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Schätzen Sie den Temperaturfehler durch Leitungswiderstand bei Pt100 oder Pt1000 in Zwei-, Drei- oder Vierleiterschaltung aus Kabeldaten oder gemessenem Widerstand.
Anzeigefehler nach oben
8,888°C
Prüfen Sie die Werte, um ein Ergebnis zu sehen.
Beide Leitungen erhöhen den gemessenen Sensorwiderstand. Der angezeigte Wert liegt daher zu hoch.
2-wire ΔT = 2 × Rlead ÷ S3-wire ΔT = ΔRmismatch ÷ S4-wire ΔT ≈ 0
Ein Pt100 in Zweileiterschaltung mit 3,448 Ω Schleifenwiderstand der Leitungen zeigt 8,888 °C zu viel an.
Tipp: Bei einer Zweileiter-Pt100 erhöht jedes Ohm Leitungs-Schleifenwiderstand die angezeigte Temperatur um etwa 2,6 °C. Die Dreileiterschaltung kompensiert den größten Teil; Vierleiter beseitigen den Einfluss des Leitungswiderstands.
Ein RTD ermittelt Temperatur aus elektrischem Widerstand. Der Widerstand seiner Anschlussleitungen addiert sich daher zum Messwert. Bei einer Zweileiter-Pt100 erhöht jedes Ohm Leitungswiderstand die angezeigte Temperatur um etwa 2,6 °C. Ein 20-m-Kabel mit zwei Kupferleitern von je 0,5 mm² ergibt für Hin- und Rückweg 1,379 Ω und bei Raumtemperatur einen Fehler von 3,55 °C.
ΔT = 2 × Rlead ÷ S
Beide Leiter liegen mit dem Sensor in Reihe. S ist seine Empfindlichkeit: bei Raumtemperatur nach IEC 60751 ungefähr 0,385 Ω/°C für Pt100 und 3,85 Ω/°C für Pt1000. Die angezeigte Temperatur ist immer zu hoch.
ΔT = ΔRmismatch ÷ S
Mit dem dritten Leiter kann das Messgerät den Widerstand eines Leiters ermitteln und abziehen. Gleiche Leiterwiderstände heben sich auf; nur ihre Differenz durch Länge, Verbindungen oder Klemmen bleibt.
ΔT ≈ 0
Zwei Leiter führen den Strom, die anderen beiden messen die Spannung direkt am Sensor. Der Leitungswiderstand trägt damit nicht mehr zum Messwert bei.
Der Widerstand eines Kupferleiters ist sein spezifischer Widerstand von 0,01724 Ω·mm²/m bei 20 °C, multipliziert mit der Länge und geteilt durch den Querschnitt. Mit der Kabeltemperatur steigt er um etwa 0,4 % je Grad. Der Fehler einer Zweileiterschaltung verändert sich somit mit der Umgebungstemperatur.
Jeder Kupferleiter mit 20 m Länge und 0,5 mm² Querschnitt hat 0,6896 Ω Widerstand; die Schleife erreicht 1,379 Ω. Bei 0,3885 Ω/°C Empfindlichkeit ist die angezeigte Temperatur um 3,55 °C zu hoch, mehr als das Zehnfache der Klasse-A-Toleranz bei 20 °C.
Anzeigefehler nach oben 3,55 °C Im Rechner öffnen
Die Empfindlichkeit eines Pt1000 ist zehnmal höher. Derselbe Schleifenwiderstand von 1,379 Ω verursacht nur 0,355 °C Fehler. Darum werden bei Zweileiteranschlüssen häufig Pt1000-Sensoren eingesetzt.
Anzeigefehler nach oben 0,355 °C Im Rechner öffnen
Bei 50 m Leitung hat jeder Leiter 1,724 Ω Widerstand. In Dreileiterschaltung wirkt sich aber nur die Differenz von 0,1 Ω aus: 0,1 ÷ 0,3839 = 0,2605 °C. Eine lose Klemme kann mehr Fehler verursachen; prüfen Sie die Anschlüsse bei der Inbetriebnahme.
Anzeigefehler 0,2605 °C Im Rechner öffnen
Messfehler in °C bei 20 °C für Hin- und Rückleiter einer Zweileiterschaltung mit Kupferkabel.
| Kabellänge (m) | Pt100, 0,5 mm² (°C) | Pt100, 1,5 mm² (°C) | Pt1000, 0,5 mm² (°C) |
|---|---|---|---|
| 1 | 0,1775 | 0,05917 | 0,01775 |
| 2 | 0,355 | 0,1183 | 0,0355 |
| 5 | 0,8875 | 0,2958 | 0,08875 |
| 10 | 1,775 | 0,5917 | 0,1775 |
| 20 | 3,55 | 1,183 | 0,355 |
| 50 | 8,875 | 2,958 | 0,8875 |
| 100 | 17,75 | 5,917 | 1,775 |
Vierleiteranschluss ist am genauesten. Drei Leiter sind ein gängiger industrieller Kompromiss; zwei Leiter eignen sich für kurze Leitungen oder Pt1000. Entscheidend ist auch, welche Anschlussarten das Messgerät unterstützt.
Derselbe Leitungswiderstand ist gegenüber dem Sensorwiderstand zehnmal kleiner. Leitungs- und Anschlussfehler fallen entsprechend um den Faktor zehn geringer aus. Die höhere Sensorimpedanz macht die Messung andererseits etwas anfälliger für Leckströme und Störungen.
Nur für den Leitungswiderstand bei der Temperatur, bei der er gemessen wurde. Der Kabelwiderstand ändert sich mit der Temperatur des Kabels. Ein fester Offset stimmt am Tag des Abgleichs und driftet danach.
TES-Sensoren verwenden werksseitig verkabelte NTC-Thermistoren mit 10 kΩ. Bei 10 kΩ macht der Fühlerleitungswiderstand nur einen vernachlässigbaren Anteil der Messung aus.
