So ermitteln Sie, ob ein PT100-Sensor außerhalb seines Toleranzbereichs liegt

Der Schlüssel zur Bestimmung, ob ein PT100-Sensor außerhalb seines Toleranzbereichs liegt, besteht darin, seinen Messfehler bei einer bestimmten Temperatur mit dem zulässigen Fehler für seine Genauigkeitsklasse zu vergleichen, der in der internationalen Norm (IEC 60751) festgelegt ist. Wenn der gemessene Fehler bei dieser Temperatur größer als der zulässige Wert ist, gilt er als außerhalb des Toleranzbereichs.

Die Toleranz eines PT100-Sensors ist kein fester Wert, sondern eine Funktion der Temperatur. Eine alleinige Beurteilung anhand empirischer Werte an einem einzelnen Temperaturpunkt ist daher nicht möglich; Sie muss in Verbindung mit der nominellen Genauigkeitsklasse (z. B. Klasse A oder Klasse B) und der tatsächlichen Betriebstemperatur berechnet und verglichen werden.

I. Standardklärung: Toleranzformel nach IEC 60751

Die Toleranzbestimmung für alle industriellen PT100-Sensoren basiert auf der Norm IEC 60751. Gängige Noten und ihre Fehlerformeln lauten wie folgt:

Dabei ist t der Absolutwert der tatsächlichen Temperatur (Einheit: Grad), zum Beispiel bei 100 Grad, |t|=100.

II. Detaillierte Beurteilungsschritte

1. Bestimmen Sie die nominelle Genauigkeitsklasse des Sensors. Überprüfen Sie das Typenschild, das Spezifikationsblatt oder den Kaufbeleg des Produkts, um sicherzustellen, dass es sich um Klasse A, Klasse B oder eine andere Klasse handelt.

Sofern nicht anders angegeben, wird es standardmäßig als Klasse B behandelt (am häufigsten in der Industrie verwendet).

2. Erhalten Sie Kalibrierungs- oder Messdaten

Messen Sie den tatsächlichen Widerstandswert des PT100 bei einer bekannten Standardtemperatur (z. B. über einen Thermostat, Gefrierpunktkolben usw.) und rechnen Sie ihn in den entsprechenden Temperaturwert um

Beispiel: In einer Standardumgebung mit 100 Grad beträgt der gemessene Widerstand 138,85 Ω und die entsprechende Temperatur in der Tabelle beträgt 101,0 Grad.

3. Berechnen Sie den gemessenen Temperaturfehler

ΔT=T_gemessen - T_standard

ΔT=T_gemessen - T_standard

Im Beispiel oben:

ΔT=101.0 - 100=+ 1.0 Grad

ΔT=101.0 - 100=+1.0 Grad

4. Berechnen Sie den zulässigen Fehler an diesem Temperaturpunkt

Setzen Sie in die entsprechende Toleranzformel ein:

Für einen Sensor der Klasse B bei 100 Grad:

Zulässiger Fehler=± (0.30 + 0.005 × 100)=± 0,80 Grad

Zulässiger Fehler=±(0.30 + 0.005 × 100)=±0,80 Grad

5. Vergleich und Beurteilung

Gemessener Fehler: +1.0 Grad

Zulässiger Bereich: [-0,80 Grad, [+0.80 Grad]

Da +1.0 Grad > +0.80 Grad → den Toleranzbereich überschreitet, wird es als nicht qualifiziert beurteilt.

III. Kurzübersichtstabelle für gängige Temperaturpunkttoleranzen (am Beispiel der Klasse B)

Tabelle: Temperatur (Grad) Toleranz (Grad B) Maximale Toleranz Widerstandsabweichung (Ω)

0 ±0,30 Grad ±0,12 Ω

25 ±0,425 Grad ±0,16Ω

50 ±0,55 Grad ±0,21 Ω

100 ±0,80 Grad ±0,31 Ω

200 ±1,30 Grad ±0,50 Ω

Tipp: Mit einem Multimeter kann der Widerstand vor Ort-gemessen und anhand dieser Tabelle schnell ermittelt werden, ob der Widerstand außerhalb der Toleranz liegt.

IV. Schlüsselfaktoren, die die Genauigkeit der Beurteilung beeinflussen

Auch wenn der Messwert nahe am kritischen Punkt liegt, müssen folgende Störfaktoren eliminiert werden, um Fehleinschätzungen zu vermeiden:

Tabelle: Gegenmaßnahmen zur Auswirkung von Faktoren

Leitungsdrahtwiderstand Zwei-Leiterverbindungen führen zu zusätzlichen Fehlern. Verwenden Sie die Drei--Leiter- oder Vier{3}}-Leitermessung.

Unzureichendes thermisches Gleichgewicht. Sensor nicht ausreichend erhitzt. Warten Sie ausreichend Zeit (normalerweise 5–10 Minuten).

Unzureichende Einstecktiefe. Das Temperatursensorelement ist nicht vollständig in die Zone mit konstanter Temperatur eingedrungen. Einstecktiefe größer oder gleich 150 mm oder größer oder gleich dem 10-fachen Sondendurchmesser.

Ungenaue Standardquelle. Große Temperaturschwankungen im Konstanttemperaturbad. Verwenden Sie als Referenz ein kalibriertes Standard-Platin-Widerstandsthermometer.

V. Mögliche Ursachen und Handlungsempfehlungen bei Toleranzüberschreitungen

Tabelle mit Vorschlägen zu Ursachen und Manifestationen

Längerer Einsatz bei hohen Temperaturen führt zu Alterung. Deutlich erhöhter Fehler im Hochtemperaturbereich. Verkürzen Sie den Kalibrierungszyklus und erwägen Sie einen Austausch.

Mechanischer Schaden oder Vibrationsermüdung. Widerstandssprung, langsame Reaktion. Überprüfen Sie das Schutzrohr und die innere Struktur.

Verunreinigung oder Verkokung. Verlangsamte Reaktion, Nullpunktdrift. Reinigen Sie die Sonde und verbessern Sie die Installationsumgebung.

Unsachgemäße Kalibrierung oder ungenaue systematische Standardabweichung. Senden Sie den Sensor zur Überprüfung an eine dritte-Messeinrichtung. Sobald bestätigt wird, dass die Toleranz überschritten wird, sollte der Sensor außer Betrieb genommen und repariert, ersetzt oder neu kalibriert werden, insbesondere in kritischen Temperaturkontrollsystemen (z. B. Pharmazeutika und Batteriemanagement), um Produktionsunfälle zu vermeiden.