RTD-Sensoren der Serien L und LN

Wählen Sie die Variante anhand von Nennwiderstand, Bauform, Ausrichtung der Anschlussdrähte und zulässigem thermischem Ansprechverhalten. L220 ist die einzige der aufgeführten Varianten, die sowohl als Pt100 als auch als Pt1000 erhältlich ist. Die nominelle Sensorlänge beträgt 2,4 mm, die Eigenerwärmung 0,4 K/mW. L416 bietet Pt100 bei Sensorabmessungen von 3,9 × 1,5 mm, L420 hingegen Pt1000 bei 3,9 × 1,9 mm. Die Ansprechzeit t₀.₉ in Wasser beträgt bei beiden 0,25 Sekunden. L1020 ist die 9,5 mm lange Pt1000-Bauform mit einer Eigenerwärmung von 0,2 K/mW. L220 P verwendet Pt100 und hat senkrecht zum Substrat angeordnete Anschlussdrähte. Gehen Sie zunächst von der elektrischen Schnittstelle aus und prüfen Sie anschließend den verfügbaren Bauraum und die erforderliche Ausrichtung der Anschlussdrähte.

Wählen Sie Pt100 oder Pt1000 entsprechend der Messschaltung, der Leitungsanordnung und dem zulässigen Einfluss des Leitungswiderstands. Beide haben einen Temperaturkoeffizienten von 3850 ppm/K. Pt1000 hat bei 0 °C jedoch den zehnfachen Nennwiderstand von Pt100. Dadurch sinkt in einer Zweileiterschaltung der prozentuale Anteil externer Leitungs- und Kontaktwiderstände. Der empfohlene Messstrom beträgt 0,3 bis 1 mA für Pt100 und 0,1 bis 0,3 mA für Pt1000. L220 ist mit beiden Nennwiderständen erhältlich, während L416 und L220 P als Pt100 sowie L420 und L1020 als Pt1000 ausgeführt sind. Stimmen Sie die endgültige Auswahl auf die analoge Eingangsstufe, die Erregungsquelle und das vorgesehene Kompensationsverfahren des Systems ab.

Die gewählte Toleranzklasse legt sowohl die zulässige Widerstandsabweichung als auch den Temperaturbereich fest, in dem diese Klasse im Dauerbetrieb gilt. Klasse F 0,3 (B) ist für alle fünf Varianten verfügbar und deckt −50 °C bis +400 °C ab. Klasse F 0,15 (A) gilt bei L220, L416, L420 und L1020 für −50 °C bis +300 °C. Klasse F 0,1 (1/3 B) ist bei L220 und L420 auf 0 °C bis +150 °C begrenzt, während sie bei L1020 von −50 °C bis +150 °C reicht. Legen Sie daher Toleranzklasse und Temperaturbereich gemeinsam fest, statt eine Bestellnummer allein anhand der Klassenbezeichnung auszuwählen.

Das Ansprechverhalten des Sensorelements hängt stark vom umgebenden Medium, der Strömungsgeschwindigkeit und dem mechanischen Aufbau rund um den Sensor ab. In Wasser mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,4 m/s reichen die t₀.₅-Werte von 0,06 Sekunden bei L220 bis 0,20 Sekunden bei L220 P. Die t₀.₉-Werte liegen zwischen 0,20 und 0,30 Sekunden. In Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2 m/s beträgt t₀.₅ zwischen 3 und 6 Sekunden und t₀.₉ zwischen 9 und 20 Sekunden. Diese Angaben gelten für das Sensorelement unter definierten Prüfbedingungen, nicht für einen fertig montierten Fühler. Berücksichtigen Sie daher bei der Validierung des Ansprechverhaltens der fertigen Baugruppe die Kapselung, die Wandstärke der Hülse, die Wärmeleitpaste, Luftspalte und den Anpressdruck.

Halten Sie den Messstrom innerhalb des angegebenen Bereichs und berechnen Sie die Verlustleistung I²R für den höchsten Widerstand, der in der Anwendung zu erwarten ist. Bei 0 °C setzt ein Pt100-Element mit einem Messstrom von 1 mA etwa 0,1 mW in Wärme um. Bei einer Eigenerwärmung von 0,4 K/mW ergibt sich unter den Referenzbedingungen ein Temperaturanstieg des Elements von rund 0,04 K. Ein Pt1000-Element setzt bei 0,3 mA etwa 0,09 mW in Wärme um. Das entspricht etwa 0,036 K bei L220, 0,027 K bei L420 oder 0,018 K bei L1020. Der tatsächliche Temperaturanstieg hängt vom Medium, der Luftströmung, dem Einbau und der Betriebstemperatur ab. Wenn die Eigenerwärmung die Messunsicherheit maßgeblich beeinflusst, kommen ein geringerer kontinuierlicher Messstrom oder eine kontrollierte gepulste Erregung infrage.

Für die Sensorelemente sind Kennwerte zur Vibrations- und Stoßfestigkeit sowie zur Zugbelastbarkeit der Anschlussdrähte festgelegt. Ihre Belastbarkeit im eingebauten Zustand hängt jedoch vom Aufbau der gesamten Baugruppe ab. Jede Variante ist für eine Beschleunigung von mindestens 40 g im Frequenzbereich von 10 bis 2.000 Hz sowie für eine Beschleunigung von mindestens 100 g bei einem Halbsinus-Stoßimpuls von 8 ms spezifiziert. Die AgPd-Anschlussdrähte haben eine Zugbelastbarkeit von mindestens 8 N. Diese Werte gelten nicht für den kompletten Temperaturfühler, da frei liegende Anschlussdrähte, eine starre Verkapselung und resonanzfähige Strukturen die Belastung des Keramikelements verändern können. Vor der Produktionsfreigabe sind daher eine geeignete Zugentlastung, ein kontrolliertes Formen der Anschlussdrähte sowie Vibrations- und Stoßprüfungen unter anwendungsspezifischen Bedingungen erforderlich.

Verwenden Sie ein Weichlötverfahren, das auf die AgPd-Anschlussdrähte und die Einsatztemperatur der gewählten Lotlegierung abgestimmt ist. Für die Baureihe ist kein allgemeingültiges Lötprofil festgelegt. Daher müssen Verweilzeit, Wärmeübertragung und das Formen der Anschlussdrähte im vorgesehenen Montageprozess qualifiziert werden. Der Messpunkt für den Nennwiderstand liegt 8 mm vom Ende des Sensorkörpers entfernt. Dies ist bei der Wareneingangsprüfung und der Widerstandsprüfung zu berücksichtigen. Unter den empfohlenen Bedingungen beträgt die Lagerfähigkeit mindestens 12 Monate ab Herstellung; eine Stickstoffatmosphäre wird empfohlen. Nach der Stichprobenmessung können die Anschlussdrähte je nach Charge V-förmig gebogen sein. Dies beeinträchtigt die Funktion des Platin-Messelements nicht.