Genauigkeit von Pt100 und Pt1000

In diesem Beitrag erfahren Sie alles Wichtige rund um die Genauigkeit von Pt100 und Pt1000 Widerstandsthermometern. Klasse A, Klasse B, 1/3 DIN B etc. pp. – alles mit dabei. Also: dranbleiben und mitdenken!

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Vorsicht: Der Begriff Genauigkeit bezieht sich lediglich auf den Fühler selbst!

…und nicht auf die Peripherie mit Leitungen, Anschlüssen; und schon gar nicht auf das gesamte Mess- und Regelsystem. Die DIN EN 60751 legt die Grundwerte für Messwiderstände fest, also den Zusammenhang von elektrischem Widerstand und Temperatur. Dabei gibt die Norm auch die zulässigen Abweichungen von den Grundwerten vor und damit die Toleranzklassen C, B, A und AA. Letztere ist die Klasse mit der höchsten Genauigkeit.

Gültigkeit für eingeschränkte Bereiche

Für jede Toleranzklasse ist ein Gültigkeitsbereich in °C definiert – je höher die Genauigkeit ist, umso kleiner ist der Temperaturbereich, für den diese Genauigkeit definiert ist. Wichtig zu wissen: für drahtgewickelte Widerstände sind andere Gültigkeitsbereiche definiert als für Dünnschichtwiderstände. Dazu hier eine Übersicht:

Toleranzklassen und deren Gültigkeitsbereiche nach DIN EN 60751:

Temperaturangaben in °C

Klasse AA
drahtgewickelt: -50 bis +250
Dünnschicht: 0 bis +150
Grenzabweichung± (0,1 + 0,0017 | t |) °C

Klasse A
drahtgewickelt: -100 bis +450
Dünnschicht: -30 bis +300
Grenzabweichung
± (0,15 + 0,002 | t |)

Klasse B
drahtgewickelt: -196 bis +600
Dünnschicht: -50 bis +500
Grenzabweichung
± (0,3 + 0,005 | t |)

Klasse C
drahtgewickelt: -196 bis +600
Dünnschicht: -50 bis +600
Grenzabweichung
± (0,6 + 0,01 | t |)

Hier außerdem zwei Beispiele zur Berechnung der zulässigen Grenzabweichung:

Beispiel I: Normwerte für Widerstandsthermometer Klasse C

Ich zeige Dir hier exemplarisch die Normwerte für ein Widerstandsthermometer Klasse C. Die Genauigkeit, in der Norm „Grenzabweichung“ genannt, ist wie folgt definiert:
________________________________________

± (0,6 + 0,01 |t|)
________________________________________

|t| ist der Betrag der Temperatur in °C. Das Vorzeichen kann also ignoriert werden. 
Nehmen wir eine Messtemperatur von +100 °C an:
________________________________________

± (0,6 + 0,01*100) = ± 1,6 
________________________________________

Die zulässige Abweichung in Klasse C beläuft sich bei 100 °C auf ± 1,6 °C. Der Fühler darf also einen Wert zwischen +98,4 °C und +101,6 °C ausgeben.

Beispiel II: Normwerte für ein Widerstandsthermometer Klasse AA

Wenn wir stattdessen einen Fühler der Toleranzklasse AA verwenden, schaut die Rechnung bei 100 °C so aus:
________________________________________

± (0,1 + 0,0017 |t|)

± (0,1 + 0,0017 *100) = ± 0,27
________________________________________

Ein Fühler der Klasse AA darf bei +100 °C also zwischen +99,73 °C und +100,27 °C ausgeben. 

Ein weiterer wichtiger Hinweis: die Formeln für die Berechnung der Grenzabweichungen gelten für alle Platin-Messwiderstände, unabhängig vom Basiswiderstand. Sie sind also sowohl für Pt100 als auch für Pt1000 verbindlich.

Was bedeutet die Genauigkeitsangabe 1/3 DIN B?

Gelegentlich werden wir noch mit alten Toleranzangaben, wie „Pt100 1/3 DIN“ oder „1/10 DIN“ konfrontiert. Was hat es damit auf sich?

Die aktuell gültige DIN EN 60751:2009 definiert bei Pt-Widerstandsthermometern die Toleranzklassen C, B, A und AA. Hier gehört die zulässige Abweichung bei 0°C und die messwertabhängige Abweichung zusammen. Die Genauigkeit eines Sensors wird also über den gesamten Bereich definiert.

Ältere Normen haben die Abweichung bei 0° und die messwertabhängige Abweichung separat definiert – deshalb kann die Verwendung der alten Normen heutzutage zur Auswahl des falschen Fühlers führen.

„1/3 DIN“

Die Angabe „1/3 DIN“ heißt korrekt „1/3 DIN B“ – und besagt, dass die Toleranzen ein Drittel der nach Klasse B zulässigen Toleranzen betragen dürfen. Daraus ist in der aktuellen DIN EN 60751 die Genauigkeitsklasse „AA“ geworden. Die Grenzabweichung wird also nach dieser Formel berechnet:
± (0,1 + 0,0017 | t |) °C

„1/10 DIN“

Knifflig wird es bei der Forderung „1/10 DIN“, die korrekt „1/10 DIN B“ heißt. Diese Angabe ist so zu interpretieren, dass nur die Toleranz bei 0°C durch 10 dividiert wird. Sie beträgt also bei „1/10 DIN B“ lediglich 0,03°C anstatt 0,3°C, während die zusätzliche temperaturabhängige Toleranz weiterhin nach Klasse B berechnet wird. Die Grenzabweichung für „1/10 DIN B“ wird also korrekt mit dieser Formel berechnet: ± ( 0,03 + 0,005 | t | )°C. Das bedeutet, dass der Fühler beim Einsatz in größeren Temperaturbereichen signifikant an Genauigkeit verliert.

In der Praxis heißt das, dass ein Fühler der Genauigkeitsklasse AA bereits ab ca. 22°C ein engeres Toleranzfenster hat als der 1/10 DIN B Sensor! Einen vermeintlichen Genauigkeitsvorteil hat ein Fühler „1/10 DIN“ also nur in sehr engen Bereichen um 0°C herum.

Deshalb: Vorsicht bei der Angabe „1/10 DIN“

Wer also einen 1/10 DIN B Sensor verlangt, sollte sich besser Gedanken darüber machen, bei welchen Temperaturen er welche Toleranzen verlangt – es könnte sein, dass er sich mit der Forderung „1/10 DIN B“ ins eigene Fleisch schneidet. Außerdem ist die Angabe „1/10 DIN B“ seit langem keine gültige Angabe mehr.

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Jörg Gibietz
Geschäftsführer
Italcoppie Deutschland
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