Hei,

Motstandstermometret bygger på det prinsippet at den elektriske motstanden i metaller er avhengig av temperaturen.

Disse elementene omtales også som RTD (Resistance Temperature Detectors).

Føleren består ofte av en platinatråd innstøpt i glass. Måleinstrumentet eller transmitteren måler da temperaturen i føleren og sender ut et signal proporsjonalt med temperaturen.

2-leder


Motstanden måles ved at vi enten sender en konstant strøm gjennom føleren og måler spenningsfallet over den, eller ved at vi setter opp en konstant spenning over føleren og måler strømmen.


Figur: Prinsippskisse for 2-lederkobling

Her er Pt100-elementet tilkoblet en Wheatstone målebro. Ulempen med dette oppsettet, er som du sier, at kabelmotstanden ligger i serie med selve Pt-100 elementet. Kabelmotstanden vil derfor introdusere en målefeil.

2-leder kobling vil alltid føre til at vi må ta hensyn til kabelmotstanden.

Enkelte har benyttet seg av muligheten til å justere/kalibrere kabelmotstanden vekk fra regnestykket, men det må bemerkes at kabelmotstanden varierer også med omgivelsestemperaturen slik at denne målefeilen ikke er stabil.

Siden strøm-instrumentsignalet går i kabel, vil det bli et spenningsfall i kablen. Dette vil også føre til at det indikeres noe høyere temperatur enn det faktisk et ved målepunktet. Vi har noen måter å unngå dette på.

3-leder
Ønsker vi å bruke 3-leder kobling eliminerer vi i stor grad problematikken med kabelmotstanden.

Så lenge målebroa er i balanse, det vil si at spenningen i målepunktgreina M er lik spenningen i referansepunktgreina R, vil det ikke gå noen strøm i kabel M. Spenningsfallet over Pt100-elementet er identisk med spenningsfallet M.

Desto større ubalanse i målebroa, desto større målefeil skyldes spenningsfallet i kablen M.

Selv små endringer i resistansverdien, la oss si rundt 1 ohm, gir en ca 2,5 °C målefeil. For et Pt100-element er temperaturkoeffisienten cirka 0,385 ohm per grad Celsius.



Figur: Tre-lederkobling av Pt100-element

På denne måten eliminerer vi både den motstand som er avhengig av kabellengden og kabelmotstanden som varierer med omgivelsestemperaturen. Det forutsettes av alle tre ledere er helt identiske og blir likt påvirket av omgivelsene.

4-leder
Vi kan benytte 4-leder kobling. Med denne koblingen unngår vi problematikken med kabelmotstanden.



Instrumentet sender ut en strømpuls i et separat kabelsett. Strømstyrken, som holdes konstant et kort øyeblikk, måles nøyaktig internt av instrumentet.

Spenningsfallet over Pt100-elementet føres tilbake i et separat kabelsett. Inngangsimpedansen til instrumentet er så stor at vi kan si at strømstyrken er lik null. Derav får vi heller ikke spenningsfall i dette kabelsettet.

Det spenningsfall som ligger over Pt100-elementet er det samme som instrumentet avleser.

Feilkilder, andre enn kabelmotstand
Måling av temperaturen ved hjelp av et motstandselement kan gi meget nøyaktige målinger. Det er dog noen feilkilder som vi bør være oppmerksomme på.

Vi sender en konstant strøm gjennom selve motstandelementet (obs denne strømmen har ingenting med instrumentsignalet å gjøre). Er strømmen stor nok, kan vi få det vi kaller for selvoppvarming.

Det vil derved bli indikert noe høyere temperatur enn det faktisk er på målestedet.

Har vi god varmekontakt mellom motstandselementet og prosessmediet, vil selvoppvarmingen være neglisjerbar.

Sender vi en kontinuerlig strøm på 10 mA i et Pt100-element, vil selvoppvarmningen være 10 mW.

I luft kan varmeovergangstallet være 1 mW/°C. Temperaturøkningen (målefeil) i Pt100-elementet vil da bli:


Som vi ser kan egenoppvarmingen ved måling av gass-temperaturer bli betydelig.

I væske kan varmeovergangstallet være 25 mW/°C. Temperaturøkningen (målefeil) i Pt100-elementet vil da bli 0,4 °C.

Den største målefeilen har vi nok i at det ""lekker"" for mye varme ut fra prosessmediet til omgivelsene, samtidig som kanskje ikke motstandselementet er godt termisk montert.

Termobrønnens innstikkslengde må være slik at måleverdien ikke kan påvirkes av varmestråling.