Vooral de machinebouw vraagt mij vaak welke het juiste meetelement voor hen is. Daarom wil ik in dit artikel de verschillen tussen de meest gebruikte sensoren Pt100, Pt1000 en NTC uitleggen. In de vergelijking aan het eind van dit artikel zal ik meer in detail ingaan op de minder gebruikte meetelementen Ni1000 en KTY sensoren.
Toepassingsgebieden van Pt100, Pt1000 en NTC
Weerstandsthermometers op basis van Pt100, Pt1000 (positieve temperatuurcoëfficiënt PTC) en NTC (negatieve temperatuurcoëfficient) worden overal in de industriële temperatuurmeting gebruikt waar lage tot gemiddelde temperaturen worden gemeten. In de procesindustrie worden Pt100- en Pt1000- sensoren vrijwel uitsluitend gebruikt. In de machinebouw wordt echter vaak een NTC gebruikt – niet in de laatste plaats uit kostenoverwegingen. Omdat de Pt100- en Pt1000-sensoren in de dunne-filmtechnologie worden vervaardigd, kan het platinagehalte tot een minimum worden beperkt. Hierdoor kan het prijsverschil ten opzichte van de NTC zodanig gereduceerd worden dat een overstap van NTC naar Pt100 of Pt1000 voor middelgrote hoeveelheden interessant wordt. Vooral omdat platina meetweerstanden aanzienlijke voordelen bieden ten opzichte van negatieve temperatuurcoëfficiënten.
Voor- en nadelen van verschillende sensoren
De platina-elementen Pt100 en Pt1000 bieden het voordeel dat ze voldoen aan de internationale normen (IEC 751/DIN EN 60 751). Vanwege materiaal- en productiespecifieke criteria is een standaardisatie van halfgeleiderelementen zoals NTC niet mogelijk. Om deze reden is hun uitwisselbaarheid beperkt. Andere voordelen van platina-elementen zijn: betere stabiliteit op lange termijn en beter gedrag over temperatuurcycli, een groter temperatuurbereik en een hoge meetnauwkeurigheid en lineariteit. Een hoge meetnauwkeurigheid is ook mogelijk met een NTC, maar alleen in een zeer beperkt temperatuurbereik. Terwijl Pt100- en Pt1000-sensoren in de dunne-film technologie geschikt zijn voor temperaturen tot 500 °C, kan de standaard NTC gebruikt worden voor temperaturen tot ca. 150 °C.
Invloed van de toevoerleiding op de gemeten waarde
De kabelweerstand beïnvloedt de meetwaarde van 2-draads temperatuursensoren en moet in aanmerking worden genomen. Voor koperen kabels met een doorsnede van 0,22 mm2 geldt de volgende richtwaarde: 0,162 Ω/m → 0,42 °C/m voor Pt100. Als alternatief kan een uitvoering met Pt1000-sensor worden gekozen, waarbij de invloed van de toevoerleiding (bij 0,04 °C/m) met een factor 10 kleiner is. De invloed van de loodweerstand ten opzichte van de basisweerstand R25 bij een NTC-meetelement is veel minder merkbaar. Door de hellingskarakteristiek van de NTC neemt de invloed bij hogere temperaturen onevenredig toe bij hogere temperaturen.
Conclusie
In geval van grote hoeveelheden is het gebruik van NTC-sensoren nog steeds gerechtvaardigdheid uit kostenoverwegingen. Voor kleine tot middelgrote partijen adviseer ik het gebruik van een platina meetweerstand. Het gebruik van een Pt1000 in dunne-film technologie is een perfect compromis tussen de kosten enerzijds en de meetnauwkeurigheid anderzijds. In de volgende tabel heb ik de sterke en zwakke punten van de verschillende meetelementen in een overzicht voor u samengesteld:
| Sterke en zwakke punten van verschillende sensoren | NTC | Pt100 | PT1000 | Ni1000 | KTY |
| Temperatuurbereik | – | ++ | ++ | + | – |
| Nauwkeurigheid | – | ++ | ++ | + | – |
| Lineariteit | – | ++ | ++ | + | ++ |
| Stabiliteit op lange termijn | + | ++ | ++ | ++ | + |
| Internationale normen | – | ++ | ++ | + | – |
| Temperatuurgevoeligheid (dR/dT) | ++ | – | + | + | + |
| Invloed van de toevoerleiding | ++ | – | + | + | + |
Karakteristieke curven van Pt100, Pt1000, NTC, KTY en Ni1000
De karakteristieke krommen van de verschillende meetelementen zijn te zien in het volgende overzicht:
Kenmerkende krommen van de verschillende sensoren
Opmerking
Onze temperatuursensoren voor de machinebouw zijn leverbaar met alle gangbare meetelementen. Meer informatie vindt u op de website van WIKA.
Meer informatie over de functionaliteit van weerstandsthermometers met Pt100- en Pt1000-sensoren vindt u in de volgende video: