in dunne-film uitvoering (filmmeetweerstand). Draadgewonden Pt100’s zijn te vinden in de klassen W 0,1 / W 0,15 / W 0,3 / W 0,6 (W voor “draadwinding”). Filmmeetweerstanden komen overeen met de klassen F 0,1 … F 0,6 (F voor “dunne film”).
| Meetweerstanden | ||||
|---|---|---|---|---|
| Draadgebonden meetweerstanden | Filmmeetweerstanden | Tolerantiewaarde [°C] | ||
| Klasse | Geldigheidsbereik [°C] | Klasse | Geldigheidsbereik [°C] | |
| W 0.1 | -100 … + 350 | F 0.1 | 0 … +150 | +/- (0.1 + 0,0017 * t) |
| W 0.15 | -100 … +450 | F 0.15 | -30 … +300 | +/- (0.15 + 0,002 * t) |
| W 0.3 | -196 … +660 | F 0.3 | -50 … +500 | +/- (0.3 + 0,005 * t) |
| W 0.6 | -196 … +660 | F 0.6 | -50 … +600 | +/- (0.6 + 0,01 * t) |
Tabel 1: Nauwkeurigheidsklassen en temperatuurbereiken voor Pt100 – Meetweerstanden volgens IEC 60751
| Thermometers | ||||
|---|---|---|---|---|
| Draadgebonden meetweerstanden | Filmmeetweerstanden | Tolerantiewaarde [°C] | ||
| Klasse | Geldigheidsbereik [°C] | Klasse | Geldigheidsbereik [°C] | |
| AA | -50 … +250 | AA | 0 … +150 | +/- (0.1 + 0,0017 * t) |
| A | -100 … +450 | A | -30 … +300 | +/- (0.15 + 0,002 * t) |
| B | -196 … +600 | B | -50 … +500 | +/- (0.3 + 0,005 * t) |
| C | -196 … +600 | C | -50 … +600 | +/- (0.6 + 0,01 * t) |
Tabel 2: Nauwkeurigheidsklassen en temperatuurbereiken voor Pt100-thermometers volgens IEC 60751
Verschillen tussen draad- en filmmeetweerstanden
Naast de temperatuurbereiken zijn er nog andere verschillen in de twee Pt100-versies. Het belangrijkste is het ontwerp. Een draadgewonden meetweerstand is aanzienlijk groter dan een Pt100 in dunne-film uitvoering. Zeer korte insteeklengtes, die vaak nodig zijn in de machinebouw, kunnen alleen praktisch worden bereikt met een filmmeetweerstand. De lagere massa van de filmmeetweerstand leidt tot een kortere reactietijd van de thermometer. Ook de trillingsweerstand is daardoor beter dan bij een thermometer met een draadgewonden Pt100.
Betekenis van het type meetweerstand
De markering van de thermometer volgens IEC 60751 specificeert niet het type meetweerstand. Dit is meestal niet van belang voor de gebruiker, zolang aan de vereiste specificaties voor de toepassing wordt voldaan. Vanwege de verschillende voordelen van de twee typen kan het in individuele gevallen echter nuttig zijn om het geïnstalleerde type te kennen. Zo kan bijvoorbeeld een thermometer met een filmmeetweerstand worden gemonteerd, zelfs als deze slechts enkele millimeters in het medium is ondergedompeld. Terwijl bij een draadgewonden weerstand – alleen al vanwege de lengte – een meetfout kan optreden, omdat het meetelement mogelijk niet volledig in het medium kan worden ondergedompeld.
Uitwisseling van ervaringen
Filmmeetweerstanden zijn de standaard uitvoering in WIKA-thermometers, tenzij het temperatuurbereik of een expliciet verzoek van de klant dit uitsluit. Wat zijn uw ervaringen met weerstandsthermometers? Welke tolerantiespecificatie heeft uw voorkeur en waarom? U kunt de commentaarfunctie gebruiken of mij schrijven.
Additioneel
Meer informatie over weerstandsthermometers kunt u krijgen op de website van WIKA of in de video: Hoe werkt een weerstandsthermometer? In onze Technische Informatie “Werkingslimieten en toleranties van platina-weerstandsthermometers volgens EN 60751” vindt u meer informatie over de verschillen tussen draad- en foliemeetweerstanden.
Lees ook onze andere artikelen
Pt100, Pt1000 of NTC – welke is de juiste sensor?
Pt100 in 2-, 3- of 4-draadsaansluiting?