Technische Informationen

Einsatzgrenzen und Genauigkeiten vonPlatin-Widerstandsthermometern nach DIN EN IEC 60751
WIKA Datenblatt IN 00.17

Allgemeines
Die Temperatur ist ein Maß für den Wärmezustand eines
Stoffes, also ein Maß für die mittlere Bewegungsenergie
seiner Moleküle. Ein enger thermischer Kontakt zweier
Körper ist notwendig, damit diese die gleiche Temperatur
annehmen (Temperaturausgleich). Der zu messende Körper
ist so eng wie möglich mit dem Temperaturfühlersystem inVerbindung zu bringen.

Widerstandsgrundwerte bei 0 °CBezeichnung
Pt100

Pt1000Grundwert in Ω

100

1.000

Fett gedruckt: Standardausführung

Die bekanntesten Temperaturmessverfahren beruhen auf
Stoff- oder Körpereigenschaften, die sich mit der Temperaturändern. Eines der am häufigsten eingesetzten Verfahren ist
die Messung mit einem Widerstandsthermometer.
Das vorliegende Dokument fasst die wiederkehrenden
Begriffe und Technologien zusammen, die für alle von WIKA
produzierten Widerstandsthermometer gültig sind.
Standardausführung
Wenn keine weiteren Angaben oder Kundenwünsche
vorliegen, empfehlen wir diese Auswahl, bzw. wählen wir bei
Angebot oder Produktion des Thermometers diese Option
aus.

Sensorik
Bei einem Widerstandsthermometer ändert sich der elektrische Widerstand eines Sensors mit der Temperatur. Da derWiderstand mit der Temperatur steigt, spricht man von einem
PTC (Positive Temperature Coefficient).
Im industriellen Einsatz werden üblicherweise Pt100- oder
Pt1000-Messwiderstände verwendet. Die genauen Eigenschaften dieser Messwiderstände und der darauf basierenden Thermometer sind in der IEC 60751 festgelegt.
Die wichtigsten Eigenschaften sind im Folgenden zusammengefasst.

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Abb. links: Dünnschicht-MesswiderstandAbb. Mitte: Glass-MesswiderstandAbb. rechts: Keramik-MesswiderstandSeite 1 von 8

Bauformen von Messwiderständen
Die im Thermometer eingesetzten Messwiderstände können als drahtgewickelte Messwiderstände (engl. W = Wire Wound)
oder als Dünnschicht-Messwiderstände (auch Flach- oder Dünnfilm-Messwiderstand, engl. F = Thin Film) ausgeführt sein.

Dünnschicht-Messwiderstände (F), Standardausführung
Bei Dünnschicht-Messwiderständen (Thin Film), auch als
Flach-Messwiderstände bezeichnet, wird eine sehr dünne
Platinschicht auf eine keramische Trägerplatte aufgebracht.
Danach werden Anschlussdrähte kontaktiert. Abschließend
werden Platinschicht und Anschlussdrahtverbindung durcheine weitere Schicht aus Glas gegen Außeneinflüsse versiegelt.

Dünnschicht-Messwiderstand

Der Dünnschicht-Messwiderstand zeichnet sich aus durch:■ Temperaturbereich: -50 ... +500 °C 1)■ Hohe Vibrationsbeständigkeit■ Sehr kleine Baugröße■ Gutes Preis-/Leistungsverhältnis

Dünnschicht-Messwiderstände stellen die Standardbauform
dar, sofern diese nicht durch den Temperaturbereich oder
expliziten Kundenwunsch ausgeschlossen werden.

Drahtgewickelte Messwiderstände (W)Bei dieser Bauform wird ein sehr dünner Platindraht voneinem runden Schutzkörper umhüllt. Diese Bauform ist seit
Jahrzehnten bewährt und weltweit akzeptiert.
Es gibt zwei Unterformen die sich in der Wahl des Isolationsmaterials unterscheiden:■ Glas-MesswiderstandBei einem Glas-Messwiderstand ist der bifilare Draht ineinem Glaskörper eingeschmolzen.
Der Glas-Messwiderstand zeichnet sich aus durch:■ Temperaturbereich: -196 ... +400 °C 1)■ Hohe Vibrationsbeständigkeit

Glas-Messwiderstand■ Keramik-MesswiderstandBei einem Keramik-Messwiderstand befindet sich derPlatindraht als Spirale aufgewickelt in einer rundenAussparung des Schutzköpers.
Der Keramik-Messwiderstand zeichnet sich aus durch:■ Temperaturbereich: -196 ... +600 °C 1)■ Eingeschränkte Vibrationsbeständigkeit

Keramik-Messwiderstand1) Angaben gelten für Klasse B, siehe auch Tabelle Seite 4

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Seite 2 von 8Sensor-Schaltungsarten■ 2-Leiter-Schaltung

Der Leitungswiderstand bis zum Sensor geht als Fehler
in die Messung ein. Daher ist diese Schaltungsart bei
Verwendung von Pt100-Messwiderständen für die
Genauigkeitsklassen A und AA nicht sinnvoll, da der elektrische Widerstand der Anschlussleitungen und dessen
eigene Temperaturabhängigkeit voll in das Messergebnis
eingehen und dieses somit verfälschen.

rot
weißAnwendungen■ Anschlussleitungen bis 250 mm■ Standard bei Verwendung von Pt1000-Messwiderständen

■ 3-Leiter-Schaltung (Standardausführung)

Der Einfluss des Leitungswiderstandes wird weitestgehend kompensiert. Die maximale Länge der Anschlussleitung hängt vom Leitungsquerschnitt und von den
Kompensationsmöglichkeiten der Auswerteelektronik(Transmitter, Anzeige, Regler oder Prozessleitsystem) ab.

rot
rot
weißAnwendungen■ Anschlussleitungen bis ca. 30 m

■ 4-Leiter-Schaltung

Der Einfluss der Anschlussleitung auf das Messergebnis wird vollständig eliminiert, da auch eventuelle
Asymmetrien im Leitungswiderstand der Anschlussleitungkompensiert werden.
Die maximale Länge der Anschlussleitung hängt vom
Leitungsquerschnitt und von den Kompensationsmöglichkeiten der Auswerteelektronik (Transmitter, Anzeige,Regler oder Prozessleitsystem) ab. Eine 4-Leiter-Schaltung kann auch als 2- oder 3-Leiter-Schaltung verwendet werden, in dem man die überzähligen Leiter nichtanschließt.

rotrotweiß
weiß

Anwendungen■ Labortechnik■ Kalibriertechnik■ Genauigkeitsklasse A oder AA■ Anschlussleitungen bis 1.000 m

Doppelsensoren
In der Standardausführung ist ein Sensor montiert.
Die Farbkombination schwarz/gelb ist für einen optionalen
zweiten Messwiderstand reserviert. Bei bestimmten Kombinationen (z. B. bei kleinen Durchmessern) können Doppelsensoren technisch ausgeschlossen sein.
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Beziehung zwischen Temperatur und WiderstandFür jede Temperatur existiert genau ein Widerstandswert.
Dieser eindeutige Zusammenhang kann mit mathematischenFormeln beschrieben werden.
Für den Temperaturbereich -200 ... 0 °C gilt unabhängig vonder Bauform des Widerstandes:

Rt = R0 [1 + At + Bt² + C (t - 100 °C) • t³ ]Für den Temperaturbereich 0 ... 600 °C gilt:

Rt = R0 [1 + At + Bt² ]Legende:t= Temperatur in °C
Rt = Widerstand in Ohm bei der gemessenen Temperatur
R0 = Widerstand in Ohm bei t = 0 °C (z. B. 100 Ohm)

Zur Berechnung gelten die folgenden Konstanten

A = 3,9083 • 10-3 (°C-1)
B = -5,7750 • 10-7 (°C-2)
C = -4,1830 • 10-12 (°C-4)

Einsatzgrenzen und Genauigkeitsklassen
Die beiden Bauformen von Messwiderständen (Drahtgewickelt/Dünnschicht) unterscheiden sich in Bezug auf diemöglichen Genauigkeiten bei den Einsatztemperaturen.
KlasseBAAA

Temperaturbereich in °C

Drahtgewickelt (W)Dünnschicht (F)Grenzabweichung-196 … +600

-50 … +500±(0,30 + 0,0050 | t |) 1)-50 … +250

0 … 150±(0,10 + 0,0017 | t |) 1)-100 … +450

-30 … +300±(0,15 + 0,0020 | t |) 1)1) | t | ist der Zahlenwert der Temperatur in °C ohne Berücksichtigung des Vorzeichens.
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Thermometer/Messeinsätze mit eingebauten Messwiderständen können unter bestimmten Voraussetzungen in einem
Temperaturbereich betrieben werden, der sich außerhalb desTemperaturbereiches der angegebenen Klasse befindet.
Bezüglich der Einhaltung der Grenzabweichung (Klassengenauigkeit) ist Folgendes zu beachten:
Bei Standardgeräten kann die zuvor angegebene Klasse A
nicht länger bestätigt werden, wenn das Thermometer bzw.
der Messeinsatz ober- oder unterhalb des Klasse A-Temperaturbereiches betrieben wurde. Die Verweildauer ist dabei
nicht relevant.
Auch wenn sich die Temperatur wieder im Bereich
der Klasse A befindet, ist die Klassengenauigkeit desMesswiderstandes nicht mehr definiert.
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Widerstandswerte und Grenzabweichungen bei ausgewählten Temperaturen (Pt100)(ohne Berücksichtigung des Vorzeichens)

Grenzabweichung IEC 60751 für Widerstandsthermometer mit Schicht-MesswiderständenMaximal zulässige Abweichung in °C

Klasse B
Klasse A
Klasse AA

Temperatur in °C

Maximal zulässige Abweichung in °C(ohne Berücksichtigung des Vorzeichens)

Grenzabweichung IEC 60751 für Widerstandsthermometer mit drahtgewickelten Messwiderständen

Klasse B
Klasse A
Klasse AA

Temperatur in °C

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Seite 5 von 8Temperaturwerte und Grenzabweichungen bei ausgewählten Widerstandswerten (Pt100)
Widerstandswert in Ω

Temperaturwert in °C (ITS 90)

50-126,07 ... -124,22

Genauigkeitsklasse BGenauigkeitsklasse A

Genauigkeitsklasse AA-51,02 ...

-50,52-50,96 ... -50,58-125,55 ... -124,75-125,46 ... -124,83

80-51,32 ... -50,22-0,30 ...

+0,30-0,15 ...

+0,15-0,10 ...

+0,10

110

25,26 ...

26,11

25,48 ...

25,89

25,54 ...

25,83

100
150

129,50 ... 131,40

130,04 ... 130,86

130,13 ... 130,77

264,72 ... 267,98

265,67 ... 267,03265,80 ... 266,90

300

554,60 ... 560,78

556,42 ... 558,95556,64 ... 558,74

200

Diese Tabelle dient zur Überprüfung der Auswerteelektronik,z. B. mittels einer Widerstandsdekade:D. h. wird der Sensor oder Messwiderstand durch eine
Widerstandsdekade simuliert, sollte die auswertende Elektronik einen Temperaturwert innerhalb der oben angegebenen
Grenzwerte anzeigen.

Widerstandswerte und Grenzabweichungen bei ausgewählten Temperaturen (Pt100)
Temperatur in °C(ITS 90)

Widerstandswert in Ω
Genauigkeitsklasse B

Genauigkeitsklasse A

19,69 ...

20,80

-100

59,93 ...

60,58

60,11 ...

60,40

-50

80,09 ...

80,52

80,21 ...

80,41

80,23 ...

80,38

-30

88,04 ...

88,40

88,14 ...

88,30

88,16 ...

88,28

0

99,88 ... 100,1299,94 ... 100,06

99,96 ... 100,04

20150-196-

Genauigkeitsklasse AA-

107,64 ... 107,95

107,72 ... 107,87

107,74 ... 107,85

100

138,20 ... 138,81

138,37 ... 138,64

138,40 ... 138,61

156,93 ... 157,72

157,16 ... 157,49

157,91 ... 157,64

250

193,54 ... 194,66

193,86 ... 194,33

193,91 ... 194,29

211,41 ... 212,69

211,78 ... 212,32-

450

263,31 ... 265,04

263,82 ... 264,53

-

300

500
600

280,04 ... 281,91--

312,65 ... 314,77--

Diese Tabelle bildet den Kalibriervorgang an vordefinierten
Temperaturen ab.
D. h. wenn ein Temperaturnormal zur Verfügung steht, sosollte der Widerstandswert des Prüflings innerhalb der o. a.
Grenzen liegen.

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Seite 6 von 8Vibrationsbeständigkeit von Widerstandsthermometern
Gemäß der IEC 60751 kann die Konstruktion eines Widerstandsthermometers immer mit durch Schwingungenhervorgerufenen Beschleunigungen belastet werden, die biszu 3 g (30 m/s²) betragen und in einem Frequenzbereich von
10 … 500 Hz stattfinden.

Die in den Datenblättern der elektrischen Thermometer von
WIKA aufgeführten Vibrationsbeständigkeitsangaben beziehen sich auf den Wert „Spitze-Spitze“.

15

10Beschleunigung [g]5

AmplitudenWert

Spitze-zu-SpitzeWert

0Zeit-5-10-15

Ausführung

Geforderte Vibrationsbeständigkeit
nach IEC 60751 in g 1)
(Spitze-Spitze)

Ermittelte Vibrationsbeständigkeit
WIKA nach IEC 60751 in g 1)
(Spitze-Spitze)Standard

3

6

Vibrationsbeständig
(Optional, Messwiderstand Dünnfilm)-

20

Hochvibrationsbeständig
(Sonderaufbau, Messwiderstand Dünnfilm)-501) 9,81 m/s²

MesswiderstandVibrationsbeständigkeit (Spitze-Spitze)Ø 6 mm (MI-Leitung)

x

x

6g

20 g

50 g

2 x Pt100 / 2 x Pt1000xx

1 x Pt100 / 1 x Pt1000x-

1 x Pt100 / 1 x Pt1000x

2 x Pt100 / 2 x Pt1000

x

Dünnschicht (F)1 x Pt100 / 1 x Pt1000

Dünnschicht, bodenempfindlich (FS)Drahtgewickelt (W)Ø 3 mm (MI-Leitung)

6g

20 g

50 g

-x

x

x

-x

----x

----x

--x

x

x

x

Die in den Datenblättern der elektrischen Thermometer von WIKA aufgeführten Vibrationsbeständigkeitsangaben beziehen
sich nur auf die Fühlerspitze.

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11/2020 DE© 01/2010 WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG, alle Rechte vorbehalten.
Die in diesem Dokument beschriebenen Geräte entsprechen in ihren technischen Daten dem derzeitigen Stand der Technik.
Änderungen und den Austausch von Werkstoffen behalten wir uns vor.

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