Temperaturgivare, teknik mm

Temperaturgivare med olika mät-tekniker

Givarna kan delas in i två grund-tekniker; Termoelement och Resistansgivare som väljs beroende på bl. a:

Temperaturområde --> både min och max
Typ av signal --> t. ex PT100, termoelement eller 4-20mA/0-10V
Storlek / plats / montage
Reaktionstid
Bransch / användningsområde

Här följer en kort beskrivning och förklaring på begrepp som används.

TERMOELEMENT

Termoelementen alstrar en spänning (EMK) som varierar med temperaturen (typiska värden: 0-20 mV).

Termoelement kan generellt göras i mindre storlek och reagerar snabbare än en jämförbar resistansgivare.

Om kabeln behöver förlängas måste kompensationskabel av samma material som givaren användas, samt speciella skarvkontakter.

Rekommenderad kabellängd är max 100 meter - detta är dock helt beroende på miljö och andra förutsättningar i installationen.

Termoelementen finns i olika typer och utgörs av olika material:

Typ J (järn-konstantan): typiskt temperaturområde: 0 till +400°C (max. +800°C). Används i torra miljöer, vanlig i plast- och gummi-industrier.
Typ K och N: typiskt temperaturområde: 0 till +800 °C (max. +1100-1200°C). Typ K är tillsammans med typ N de vanligaste typerna i industriella ugnar där temperaturen kan vara högre än 1000°C.
Vid högre temperaturer används i Sverige främst Typ S, upp till 1600 °C och tillverkas oftast med en keramisk mantel

Övriga termoelement som Typ T, E, L mm är mer sällsynta men kan tas fram på förfrågan

RESISTANSGIVARE - PT100, PT1000, NTC

I industriapplikationer är PT100 den vanligaste varianten av givare och är den givartyp vi har i flest antal utföranden och mest av på lager. PT1000 används i vissa applikationer som t. ex ventilationsanläggningar.

PT100

PT100-givare används i första hand vid temperaturer inom -50 till +200°C, men finns i varianter från -200 till +600 °C.

En PT100 ökar resistansen med temperaturen (0°C=100 Ω, +100°C=ca 138 Ω) och används då det är högre krav på mätnoggrannhet då den har bättre linjaritet och stabilitet än termoelementen.

Vissa PT100-givare finns med inbyggd transmitter; PT100-signalen omvandlas till två-tråds, loopmatad 4-20mA-signal direkt i givaren och blir därmed kraftigare och kan användas i mer krävande miljöer och till längre kabelsträckor.

De flesta givare som lagerförs och säljs har noggrannhetsklass B, som är ”typisk industristandard”.

Vid behov av högre mätnoggrannhet finns givare med andra klassningar som vi kan ta fram – med eller utan kalibreringscertifikat.

De flesta av våra utvalda PT100-givare är tretråds-kopplade där den tredje tråden används för att kompensera för långa kabelsträckor.

De tre-trådskopplade givarna har som standard två röda och en vit kabel; om givaren används till tvåtrådskopplat system används bara en av de röda kablarna.

Vid skarvning av resistansgivare används vanlig kopparkabel – vid behov bör skärmad kabel användas. Max rekommenderad längd är ca 100 meter men detta beror på applikationen. En mindre kabelarea ger också ett högre resistanvärde som läggs till givarens mätvärde – detta är särskilt viktigt att beakta vid tvåtrådskopplade givare som inte kompenseras för kablaget.

PT1000

PT1000 används i vissa applikationer som t. ex ventilation men är inte lika vanlig i industrisammanhang som PT100. Denna givare är på många sätt jämförbar med PT100 och det mesta i beskrivningen ovan för PT100 gäller även för PT1000. Skillnaden mot PT100 är tio gånger högre i resistans (0°C=1000 Ω, +100°C=ca 1380 Ω); detta gör att noggrannheten förbättras samt att problemet med långa kablar blir mindre eftersom kabelresistansen oftast blir försumbar.

NTC-givare

En NTC-givare består av ett NTC-motstånd och är designad beroende på t. ex montage eller användningsområde. NTC-motståndet i sig är ett motstånd (resistor) där resistansen varierar med temperaturen. NTC-givare kan vid behov skarvas med vanlig kabel då de har förhållandevis hög resistans, dvs den resistansen som tillkommer i en förlängningskabel blir oftast marginell för mätningen.

Detta är oftast en enklare och billigare givare med ett snävare mätområde som sällan används i högre temperaturer än +100-150°C.

NTC-givare är inte lika definierade som t. ex PT100 eller PT1000 vad gäller resistanskurvan, det finns flera olika varianter med olika resistansvärden. Detta måste kontrolleras mot utrustningen som ska ta emot signalen.

NTC = Negativ temperaturkoefficient, dvs hög temperatur = lägre motstånd.

På marknaden finns även PTC men är mindre vanlig (Positv temperaturkoefficient).

Kundanpassade temperaturgivare

Temperaturgivare kan se ut på många olika sätt för att klara och passa in i olika miljöer och temperaturer.
Förutom de typer vi lagerför tar vi ofta fram specialanpassade givare för att passa i en maskin.

För att ta anpassa en givare behövs bl.a. följande uppgifter:

Storlek och utförande på givarspets/givarhus?
Temperaturtålighet, både på givarspets och kabel?
Signaltyp (t.ex. PT100, typ av termoelement, t.ex. typ J)?
Kontakt eller kabelanslutning? Eller annat?
Vid kabel: vilken kabeltyp, kabellängd, skärmad, oskärmad?
Andra önskemål - allt som kan ha betydelse för funktion eller inpassning?

Givarens olika delar har oftast olika temperaturkrav, som exemplet nedan. För att ta fram en givare är det ibland kritiskt att veta hur hela givaren placeras för att ta fram en optimerad givare, t. ex på vilka punkter givaren utsätts för hög eller låg temperatur.

Tempgivare - allmäninfobild