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Allgemeine Informationen

Im Folgenden sind einige der Parameter näher beschrieben, die Platin-Dünnschichtsensoren während ihrer Betriebsdauer beeinflussen:

Messstrom und Selbsterwärmung

Bestromung erwärmt den Platin- Dünnschichtsensor. Der daraus resultierende Temperaturmessfehler ist gegeben durch:

Δt = P*S
mit P, der Verlustleistung = I²R
und S, dem Selbsterwärmungskoeffizienten in K/mW.

Die Selbsterwärmungskoeffizienten sind in den Datenblättern für die einzelnen Produkte angegeben. Die Selbsterwärmung ist abhängig vom thermischen Kontakt zwischen dem Platin- Dünnschichtsensor und dem umgebenden Medium. Wenn die Wärmeübertragung an die Umgebung effizienter ist, können höhere Messströme eingesetzt werden. Mit Platin-Dünnschichtsensoren ist dem Messstrom keine untere Grenze gesetzt. Die Messströme hängen in starkem Maße von der Anwendung ab.

Wir empfehlen bei:

Thermische Ansprechzeiten

Die thermische Ansprechzeit ist die Zeit, die ein Platin-Dünnschichtsensor benötigt, bis er auf eine stufenförmige Temperaturänderung mit einer Widerstandsänderung reagiert hat, die einem bestimmten prozentualen Anteil der Temperaturänderung entspricht. Die DIN EN 60751 empfiehlt die Anwendung der Zeiten für eine 50 %- und 90 %ige Änderung. t0,5 und t0,9 sind in den Datenblättern für Wasser- und Luftströme von 0,4 bzw. 2,0 m/s angegeben. Umrechnungen auf andere Medien und Geschwindigkeiten lassen sich mit Hilfe des VDI/VDE 3522- Handbuchs durchführen.

Grundwerte für 100Ω Pt-Temperatursensoren nach DIN EN 60751
°C	Ω	Ω/°C		°C	Ω	Ω/°C		°C	Ω	Ω/°C		°C	Ω	Ω/°C
-200	18,52	0,432		70	127,08	0,383		340	226,21	0,352		610	316,92	0,320
-190	22,83	0,429	80	130,90	0,382	350	229,72	0,350	620	320,12	0,319
-180	27,10	0,425	90	134,71	0,380	360	233,21	0,349	630	323,30	0,318
-170	31,34	0,422	100	138,51	0,379	370	236,70	0,348	640	326,48	0,317
-160	35,34	0,419	110	142,29	0,378	380	240,18	0,347	650	329,64	0,316
-150	39,72	0,417	120	146,07	0,377	390	243,64	0,346	660	332,79	0,315
-140	43,88	0,414	130	149,83	0,376	400	247,09	0,345	670	335,93	0,313
-130	48,00	0,412	140	153,58	0,375	410	250,53	0,343	680	339,06	0,312
-120	52,11	0,409	150	157,33	0,374	420	253,96	0,342	690	342,18	0,311
-110	56,19	0,407	160	161,05	0,372	430	257,38	0,341	700	345,28	0,310
-100	60,26	0,405	170	164,77	0,371	440	260,78	0,340	710	348,38	0,309
-90	64,30	0,403	180	168,48	0,370	450	264,18	0,339	720	351,46	0,308
-80	68,33	0,402	190	172,17	0,369	460	267,56	0,338	730	354,53	0,307
-70	72,33	0,400	200	175,86	0,368	470	270,93	0,337	740	357,59	0,305
-60	76,33	0,399	210	179,53	0,367	480	274,29	0,335	750	360,64	0,304
-50	80,31	0,397	220	183,19	0,365	490	277,64	0,334	760	363,67	0,303
-40	84,27	0,396	230	186,84	0,364	500	280,98	0,333	770	366,70	0,302
-30	88,22	0,394	240	190,47	0,363	510	284,30	0,332	780	369,71	0,301
-20	92,16	0,393	250	194,10	0,362	520	287,62	0,331	790	372,71	0,300
-10	96,09	0,392	260	197,71	0,361	530	290,92	0,330	800	375,70	0,298
0	100,00	0,391	270	201,31	0,360	540	294,21	0,328	810	378,68	0,297
10	103,90	0,390	280	204,90	0,358	550	297,49	0,327	820	381,65	0,296
20	107,79	0,389	290	208,48	0,357	560	300,75	0,326	830	384,60	0,295
30	111,67	0,387	300	212,05	0,356	570	304,01	0,325	840	387,55	0,294
40	115,54	0,386	310	215,61	0,355	580	307,25	0,324	850	390,48	0,293
50	119,40	0,385	320	219,15	0,354	590	310,49	0,323
60	123,24	0,384	330	222,68	0,353	600	313,71	0,322

Thermoelektrische Wirkung

Platin-Dünnschichtsensoren erzeugen praktisch keinerlei thermoelektrische Kraft.

Schwingungen und Stöße

Platin-Dünnschichtsensoren sind Festkörperbauteile und als solche extrem schwingungs- und stoßfest. Der einschränkende Faktor ist normalerweise die Art der Montage. Die Prüfung gut montierter Platin-Dünnschichtsensoren ergab:
Schwingungsfestigkeit: 40 g über einen Bereich von 10 Hz bis 2 kHz
Stoßfestigkeit: 100 g, 8 ms Halbsinus

Allgemeine elektrische Parameter der Elementarsensoren

Mechanische Belastbarkeit

Platin-Dünnschichtsensoren sind empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen die unter extremen Bedingungen zum Bruch oder Abplatzen der Glasabdeckung oder des Keramiksubstrates führen können. Unsachgemäße Behandlung oder ungeeignete Montageverfahren können zu bleibenden Veränderungen des Messsignals führen.

Die Anschlussdrähte werden während der Fertigung Zug- und Zerreißprüfungen nach MIL 833 und IEC 40046 unterzogen. Im Fall des Nickel-Platin- Manteldrahtes werden die Produkte freigegeben, wenn Faxial > 8 N (ohne Glaskeramik-Anschlussversiegelung) ist.

Wiederholgenauigkeit

Platin-Dünnschichtsensoren von Heraeus Sensor Technology zeichnen sich durch eine hohe Wiederholgenauigkeit des Signals aus.

Genauigkeitstoleranzklassen

Heraeus Sensor Technology liefert Platin-Dünnschichtsensoren nach DIN EN 60751 in den Genauigkeitstoleranzklassen B und darüber hinaus in A und 1/3 DIN (siehe folgende Tabelle). Proportional begrenzte Toleranzen richten sich nach Δt = ±1/a (0,3°C + 0,005 Itl) mit a = 1, 2 oder 3

Grenzabweichung für 100Ω Platinsensoren
Temperatur °C		Grenzabweichungen
		Klasse A			Klasse B
		°C	Ohm		°C	Ohm
-200	±0,55	±0,24	±1,3	±0,56
-100	±0,35	±0,14	±0,8	±0,32
0	±0,15	±0,06	±0,3	±0,12
100	±0,35	±0,13	±0,8	±0,30
200	±0,55	±0,20	±1,3	±0,48
300	±0,75	±0,27	±1,8	±0,64
400	±0,95	±0,33	±2,3	±0,79
500	±1,15	±0,38	±2,8	±0,93
600	±1,35	±0,43	±3,3	±1,06
650	±1,45	±0,46	±3,6	±1,13
700			±3,8	±1,17
800			±4,3	±1,28
850			±4,6	±1,34

Platin-Dünnschichtsensoren lassen sich auch in Toleranzgruppen mit einem maximalen Δt = 0,1 K über einen Bereich von 0°C bis 100°C selektieren. Für Anwendungen mit einer hohen Preissensibilität stehen auch andere Genauigkeitstoleranzen zur Verfügung.

Langzeitstabilität

Alterungseffekte von Temperatursensoren infolge von Dauereinsatz oder Temperaturschock können die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des Sensorsignals negativ beeinflussen. Die Langzeitstabilität ist daher von größter Bedeutung.

Aufgrund der chemischen Stabilität und der Homogenität des verwendeten Platins zählen Platin-Dünnschichtsensoren zu den stabilsten Sensoren.

Je nach Betriebsbedingungen betragen die Widerstandsänderungen nach 5 Betriebsjahren bei 200°C typischerweise weniger als 0,04 %. Die Standardtestbedingungen umfassen 250 h, 500 h und 1000 h. Schock- und Langzeittests können jedoch auch nach individuellen Kundenbedürfnissen durchgeführt werden.

Klima und Feuchte

Eine doppelte Glasschicht und ein glaskeramischer Fixiertropfen schirmen das Sensorelement sicher vor Umwelteinflüssen ab. Messungen gemäß IEC 71 belegen, dass Klima und Feuchteschwankungen keinen Effekt auf die Messgenauigkeit des Sensorelements ausüben.

Beschaltung

Platin-Dünnschichtsensoren werden oft mit einem Dauerstrom versorgt, standardmäßig in 2-Leiterschaltung. Aus Gründen der Energieersparnis (Akku oder Batteriebetrieb) kann auch mit getaktetem Messstrom gearbeitet werden. Das Spannungsausgangssignal ist eine Funktion des Widerstandes Rt.
Wegen der einfachen quadratischen Funktion der Platin-Dünnschichtsensoren- Kennlinie sowie der Möglichkeit einer einfachen linearen Näherung stellt die Linearisierung des Messsignals kein Problem dar.

Anschluss

Standard-2-Leiterschaltungen können zu einem Verlust an Genauigkeit führen. 3- oder 4-Leiterschaltungen sind zu empfehlen:

• bei längeren Kabeln und niedrigen Sensorgrundwerten wie Pt100, bei denen der Widerstand und der temperaturabhängige Widerstand des Kabels signifikante Werte erreichen
• bei Platin-Dünnschichtsensoren mit engeren Toleranzen
• wenn signifikante elektromagnetische Störungen vorliegen können verdrillte oder geschirmte Kabel verwendet werden

Lagerung

Platin-Dünnschichtsensoren dürfen ätzenden und korrodierenden Medien und Atmosphären nicht ausgesetzt werden. Bei einzelnen Typen sind gesonderte Lagerhinweise zu beachten.

Reinigung

Platin-Dünnschichtsensoren werden vor dem Verpacken gereinigt, eine weitere Reinigung ist normalerweise nicht erforderlich. Sollte nach der Montage eine Reinigung angebracht sein, so kann dies mit den meisten üblichen industriellen Verfahren erfolgen, einschließlich des Eintauchens in ein Flüssigkeitsbad. Wir empfehlen, rückstandsfreie Reinigungsmittel zu verwenden.

Handhabung

Platin-Dünnschichtsensoren sind Präzisionsbauteile und deshalb ist eine schonende Behandlung während der Montage zu beachten. Metallzangen, Klemmen oder andere grobe Greifvorrichtungen dürfen nicht verwendet werden. Für den Umgang mit den Elementarsensoren sind Plastikpinzetten zu empfehlen. Die Zuleitungen dürfen in der Nähe des Platin-Dünnschichtsensor-Körpers nicht gebogen werden. Eine häufige Neupositionierung der Zuleitungsdrähte sollte vermieden werden.

Anschlusstechniken

Beste Ergebnisse lassen sich durch Schweißverfahren (Widerstandsschweißen, Laserschweißen etc.) oder Lötverfahren (Weich-, Hartlöten) erzielen. Beim Hartlöten ist darauf zu achten, dass der Platin-Dünnschichtsensor-Körper nicht über seine maximale Nenntemperatur hinaus erhitzt wird.
Im Allgemeinen sollten die Lötzeiten beim Hartlöten unter drei Sekunden liegen. Crimpen und Ultraschallschweißen sind ebenfalls möglich.

• Beim Crimpen muss darauf geachtet werden, jeglichen elektrischen Widerstand an der Verbindungsstelle zu vermeiden.
• Beim Ultraschallschweißen sind die Zuleitungen aus der Ebene des Platin- Dünnschichtsensor-Körpers herauszubiegen, um eine innere Beschädigung auszuschließen.
• Für die Baureihen SMD und SOT223 empfehlen wir die automatische Weiterverarbeitung mit dem Wellen- oder Reflow-Lötverfahren. Kleben und Einbetten

Kleben und Einbetten

Beim Kleben, Einbetten, Auspulvern oder Beschichten von Platin-Dünnschichtsensoren ist es wichtig, die Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen verwendeten Materialien aufeinander abzustimmen, um mechanische Spannungen, die das Sensorsignal beeinflussen können, zu vermeiden. Die Einbettungsmaterialien sollten chemisch neutral sein. Die Position eines angeschlossenen Platin-Dünnschichtsensors darf auf keinen Fall nachträglich durch Verschieben seines Körpers korrigiert werden. Die Baureihe MR von Heraeus Sensor Technology ist bereits fertig in eine Keramikkapsel eingegossen. Die Baureihen SOT223 und TO92 sind kunststoffummantelt.