{"id":10515,"date":"2016-12-01T10:35:41","date_gmt":"2016-12-01T09:35:41","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.wika.com\/de\/?p=10515"},"modified":"2022-04-04T06:37:12","modified_gmt":"2022-04-04T04:37:12","slug":"pt100-in-2-3-oder-4-leiter-schaltung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.wika.com\/de\/know-how\/pt100-in-2-3-oder-4-leiter-schaltung\/","title":{"rendered":"Pt100 in 2-, 3- oder 4-Leiter-Schaltung?"},"content":{"rendered":"

Pt100, Pt1000<\/a> und NTC sind die meist verwendeten Messelemente in Widerstandsthermometern<\/a>.\u00a0<\/strong>Diesen Blog m\u00f6chte ich dazu nutzen, die Frage der Anschlussarten etwas genauer zu betrachten.<\/strong><\/p>\n

Widerstandsthermometer ver\u00e4ndern ihren elektrischen Widerstand in Abh\u00e4ngigkeit von der Temperatur. Dieser physikalische Effekt macht es erst m\u00f6glich, die Temperatur eines Prozesses mit einem Pt100 zu bestimmen. Der Widerstand wird mit einer Elektronik (z. B. Temperaturtransmitter<\/a>) durch Einpr\u00e4gen eines konstanten Stromes und Messen des Spannungsabfalls erfasst. Nach dem Ohmschen Gesetz (R = U\/I) sind Widerstand [R] und Spannung [U] bei konstantem Strom [I] zueinander proportional. Dabei gibt es\u00a0drei M\u00f6glichkeiten, den Pt100 an den Messumformer anzuschlie\u00dfen: In 2-, 3- oder 4-Leiterschaltung.<\/p>\n\n

\"Pt100-Messwiderstand

Abb.: Pt100-Messwiderstand in 2-Leiter-Schaltung<\/p><\/div>\n \n

Pt100 in 2-Leiter-Schaltung<\/h2>\n

Bei einer 2-Leiter-Schaltung geht der Widerstand der Zuleitung als Fehler in die Messung ein. Als Richtwert gilt bei Kupferleitung mit Querschnitt 0,22 mm2<\/sup>: 0,162 \u03a9\/m \u2192 0,42 \u00b0C\/m bei Pt100. Bei einer Ausf\u00fchrung mit Pt1000 ist der Einfluss der Zuleitung mit 0,04 \u00b0C\/m um den Faktor 10 entsprechend des Grundwiderstandes geringer. Noch weniger macht sich dieser entsprechend des Grundwiderstandes R25 bei einem NTC-Messelement (z. B. R25 = 10k) bemerkbar. Wegen der stark abfallenden Kennlinie des NTC steigt der Einfluss bei h\u00f6heren Temperaturen jedoch \u00fcberproportional an.<\/p>\n\n

\"Pt100-Messwiderstand

Abb.: Pt100-Messwiderstand in 3-Leiter-Schaltung<\/p><\/div>\n \n

Pt100 in 3-Leiter-Schaltung<\/h2>\n

Der Einfluss des Leitungswiderstandes wird mit einer 3-Leiter-Schaltung weitestgehend kompensiert. Voraussetzung hierf\u00fcr ist, dass die Leitungswiderst\u00e4nde gleich sind, wovon bei einer 3-adrigen Anschlussleitung ausgegangen werden kann. Die maximale L\u00e4nge der Anschlussleitung h\u00e4ngt vom Leitungsquerschnitt und von den Kompensationsm\u00f6glichkeiten der Auswerteelektronik (Transmitter, Anzeige, Regler oder Prozessleitsystem) ab.\u00a0<\/p>\n\n

\"Pt100-Messwiderstand

Abb.: Pt100-Messwiderstand in 4-Leiter-Schaltung<\/p><\/div>\n \n

Pt100 in 4-Leiter-Schaltung<\/h2>\n

Die 4-Leiter-Schaltung eliminiert den Einfluss der Anschlussleitung auf das Messergebnis vollst\u00e4ndig, da auch eventuelle Asymmetrien im Leitungswiderstand der Anschlussleitung kompensiert werden.<\/p>\n

\u00a0<\/h2>\n

Alternative Ma\u00dfnahmen<\/h2>\n

Eine weitere M\u00f6glichkeit den Einfluss der Zuleitung wesentlich zu verringern, besteht darin, den Leitungsquerschnitt zu erh\u00f6hen. Bei einem Querschnitt von 0,5 mm2<\/span><\/sup> betr\u00e4gt der Leitungswiderstand nur noch 0,036 \u03a9\/m bzw. 0,1 \u00b0C\/m. Beide M\u00f6glichkeiten (3\/4-Leiterschaltung oder Erh\u00f6hung des Querschnittes) f\u00fchren zu h\u00f6heren Kosten der Zuleitung, die insbesondere in preissensitiven M\u00e4rkten wie im Maschinenbau problematisch sein k\u00f6nnen. Als Kompromiss zwischen Kosten und Genauigkeit bietet sich bei kleineren Leitungsl\u00e4ngen ein Pt1000-Messelement, Klasse A in 2-Leiterschaltung an.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Messelement<\/strong><\/td>\nSchaltungsart<\/strong><\/td>\nToleranzklasse<\/strong><\/td>\nMessfehler in \u00b0C<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Pt100<\/td>\n2-Leiter<\/td>\nB<\/td>\n5,25<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0 \u00a0 2-Leiter<\/td>\nA<\/td>\n4,65<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0 \u00a0 4-Leiter<\/td>\nB<\/td>\n1,05<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0 \u00a0 4-Leiter<\/td>\nA<\/td>\n0,45<\/td>\n<\/tr>\n
Pt1000<\/td>\n2-Leiter<\/td>\nB<\/td>\n1,47<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0 \u00a0 2-Leiter<\/td>\nA<\/td>\n0,87<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0 \u00a0 4-Leiter<\/td>\nB<\/td>\n1,05<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0 \u00a0 4-Leiter<\/td>\nA<\/td>\n0,45<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Beispiel: Messfehler bei 150 \u00b0C, Leitungsl\u00e4nge 10 m, Leitungsquerschnitt 0,22 mm2<\/sup><\/p>\n

Fazit<\/h2>\n