Pt100 on oluline nii vedelike, gaaside kui ka tahkete ainete temperatuuri mõõtmiseks tööstuses ja seda on saadaval erinevates versioonides. Lisateave intelligentse temperatuurianduri, selle konstruktsiooni ja toimimise kohta!
Pt100 on kõige sagedamini kasutatav andurelement RTD-temperatuuriandurites. Üks selle kasutusaladest on trükkplaatide paigutamine. See muudab oma oomilist takistust sõltuvalt temperatuurist. Kui see on ühendatud hindamisseadmega, saab mõõdetud takistust kasutada anduri temperatuuri määramiseks. Pt100 nimetatakse sageli ka Pt100-anduriks või takistusanduriks.
Pt100 kasutatakse tavaliselt plaatinakiibist temperatuuriandurina ja see koosneb keraamilisest alusplaadist, millele sadestamise teel kantakse õhuke plaatina kiht. Sageli kasutatakse ka terminit õhukese kihi andur, sest kihi paksus on väga õhuke. Seejärel struktureeritakse plaatinakate fotolithograafia abil kõverjooneliseks mustriks. Ühendusjuhtmed keevitatakse padi külge, misjärel need kontaktpinnad deformeeruvad klaaskihiga. Teine sulatatud klaasist kiht on kattekihiks, mis kaitseb plaatinamähiseid välismõjude eest ja toimib ka isolatsioonina.
Pt100 sensora struktūra
Pt100 sensora izmēra salīdzinājums
Pt100 juhtmetega kasutatakse peamiselt tööstuslikes elektrilistes temperatuurimõõtmistes, kus kasutatakse RTD-temperatuuriandureid.
Õhukese kilega andurid on saadaval ka pinnapealse paigaldusega seadme konstruktsioonitüübiga - SMD-konstruktsioonitüübiga -, mis on spetsiaalselt ette nähtud automatiseeritud paigutamiseks trükkplaatidele. Nendel Pt100-anduritel ei ole traatühendusi, vaid need on jootetud otse trükkplaadile, kasutades jootekohti. Nende väike suurus tagab suure paigaldustiheduse.
Pt100 anduri struktuur SMD-konstruktsioonis
Pt100-anduri suuruse võrdlus SMD-konstruktsioonis
Pt100 andurid DMD konstruktsioonitüübis sobivad pinnatemperatuuri või ümbritseva keskkonna temperatuuri mõõtmiseks trükkplaatidel ja on eelistatud valik temperatuuri jälgimiseks või kompensatsioonilülituste jaoks. Lisaks sellele on SMD-andurite populaarne kasutusala temperatuuriandurite mõõtmislisade valmistamine. Lülitusplaat on automaatselt varustatud SMD-kujundusega Pt100-anduritega, mis moodustavad eelnevalt kokkupandud mõõtmislisandi, mida saab libistada termokambrisse. Selliseid andureid kasutatakse näiteks suurel hulgal soojuskoguste mõõtmiseks.
Plaatinakiibist temperatuuriandurid on kasutusel alates 1980ndatest aastatest. Need asendasid suures osas seni kasutatud plaatinatraadiga mähisega Pt100-andurid. Nende andurite mähis on kas sulatatud klaasi (klaasandur) või paigutatud keraamilise toru aukudesse (keraamiline andur).
Klaasanduri struktuur
Keraamilise anduri struktuur
Anduritega on võimalik mõõta kuni 800 °C. Eriotstarbelistes rakendustes kasutatakse traadiga keritud andureid ka tänapäeval (nt laboratooriumides). Üldjuhul kasutatakse aga eespool kirjeldatud plaatinakiibist temperatuuriandureid.
„Pt“ on plaatina nimetus ja number 100 tähistab 100 oomi põhitakistust 0 °C juures.
0 °C juures on Pt100 põhitakistus 100 Ohm. Temperatuuri tõustes muudab andur oma takistust umbes 0,38 oomi/kelvin (st temperatuuri muutumise kohta °C võrra). Tunnuskõver on standardiseeritud (DIN EN 60751) ja seega saavad hindamisseadmed mõõdetava takistuse põhjal määrata anduri temperatuuri.
Lisateavet Pt100-andurite kasutamise kohta elektritermomeetrites saate videost.
Eespool kirjeldatud Pt100 käitumist saab hõlpsasti lugeda Pt100 takistustabelist.
Pt100 takisti kontrollväärtused 1 °C sammudes:
|
°C
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0 |
100.000 |
100.391 |
100.781 |
101.172 |
101.562 |
101.953 |
102.343 |
102.733 |
103.123 |
103.513 |
|
10 |
103.903 |
104.292 |
104.682 |
105.071 |
105.460 |
105.849 |
106.238 |
106.627 |
107.016 |
107.405 |
|
20 |
107.794 |
108.182 |
108.570 |
108.959 |
109.347 |
109.735 |
110.123 |
110.510 |
110.898 |
111.286 |
|
30 |
111.673 |
112.060 |
112.447 |
112.835 |
113.221 |
113.608 |
113.995 |
114.382 |
114.768 |
115.155 |
|
40 |
115.541 |
115.927 |
116.313 |
116.699 |
117.085 |
117.470 |
1178.56 |
118.241 |
118.627 |
119.012 |
|
50 |
119.397 |
119.782 |
120.167 |
120.552 |
120.936 |
121.321 |
121.705 |
122.090 |
122.474 |
122.858 |
|
60 |
123.242 |
123.626 |
124.009 |
124.393 |
124.777 |
125.160 |
125.543 |
125.926 |
126.309 |
126.692 |
|
70 |
127.075 |
127.458 |
127.840 |
128.223 |
128.605 |
128.987 |
129.370 |
129.752 |
130.133 |
130.515 |
|
80 |
130.897 |
131.278 |
131.660 |
132.041 |
132.422 |
132.803 |
133.184 |
133.565 |
133.946 |
134.326 |
|
90 |
134.707 |
135.087 |
135.468 |
135.848 |
136.228 |
136.608 |
136.987 |
137.367 |
137.747 |
138.126 |
|
100 |
138.506 |
138.885 |
139.264 |
139.643 |
140.022 |
140.400 |
140.779 |
141.158 |
141.536 |
141.914 |
Metallist temperatuuriandurite puhul saab kasutada polünoomi, mille abil saab arvutada, millise anduri takistuse tulemuseks on erinevad anduri temperatuurid.
Teise astme polünoomi põhivalem on:
R(T) = R0 x (1 + A x ϑ + B x ϑ2)
R0: põhitakistus 0 °C juures
ϑ: Temperatuur temperatuuris °C
A, B: anduri individuaalsed koefitsiendid.
Pt100 puhul on baastakistus 100 Ω ja koefitsiendid 3,9083 ×10-3 °C-1 (A) ja -5,775 ×10-7 °C-2 (B). Polünoomi asendades on Pt 100 valemiks:
R(T) = 100 Ω x (1 + 3,9083 ×10-3 °C-1 x ϑ - 5,775 ×10-7 °C-2xϑ2)
Valem kehtib positiivsete temperatuuride korral.
On olemas ka plaatinaandureid, mille nimitakistus on näiteks 1000 oomi (0 °C juures). Teisi nimitakistusi on samuti võimalik toota, kuid need on haruldased.
Õhukese kile tehnoloogia võimaldab mõõtmisi vahemikus -70 kuni +600 °C.
Ka standardis on täpsustatud tolerantsid. Õhukese kilega takistite puhul on olemas tolerantsiklassid ehk Pt100 täpsusklassid alates F 0,1 (kõrge täpsus) kuni F 0,6 (madal täpsus). Tolerants või piirhälve määratakse vastavalt standardile, sisestades mõõtetemperatuuri vastavasse valemisse.
| Pt100 täpsusklassid | |
|---|---|
| Tolerantsusklassid | Piirhälve [K] |
| F 0,1 | ±(0,1 + 0,0017 x ItI) |
| F 0,15 | ±(0,15 + 0,002 x ItI) |
| F 0,3 | ±(0,3 + 0,005 x ItI) |
| F 0,6 | ±(0,6 + 0,01 x ItI) |
Siin on kaks näidet:
Klassi F 0,1 ja mõõtetemperatuuri 100 °C anduri tolerantsi määramine:
±(0,1+0,0017 x I100I= ± 0,27 K (vastab ±0,27 °C).
Tolerantsi määramine klassi F 0,3 anduri ja mõõtetemperatuuri 400 °C puhul:
±(0,3+0,005 x I400I= ± 2,3 K (vastab ±2,3 °C)
Pt100-andurid on pikaajaliselt väga stabiilsed, mis on peamiselt seletatav vastupidavusega plaatina. Andurite iseloomulik kõver on standardiseeritud. Kui tunnuskõver on hindamisseadmes olemas, on võimalik hinnata temperatuuri signaali. Standardiseerimise tõttu on andurite või kokkupandud termomeetrite varuosade hankimine väga probleemivaba.
