Der PT100-Thermistor, auch Platin-Thermistor genannt, ist ein hochpräziser Temperatursensor, der auf den temperaturabhängigen Eigenschaften des Platinmetallwiderstands basiert. Sein Nennwiderstandswert bei 0 °C beträgt 100 Ω, was der internationalen Norm IEC 60751 entspricht. Aufgrund seiner hohen Messgenauigkeit, stabilen Leistung, guten Linearität und seines großen Temperaturmessbereichs hat er sich zu einem der am häufigsten verwendeten Temperaturdetektoren in Bereichen mit mittlerer und niedriger Temperatur entwickelt. Es wird häufig in vielen Bereichen wie der industriellen Automatisierung, medizinischen Geräten, meteorologischen Beobachtungen, Luft- und Raumfahrt und Laborkalibrierung eingesetzt.
1、 Produktübersicht
Der PT100-Thermistor, auch Platin-Thermistor genannt, ist ein hochpräziser Temperatursensor, der auf den temperaturabhängigen Eigenschaften des Platinmetallwiderstands basiert. Sein Nennwiderstandswert bei 0 °C beträgt 100 Ω, was der internationalen Norm IEC 60751 entspricht. Aufgrund seiner hohen Messgenauigkeit, stabilen Leistung, guten Linearität und seines großen Temperaturmessbereichs hat er sich zu einem der am häufigsten verwendeten Temperaturdetektoren in Bereichen mit mittlerer und niedriger Temperatur entwickelt. Es wird häufig in vielen Bereichen wie der industriellen Automatisierung, medizinischen Geräten, meteorologischen Beobachtungen, Luft- und Raumfahrt und Laborkalibrierung eingesetzt.
2、 Funktionsprinzip
Das Hauptfunktionsprinzip des PT100-Thermistors besteht darin, die Eigenschaft des Widerstandswerts von Platinmetall zu nutzen, der sich mit der Temperatur ändert. Der Widerstandswert von reinem Platindraht steigt nahezu linear mit steigender Temperatur und weist einen positiven Temperaturkoeffizienten auf. Bei einer Temperatur von 0 °C beträgt sein Widerstandswert genau 100,00 Ω; Mit jedem Temperaturanstieg um 1 °C erhöht sich der Widerstand um etwa 0,385 Ω, und bei 100 °C beträgt der Widerstandswert etwa 138,5 Ω.
3、 Produkttyp und -struktur
(1) Typ
Entsprechend dem Nennwiderstandswert bei 0 °C werden Platin-Thermistoren hauptsächlich in drei Typen unterteilt: Pt10, Pt100 und Pt1000, wobei PT100 am häufigsten verwendet wird. Darüber hinaus können PT100-Wärmewiderstände hinsichtlich der Bauform in montierte und gepanzerte Typen unterteilt werden:
Vorgefertigt: Das Temperaturmesselement wird normalerweise hergestellt, indem Platindraht um ein Keramik-, Glas- oder Glimmergerüst gewickelt und dann in einer Metallschutzhülle montiert wird. Es zeichnet sich durch einfache Struktur und einfache Installation aus und eignet sich für allgemeine industrielle Temperaturmessszenarien.
Gepanzerter Typ: Die Kombination aus Temperatursensorelementen, Isoliermaterialien und Metallhülsen wird zu einem festen Ganzen zusammengefügt, was die Vorteile einer guten Flexibilität, starken seismischen Widerstands und Biegsamkeit bietet. Es eignet sich für die Installation und den Einsatz in komplexen und engen Räumen.
(2) Strukturelle Zusammensetzung
Der PT100-Thermistor besteht hauptsächlich aus Temperatursensorelementen, Schutzhülsen, Anschlusskästen und Leitungen
Temperatursensorelement: Es handelt sich um eine Kernkomponente, die üblicherweise Keramikelemente, Glaselemente und Glimmerelemente umfasst, die jeweils mit Platindraht um Keramikskelett, Glasskelett und Glimmerskelett gewickelt und durch komplexe Prozesse verarbeitet werden. Darüber hinaus gibt es Dünnschicht-Platin-Widerstände, die mithilfe der Vakuum-Dünnschichttechnologie Platin mit einer Schichtdicke von weniger als 2 Mikrometern auf Keramiksubstrate sputtern. Ni- (oder Pd-) Leitungen werden mit glasgesinterten Materialien befestigt und durch Laserwiderstandsanpassung hergestellt, wodurch eine industrielle Massenproduktion erreicht werden kann.
Schutzhülle: dient zum Schutz von Temperaturmesskomponenten vor Korrosion und mechanischer Beschädigung durch das Messmedium. Zu den Materialien gehören in der Regel Edelstahl 201, 304, 316, 316L usw., die je nach Einsatzumgebung ausgewählt werden können.
Anschlusskasten: dient zum Anschluss der Leitungen von Wärmewiderständen und externen Messkreisen, mit guter Abdichtung, um das Eindringen von Staub, Feuchtigkeit usw. zu verhindern und so Messgenauigkeit und Stabilität zu gewährleisten.
Anschlusskabel: Verantwortlich für die Übertragung des Widerstandssignals des Temperaturmesselements an externe Messgeräte mit drei Verdrahtungsmethoden: Zweileiter, Dreileiter und Vierleiter
4. Verkabelungsmethode
(1) Zwei-Leiter-System
Der Anschluss eines Drahtes an jedem Ende des Thermistors zur Extraktion des Widerstandssignals ist eine einfache und praktikable Leitungsmethode. Allerdings kann der Leitungswiderstand der Anschlussleitung einen erheblichen Einfluss auf die Messergebnisse haben und ist daher nur für Situationen mit geringen Anforderungen an die Messgenauigkeit geeignet.
(2) Dreileitersystem
Schließen Sie eine Leitung an der Wurzel des Thermistors und zwei Leitungen am anderen Ende an, was normalerweise in Verbindung mit einer elektrischen Brücke verwendet wird. Durch die Verwendung des Wheatstone-Brückenprinzips kann der Einfluss des Bleiwiderstands effektiv eliminiert werden, was es zur am häufigsten verwendeten Bleimethode in der industriellen Prozesssteuerung macht. Es bietet erhebliche Vorteile hinsichtlich der Kosteneffizienz und der Fehler kann innerhalb von ± 0,5 ℃ (bei 100 ℃) kontrolliert werden.
(3) Vierleitersystem
Schließen Sie zwei Drähte an jedem Ende der Wurzel des Thermistors an, wobei zwei Leitungen den Thermistor mit konstantem Strom versorgen, den Widerstandswert in ein Spannungssignal umwandeln und das Spannungssignal dann über die anderen beiden Leitungen an das sekundäre Instrument weiterleiten. Diese Verdrahtungsmethode kann den Einfluss des Leitungswiderstands vollständig eliminieren und weist eine extrem hohe Messgenauigkeit auf. Allerdings ist die Verkabelung aufwändig und kostenintensiv, weshalb es sich vor allem für Einsatzszenarien wie Labore eignet, die eine extrem hohe Messgenauigkeit erfordern.
5、 Produktmerkmale
(1) Hohe Präzision
Die Messgenauigkeit des PT100-Wärmewiderstands ist sehr hoch, wobei Standardmodelle in Klasse A und Klasse B unterteilt sind. Klasse A erlaubt eine Abweichung von ± (0,15+0,002 │ t │) ℃, während Klasse B eine Abweichung von ± (0,30+0,005 │ t │) ℃ zulässt. Einige hochpräzise Produkte können eine Genauigkeit von ± 0,1 ℃ oder sogar mehr erreichen.
(2) Gute Stabilität
Platinmetall verfügt über eine gute physikalische Stabilität und chemische Inertheit, Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit, stabile Langzeitleistung, minimale jährliche Drift und kann die Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit der Messergebnisse gewährleisten.
(3) Großer Temperaturmessbereich
Sein Messbereich umfasst -200 ℃ bis 850 ℃ und kann in extremen Umgebungen auf -270 ℃ bis 1064 ℃ erweitert werden, geeignet für verschiedene mittlere und niedrige Temperaturen sowie einige Hochtemperatur-Messszenarien.
(4) Kurze Reaktionszeit
Im Allgemeinen beträgt die Reaktionszeit weniger als 30 Sekunden, und es kann Temperaturänderungen schnell erkennen und zeitnahes Feedback zu Messdaten geben.
(5) Starke Anti-Interferenz-Fähigkeit
Im Vergleich zu anderen Temperatursensoren wie Thermoelementen sind PT100-Thermowiderstände weniger anfällig gegenüber elektromagnetischen Störungen und eignen sich besonders für den Einsatz in komplexen industriellen elektromagnetischen Umgebungen.
6、 Produktanwendungsszenarien
(1) Industrieller Produktionsbereich
Metallurgische Industrie: Wird zur Überwachung der Innentemperatur von Geräten wie Hochöfen, Konvertern und Elektroöfen sowie zur Temperaturkontrolle bei Stahlwärmebehandlungsprozessen verwendet, um die Stabilität von Produktionsprozessen und Produktqualität sicherzustellen.
Petrochemische Industrie: Echtzeitüberwachung der Mediumtemperatur in Geräten wie Reaktionsgefäßen, Destillationstürmen und Rohrleitungssystemen in Raffinerien und Chemieanlagen, um Risiken wie Kontrollverlust bei chemischen Reaktionen, Verfestigung des Mediums oder Leckagen aufgrund abnormaler Temperaturen zu verhindern.
Energieindustrie: Wird zur Temperaturüberwachung von Transformatorwicklungen, Eisenkernen, Sammelschienen sowie Schlüsselkomponenten wie Leistungsschaltern und Schützen in Verteilerschränken für Umspannwerke verwendet, um rechtzeitig vor Überhitzungsgefahren zu warnen und Unfälle wie Kurzschlüsse und Brände zu vermeiden. Im Bereich der neuen Energieerzeugung, beispielsweise bei Photovoltaik-Modularrays und Wechselrichter-Kühlsystemen in Photovoltaik-Kraftwerken, Generatorräumen, Getrieben, Lagern und anderen Teilen der Windenergieerzeugung, wird die Temperaturüberwachung eingesetzt, um die Betriebsparameter der Geräte zu optimieren, die Effizienz der Stromerzeugung zu verbessern und die Lebensdauer der Geräte zu verlängern.
Mechanische Fertigungsindustrie: Die Temperaturüberwachung erfolgt an mehreren Teilen wie der Spindel, der Form und dem Hydrauliksystem von CNC-Werkzeugmaschinen, Druckgussmaschinen und Spritzgussmaschinen, um den Betriebsstatus der Ausrüstung zu ermitteln und mechanische Ausfälle und Genauigkeitsverluste durch Überhitzung zu verhindern.
(2) Medizinische Industrie
In medizinischen Geräten wie Kühlbehältern für den Impfstofftransport, Temperaturüberwachungssonden auf Intensivstationen, medizinischen Sterilisationsgeräten usw. kann der PT100-Thermistor eine hochpräzise Temperaturmessung ermöglichen und so die Sicherheit und Wirksamkeit medizinischer Prozesse gewährleisten. Während des Impfstofftransports beispielsweise stellt die Echtzeitüberwachung der Temperatur im Kühlschrank sicher, dass der Impfstoff innerhalb des angegebenen Temperaturbereichs bleibt und seine Aktivität beibehält.
(3) Landwirtschaft und Kühlkettenlogistikindustrie
Intelligente Landwirtschaft: In großen Gewächshäusern und Zuchtställen werden automatische Temperaturregelung und Belüftung durch Mehrpunkt-Temperaturüberwachung in Kombination mit IoT-Plattformen erreicht, um ein stabiles Pflanzenwachstum und eine stabile Umgebung für die Viehzucht zu gewährleisten.
Kühlkettenlogistik: Wird für die Mehrpunkt-Temperaturüberwachung in verschiedenen Regalbereichen großer Kühllager und gekühlter LKW-Abteile verwendet, um sicherzustellen, dass die Lager- und Transporttemperatur von frischen Lebensmitteln und pharmazeutischen Kühlkettenmaterialien den Standards entspricht und ein Verderb vermieden wird.
(4) Forschungs- und Laborbereiche
In wissenschaftlichen Forschungsexperimenten wird der PT100-Wärmewiderstand häufig bei Experimenten mit extrem niedrigen Temperaturen, Materialleistungstests und anderen Szenarien verwendet, um genaue Temperaturdaten für Experimente bereitzustellen. Die Kalibrierausrüstung im Labor verwendet häufig einen PT100-Thermistor als Standardtemperatursensor, um andere Temperaturmessgeräte zu kalibrieren.
