RTD-sensoren uit de M-serie

De M308 komt in aanmerking wanneer de sensor in een meetsonde of buis met een binnendiameter kleiner dan 1 mm moet passen. Deze variant is bedoeld voor beperkte inbouwruimtes en heeft aansluitdraden van 7 mm, tegenover 10 mm bij de andere basisvarianten. Ter vergelijking: de M310 vereist een inbouwdiameter van minimaal circa 1,6 mm, de M213 circa 1,8 mm en de M222 circa 2,6 mm. De M308 is daardoor relevant voor draagbare elektronica, compacte medische apparatuur, batterijbewaking en kleine thermische assemblages. In het uiteindelijke sondeontwerp moeten de mechanische speling, de isolatie en het effect van inkapseling op de responstijd nog steeds worden gecontroleerd.

Houd bij de keuze van de tolerantieklasse rekening met zowel de vereiste nauwkeurigheid als het volledige temperatuurbereik bij continu gebruik. Klasse F 0.1 geldt van 0 °C tot +150 °C, klasse F 0.15 van -50 °C tot +300 °C en klasse F 0.3 van -70 °C tot +500 °C. Een klasse met nauwere toleranties geldt niet automatisch voor het bredere temperatuurbereik van klasse F 0.3. Varianten van klasse F 0.3 mogen ook tijdelijk worden gebruikt bij temperaturen tot +550 °C, maar dit valt buiten het bereik waarvoor die klasse bij continu gebruik geldt. Ontwerpers moeten de klasse daarom afstemmen op elk kritisch meetpunt, in plaats van deze alleen op basis van de nominale systeemtemperatuur te kiezen.

Pt100 is geschikt voor gangbare industriële meetapparatuur en interfaces die zijn ontworpen voor een sensor van 100 Ω bij 0 °C. Pt1000 levert een grotere weerstandsverandering per graad en kan de relatieve invloed van de aansluitdraadweerstand verminderen. Dat is nuttig in compacte elektronica en meetcircuits met lagere meetstromen. Pt500 biedt een tussenliggende optie en is beschikbaar binnen de M222-familie. De toegestane meetstroombereiken zijn 0,3 tot 1 mA voor Pt100, 0,1 tot 0,7 mA voor Pt500 en 0,1 tot 0,3 mA voor Pt1000. Houd bij de uiteindelijke keuze rekening met het bereik van de analoge ingangstrap, de bedradingsconfiguratie, de kabelweerstand, elektrische ruis en de toegestane meetfout door zelfopwarming.

U beperkt zelfopwarming door het elektrische vermogen in de RTD te begrenzen en te zorgen voor voldoende thermische koppeling met het te meten medium. Beschouw de gespecificeerde meetstromen als bedrijfsgrenzen, niet als vanzelfsprekende ontwerpwaarden. Dit is vooral belangrijk in stilstaande lucht of bij inkapselingsmaterialen met een lage warmtegeleiding. Bij 0 °C dissipeert een Pt1000 met een meetstroom van 0,3 mA ongeveer 0,09 mW. Bij zelfopwarmingscoëfficiënten van 0,2 tot 0,6 K/mW komt dit overeen met een geschatte temperatuurstijging van circa 0,018 tot 0,054 K. Een lagere stroom of gepulste excitatie kan deze bijdrage verminderen, mits het ingangscircuit voldoende resolutie heeft. Voer de validatie uit nadat het element is ingebouwd, omdat de uiteindelijke assemblage de omstandigheden voor warmteoverdracht verandert.

De basisvarianten van de M Series-elementen hebben nikkelen aansluitdraden met een platina mantel, bedoeld voor lassen, krimpen en hardsolderen. Stem de verbindingsmethode af op het materiaal van de meetsonde, de thermische cyclus, de elektrische weerstand en de vereisten voor het productievolume. Lassen kan een compacte metaalverbinding opleveren, terwijl krimpen voorkomt dat het gebied rond het element de thermische cyclus van hardsolderen ondergaat. Hardsolderen kan geschikt zijn voor sondeconstructies die een metallurgische verbinding vereisen, maar vraagt om een beheerste warmtetoevoer en geschikte procesmaterialen. Bescherm in alle gevallen de sensorbehuizing en de draaduittrede tegen mechanische belasting. Controleer de voltooide verbinding op contactweerstand, treksterkte en isolatie-eigenschappen.

De responstijd hangt sterk af van het gekozen model, het testmedium, de stroomsnelheid en de uiteindelijke montage. In water met een stroomsnelheid van 0,3 m/s bereikt de M308 t0.5 in 0,03 seconden en t0.9 in 0,09 seconden. De overeenkomstige waarden in lucht bij 3 m/s zijn 1,4 en 3,5 seconden. In water met een stroomsnelheid van 0,4 m/s zijn de gespecificeerde waarden 0,04 en 0,12 seconden voor de M310, 0,05 en 0,15 seconden voor de M222, en 0,06 en 0,18 seconden voor de M416. In lucht is de respons trager doordat de convectieve warmteoverdracht lager is. Sondewanden, gietmassa’s, hulzen en thermische contactweerstand verlengen doorgaans de responstijd van de uiteindelijke assemblage.

De elementen zijn gespecificeerd voor trillingen van minimaal 40 g tussen 10 en 2.000 Hz en schokken van minimaal 100 g bij een halve sinuspuls van 8 ms. Beide specificaties hangen echter af van de montage. Deze waarden nemen de noodzaak van trekontlasting, ondersteuning van de aansluitdraden en gecontroleerde inkapseling rond de sensorbehuizing niet weg. Gangbare basisvarianten vertonen een typische R₀-drift van 0,04% na 1.000 uur bij +500 °C. Voor een platinakarakteristiek van 3850 ppm/K komt dit rond 0 °C overeen met ongeveer 0,10 °C. Herhaalde thermische cycli en mechanische spanningen door de assemblage kunnen extra meetfouten veroorzaken. Gebruik bij kwalificatietests daarom de daadwerkelijke sondeconstructie, montageoriëntatie en het verwachte trillingsspectrum.

Ga er bij standaard cataloguselementen niet automatisch van uit dat ze over een volledige kwalificatie of een compleet indieningsdossier voor de auto-industrie beschikken. De platinakarakteristiek, trillingsbestendigheid en het bedrijfstemperatuurbereik kunnen geschikt zijn voor sensortoepassingen in de auto-industrie. Projecten kunnen echter ook IMDS-registraties, PPAP-documentatie, traceerbaarheidscontroles en toepassingsspecifieke validatie vereisen. Bevestig voor het gekozen bestelnummer dat aan deze vereisten wordt voldaan voordat het in het ontwerp wordt vrijgegeven. Beoordeel ook het beoogde verbindingsproces, het inkapselingsmateriaal, het thermische cyclusprofiel en de maatregelen om faalwijzen te beheersen op het niveau van de complete assemblage. Door dit vroegtijdig te bevestigen, voorkomt u dat u een elektrisch geschikte RTD selecteert die niet voldoet aan de documentatievereisten van het project of het goedkeuringsproces voor productie.