Temperaturen präzise und vielseitig messen

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MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

YOKOGAWA Deutschland GmbH Niederlassung Herrsching Test- und Messtechnik

Höhere Messgenauigkeit mit dem Thermowiderstand

Wird ein Thermowiderstand oder auf Englisch: Temperature Resistance Device = RTD wie ein PT100 eingesetzt, so kann die Verdrahtung mit Kupferdraht erfolgen, es muss aber für jeden Fühler ein dritter Leiter (Dreileiterschaltung) vorhanden sein. Denn bei dieser Methode wird der Widerstand des Messfühlers ermittelt, wobei der Widerstand der Zuleitungen mit Hilfe eines dritten Leiters kompensiert wird. Im Vergleich zu Thermoelementen erreichen PT100-Fühler eine höhere Messgenauigkeit. Der dritte Leiter darf nicht für mehrere Sensoren gemeinsam verwendet werden.

Alle drei Leitungen müssen denselben Querschnitt, dieselbe Länge und Temperatur haben. Zudem ist eine Korrosion und damit höhere Übergangswiderstände an den Steckverbindern möglichst gering zu halten. In einigen Anwendungen wird die 4-Leitertechnik eingesetzt. Diese ist dann erforderlich, wenn die einzelnen Adern unterschiedliche Leitungswiderstände aufweisen, wie beispielsweise durch anderen Querschnitt, Länge, Temperatur, Korrosion von Steckverbindern.

In allen anderen Fällen kann ohne Einbußen auf den vierten Leiter verzichtet werden. Durch den Einsatz eines vierten Leiters wird keine höhere Genauigkeit erzielt. Alle Schreiber und Datenlogger von Yokogawa können sowohl für Thermoelemente (TC) als auch für PT100 (RTD) verwendet werden. Bei einigen Geräten gibt es als kostengünstige Alternative zu den Universaleingängen auch Varianten ohne PT100. Die Auswahl erfolgt für jeden Kanal individuell. Außerdem lassen sich damit Spannungen, Ströme über Shunt, digitale Signale und potentialfreie Kontakte erfassen.

Der Messumformer garantiert große Entfernungen

In der Industrie werden häufig Messumformer eingesetzt, welche die Messgrößen in einen Strom von 4 bis 20 mA umwandeln. Dieser kann unempfindlich gegen Störungen über große Entfernungen übertragen werden. Mit Hilfe der Skalierungsfunktion wird das Stromsignal wieder in die Temperatur oder eine andere physikalische Größe umgewandelt. Hierfür wird ein Shunt mit möglichst hoher Genauigkeit, Langzeitstabilität und geringem Temperaturkoeffizienten (TCR) benötigt. Yokogawa bietet zwei Modelle zur Auswahl an. Das Modell 4159-22 mit einer Genauigkeit von 0,5 % und einem TCR-Wert (Temperature Coefficient of Resistance) von 4 ppm/K sowie angelöteten, quadratischen Kabelschuhen gegen Verdrehung oder das preisgünstige Modell 19/Shunt10 mit einer Genauigkeit von 0,1 % und einem TCR-Wert von 25 ppm/K.

Besonderheiten am 50-Hz-Netz für die Messgeräte

Wird ein Datenlogger oder Recorder am 50-Hz-Netz betrieben, das Messobjekt aber mit 60 Hz versorgt, dann können Interferenzen das Messergebnis stören. In diesem Fall muss in der Basiskonfiguration die Integrationszeit auf 100 ms eingestellt werden. Damit sind unter solchen Umständen genaue Ergebnisse möglich. Falls starke Schwankungen in einer eigentlich stabilen Temperaturkurve auftreten, sollte die Integrationszeit des A/D-Wandlers geändert werden.

Durch die Integration am Eingang des A/D-Wandlers wird eine sehr gute Störunterdrückung erreicht, wobei die Integrationszeit ausschlaggebend ist. Bei den DX- und MV-Serien kann die Integrationszeit direkt im Menü eingestellt werden. Einfluss darauf haben aber auch die Betriebsart „FAST“ oder „NORMAL“ sowie das Abtastintervall. Bei der Serie MW100/MX100 folgt die Integrationszeit automatisch dem Abtastintervall. Um das Rauschen oder Spitzen im eigentlichen Messsignal zu reduzieren stehen darüber hinaus gleitende Mittelwerte (MV, DX) oder Filter (MW, MX) zur Verfügung.

* Matthias Preß ist Diplom-Ingenieur und seit 1995 Produktspezialist für Datenerfassung bei Yokogawa.

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