Print page

Общая информация

Ниже более подробно описаны некоторые параметры, которые влияют на тонкопленочные датчики температуры в процессе их эксплуатации:
Ток измерения и собственный нагрев
Прохождение тока нагревает тонкопленочные датчики температуры. Температурная ошибка измерений в этом случае составляет:
Δt = P*S
где P, потерянная мощность = I2R
и S, - коэффициент самонагрева в K/мВт.
Коэффициент самонагрева указывается в характеристике для каждого типа датчиков температуры. Коэффициент самонагрева зависит от термического контакта между датчиком температуры и окружающей средой. Если теплопередача в окружающую среду является эффективной, может применяться более высокий ток измерения. Для тонкопленочных датчиков температуры не устанавливается нижняя граница тока измерения. Ток измерения зависит в значительной мере от условий применения датчика.
Рекомендуемый ток измерения:
100 Ом: max. 1 mA
500 Ом: max. 0,7 mA
1000 Ом: max. 0,3 mA
2000 Ом: max. 0,25 mA
10000 Ом: max. 0,1 mA
Время термического отклика
Время термического отклика - это время, которое необходимо платиновому датчику температуры, чтобы среагировать изменением сопротивления на ступенчатое изменение температуры, которое соответствует определенной процентной части изменения температуры. В DIN EN 60751 рекомендовано время для 50 % и 90 % этого изменения. Параметры t 0,5 и t 0,9 указывается в характеристиках к датчикам для потока воды и воздуха 0,4 и 2,0 м/с. Пересчет на другие среды и скорости производится с помощью справочника VDI /VDE 3522.
Основные параметры платиновых датчиков температуры сопротивлением 100 Ом в соответствие с 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
Термоэлектрическое воздействие
Платиновые датчики температуры практически не вырабатывают электропотенциала.
Колебания и удары
Платиновые тонкопленочные датчики температуры имеют высокую ударную и вибрационную прочность. Ограничивающим фактором обычно является способ монтажа. Испытания датчика при правильном монтаже показали:
Вибрационная прочность: 40 г в области от 10 Гц до 2 кГц
Ударная прочность: 100 г, полусинусная волна 8 MC
Общие электрические параметры элементарных датчиков:
Индуктивность: < 1µГн
Емкость: 1 до 6 пФ
Сопротивление изоляции: > 10 MOм при 20°C
> MOм при 500°C
Высоковольтная прочность: > 1000 В при 20°C
> 25 В при 500°C
Механические нагрузки
Платиновые тонкопленочные датчики температуры чувствительны к механическим нагрузкам, которые при экстремальных условиях могут привести к разрушению или растрескиванию стеклянного покрытия или керамической подложки. Неправильное обращение или неправильные способы монтажа могут привести к изменению измеряемого сигнала.
Контактные провода в процессе изготовления подвергаются испытаниям на растяжение и отрыв согласно MIL 833 и IEC 40046. В случае никелевой проволоки с платиновым покрытием датчики являются пригодными, если осевая нагрузка составляет не более 8 Н (кроме случаев стеклокерамической герметизации).
Стабильность показаний
Тонкопленочные платиновые датчики температуры фирмы Heraeus Sensor Technology отличаются высокой стабильностью значений выходного сигнала.
Классы точности
Heraeus Sensor Technology поставляет платиновые датчики температуры в соответствии с DIN EN 60751 со следующими классами точности: В, A и 1/3 DIN (см. таблицу).
Пропорционально ограниченные допуски рассчитываются:
Δt = ±1/a (0,3 °C + 0,005 |t|),
где а = 1; 2; или 3.
Граничные отклонения для датчика температуры сопротивлением 100 Ом
Температура, °C Граничные отклонения
Класс А Класс В
°C Ом °C Ом
-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
Тонкопленочные платиновые датчики температуры сортируются по классам точности с максимальным Δt = 0,1 K в области от 0°C до 100°C. Применяются также датчики температуры, имеющие другие классы точности.
Классы точности платиновых тонкопленочных датчиков температуры установлены в DIN EN 60751:
Класс B: Δt=±(0,3°C + 0,005 Itl)
Класс A: Δt=±(0,15°C + 0,002 Itl)
и согласно нашему собственному определению:
Класс 1/3 DIN: Δt=±1/3 (0,3°C + 0,005 Itl),
Класс 2B: Δt=±2(0,3°C + 0,005 Itl)
Долговременная стабильность
Эффект старения температурных датчиков вследствие долговременной эксплуатации или температурного шока может негативно влиять на точность воспроизводимого сигнала. Поэтому долговременная стабильность имеет важное значение.
Вследствие химической стабильности и гомогенной структуры применяемого материала, платиновые датчики температуры являются чрезвычайно стабильными температурными элементами.
В зависимости от температурных условий изменение сопротивления после 5 лет эксплуатации при 200 °C обычно составляет менее 0,04 %. Стандартные условия тестирования включают 250 ч, 500 ч и 1000 ч. Термоциклическое и долговременное тестирование может проводиться также по специальным запросам клиентов.
Условия окружающей среды: климат и влажность
Двойной стеклянный слой и стеклокерамическое фиксирующее покрытие места соединения выводов платинового меандра и внешних токоподводящих проводов защищают сенсорный элемент от влияния окружающей среды. Измерения согласно IEC 71 подтверждают, что изменение климатических условий и колебания влажности не оказывают влияния на точность измерения датчиков.
Подключение
Платиновые датчики температуры, как правило, нагружаются постоянным током со стандартным 2-х проводным подсоединением. Для экономии электроэнергии (аккумулятор или батарея) можно использовать также и переменный ток. Сигнал выходного напряжения - это функция сопротивления Rt.
Из-за простой квадратичной характеристики тонкопленочных платиновых датчиков температуры, а также возможности простой линейной аппроксимации, обработка измеренного сигнала не представляет собой никаких проблем.
Подсоединение
Стандартное 2-х проводное подсоединение иногда может привести к потере точности. 3- или 4-х проводное подсоединение рекомендуется в случаях:
  • при длинных кабелях и низких значениях номинального сопротивления, как Pt100, при которых сопротивление и температурнозависимое сопротивление кабеля достигают сравнимых величин
  • для тонкопленочных платиновых датчиков температуры с узким допуском
  • если предполагаются значительные электромагнитные помехи и используются скрученные или защищенные кабели
Хранение
Тонкопленочные платиновые датчики температуры не должны подвергаться воздействию агрессивных и коррозионных сред и атмосфер. Для отдельных типов необходимо соблюдать особые правила хранения.
Очистка
Тонкопленочные платиновые датчики температуры перед упаковкой подвергаются очистке и в дальнейшем обычно очистки не требуется. Если после монтажа необходимо провести очистку, это можно сделать большинством обычных промышленных способов, включая окунание в жидкость или ультразвуковую ванну. Мы рекомендуем использовать чистящие средства, не дающие твердого остатка.
Обращение
Тонкопленочные платиновые датчики температуры являются высокоточными элементами и поэтому необходимо обеспечить бережное обращение с ними во время монтажа. Металлические пассатижи и пинцеты или другие грубые приспособления не должны применяться. Для обращения с тонкопленочными датчиками можно рекомендовать пластмассовые пинцеты. Токоподводящие провода в близи корпуса датчика не должны изгибаться. Необходимо избегать многократного изгиба контактных проводов.
Техника подсоединения
Лучшие результаты достигаются при использовании сварки сопротивлением, лазерной сварки или пайки (мягкая или твердая). При твердой пайке необходимо следить за тем, чтобы корпус датчика не нагревался до температур, превышающих максимальную температуру, измеряемую датчиком.
При твердой пайке время процесса не должно превышать трех секунд. Обжимка и ультразвуковая сварка также возможны.
  • При обжимке необходимо обращать внимание на то, чтобы избегать высокого электрического сопротивления в месте соединения.
  • При ультразвуковой сварке контактные провода следует отогнуть от плоскости тела датчика, чтобы исключить внутренние повреждения.
  • Для датчиков температуры серии SMD и SOT223 рекомендуется автоматическая пайка "волной".
Клейка и заделка
При клейке, заделке и др. способах монтажа необходимо следить за тем, чтобы коэффициенты термического расширения различных применяемых материалов согласовывались друг с другом, чтобы избежать механических напряжений, которые могут влиять на сигнал датчика. Клеящий материал должен быть химически нейтральным и после высыхания должен оставаться эластичным. Позицию присоединенного датчика температуры нельзя изменять за счет дополнительного перемещения тела датчика. Тонкопленочные платиновые датчики температуры MR уже заключены в керамическую капсулу. Серии датчиков SOT223 и TO92 заключены в пластмассовый корпус.