Pt100, Pt1000 czy NTC – która opcja jest właściwa?

Inżynierowie – szczególnie ci związani z budową maszyn – często pytają mnie, który element pomiarowy jest dla nich odpowiedni. Z tego powodu pragnę poświęcić niniejszy artykuł na omówienie różnic pomiędzy najczęściej stosowanymi rezystorami pomiarowymi: Pt100, Pt1000 i NTC. Więcej szczegółów na temat rzadziej używanych elementów pomiarowych – czujników Ni1000 i KTY -znajdą państwo w porównaniu na końcu tego artykułu.

Pt100, Pt1000 czy NTC?

Termometry rezystancyjne oparte o Pt100, Pt1000 (dodatni współczynnik temperaturowy PTC) i NTC (ujemny współczynnik temperaturowy) są stosowane w przemyśle wszędzie tam, gdzie są mierzone temperatury od niskich do średnich. W przemyśle przetwórczym używa się niemal wyłącznie elementów pomiarowych Pt100 i Pt1000, podczas gdy NTC – ze względu na koszty i nie tylko – jest często stosowany w przemyśle maszynowym. Ponieważ elementy pomiarowe Pt100 i Pt1000 są też produkowane w technologii cienkowarstwowej, zawartość platyny można zredukować do minimum. W rezultacie różnica cen w porównaniu z NTC może być tak zmniejszona, że przejście z NTC na Pt100 lub Pt1000 w przedziale średnich ilości stałoby się interesujące. Szczególnie, że platynowe rezystory pomiarowe oferują znaczne korzyści w stosunku do opartych o ujemne współczynniki temperatury.

Zalety i wady różnych elementów pomiarowych

Elementy platynowe Pt100 i Pt1000 mają tę zaletę, że spełniają międzynarodowe normy (IEC 751 / DIN EN 60 751). Ze względu na kryteria materiałowe i produkcyjne, normalizacja elementów półprzewodnikowych, takich jak NTC, nie jest możliwa. Z tego powodu możliwości ich wymiennego stosowania są ograniczone. Innymi zaletami elementów platynowych jest lepsza stabilność długoterminowa i lepsze zachowanie w cyklach temperatury, szersze zakresy temperatur, a także wysoka liniowość i dokładność pomiaru. Wysoka dokładność pomiaru i liniowość są osiągalne także w przypadku NTC, jednak wyłącznie w bardzo ograniczonym zakresie temperatur. Podczas gdy Pt100 i Pt1000 w technologii cienkowarstwowej są odpowiednie dla temperatur do 500°C, standardowe NTC sprawdza się w temperaturach do ok. 150°C.

Wpływ linii zasilających

Rezystancja przewodu zasilającego ma wpływ na pomiary dokonywane przez 2-przewodowe czujniki temperatury, w związku z czym musi być brana pod uwagę. Dla kabla miedzianego o przekroju 0,22 mm2 obowiązuje następująca wartość orientacyjna: 0,162 Ω/m → 0,42 °C/m dla Pt100. Alternatywnie można wybrać wersję z Pt1000, przy czym wpływ linii zasilającej (przy 0,04 °C/m) jest mniejszy o współczynnik 10. Wpływ rezystancji przewodu zasilającego w porównaniu z rezystancją podstawową R25 dla elementu pomiarowego NTC jest znacznie mniej zauważalny. Ze względu na nachylenie krzywej charakterystyki NTC, wpływ przewodu zasilającego w wyższych temperaturach wzrasta nieproporcjonalnie.

Wnioski

Biorąc pod uwagę koszty, stosowanie NTC w przypadku dużych ilości jest nadal zasadne. Dla małych i średnich partii polecam użycie platynowego rezystora pomiarowego. Zastosowanie Pt1000 wyprodukowanego w technologii cienkowarstwowej jest doskonałym kompromisem pomiędzy kosztami a dokładnością pomiaru. Dla Państwa wygody, w poniższej tabeli zestawiłem mocne i słabe strony różnych elementów pomiarowych:

Uwaga
Oferowane przez nas czujniki temperatury dla przemysłu maszynowego są dostępne ze wszystkimi powszechnie stosowanymi elementami pomiarowymi. Więcej informacji można znaleźć na stronie internetowej firmy WIKA. Krzywe charakterystyki różnych elementów pomiarowych są dostępne do wglądu pod adresem:

Charakterystyka różnych elementów pomiarowych

Więcej informacji o różnicach między kalibracją fabryczną a kalibracją identyfikowalną można znaleźć w poniższym materiale wideo: