JUMO 906121 Platinum-Chip Temperature Sensors with Connection Wires According to DIN EN 60751, PCA Design Type Installation Instructions - Handbuch

2009-07-07/00411235
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Hinweise für den Einsatz
von Platin-Chip-Temperatursensoren
1 Einleitung
In Dünnschichttechnik hergestellte Platin-
Chip-Temperatursensoren bestehen bei
JUMO prinzipiell aus einem Keramikträger,
auf dem eine dünne strukturierte Platin-
schicht aufgebracht ist.
Eine Glasschicht versiegelt diese Platin-
schicht und schützt den Temperatursensor
so in begrenztem Maße vor chemischen und
mechanischen Einflüssen. Bei der Weiterkon-
fektionierung bestimmen eingesetzte Mate-
rialien sowie Art und Weise der Verarbeitung
maßgeblich die Funktion und Langzeitstabili-
tät des Temperatursensors.
Je nach Anwendungstemperaturbereich und
Anforderung an die Messgenauigkeit bedarf
es im Einzelfall für die gewählte Konstruktion
eine Qualifizierung zur Absicherung der tech-
nischen Spezifikationen. Auf Grund langjähri-
ger Erfahrungen im Hause JUMO bezüglich
der Verarbeitung und dem Umgang mit Pla-
tin-Chip-Temperatursensoren, wurden nach-
folgende Hinweise zusammengestellt und
sind als Empfehlung zu betrachten.
2 Mechanische Festigkeit
der Anschlussdrähte
2.1 Baureihe PCA
Die Anschlussdrähte der Temperatursenso-
ren dürfen bis zur angegebenen maximalen
Zugkraft belastet werden, ohne dass die
Funktion beeinträchtigt wird. Eine seitliche
Belastung der Anschlussdrähte sollte unbe-
dingt vermieden werden. Maximal zulässige
horizontale Zugkraft an einem einzelnen
Anschlussdraht, siehe Tabelle.
Müssen die Anschlussdrähte gebogen wer-
den, ist sicherzustellen, dass der Biegepunkt
nicht direkt am Übergang zur Anschluss-
drahtversiegelung liegt. Gegebenenfalls
muss mit einem Werkzeug die mechanische
Belastung vor diesem Punkt abgefangen
werden. Dauerhafte Kräfte auf den An-
schlussdraht oder enge Biegeradien (abknik-
ken) sind ebenfalls zu vermeiden, da sich
sowohl der Widerstand erhöht (systematisch
höhere Temperaturanzeige), als auch unter
Temperaturbelastung
der Anschlussdraht
brechen kann.
2.2 Baureihe PCKL
Diese Temperatursensoren besitzen angelö-
tete und besonders starre Anschlussklam-
mern. Bei der Weiterkonfektionierung ist
daher unbedingt darauf zu achten, dass eine
seitliche Druckbelastung der Anschlüsse ver-
mieden wird. Die horizontale Zugkraft beträgt
max. 10N pro Anschlussklammer.
Sensor Anschluss Zugkraft
„L“ Ag-Draht 5N
„S“ Pt-Ni Manteldraht 10N
„M“ Pt-Ni Manteldraht 10N
„H“ Pd-Draht 6N
„E“ Ni-Draht 6N
B 90.6121.4
Das Umbiegen oder Abknicken der An-
schlussklammern ist nicht gestattet.
3 Verbindungstechniken
Die Anschlussdrähte der Temperatursenso-
ren können im Prinzip mit allen üblichen Ver-
bindungstechniken konfektioniert werden.
Hierzu zählen: Weichlöten, Hartlöten, Crim-
pen, Widerstandsschweißen und Laser-
schweißen.
In Abhängigkeit vom verwendeten An-
schlussdrahttyp (siehe Typenblatt) ergeben
sich in der Praxis unterschiedliche Parameter
für eine gute Verbindung. Zur Ermittlung opti-
maler Ergebnisse sind daher einige Schweiß-
versuche empfehlenswert.
Beim Löten oder Schweißen muss darauf
geachtet werden, dass über die Anschluss-
drähte die Anschlussdrahtversiegelung nicht
punktuell erwärmt wird. Wegen der unter-
schiedlichen thermischen Ausdehnung der
Materialien können ansonsten Spannungen
oder Risse entstehen, die zu späteren Schä-
den führen können. Ferner darf die maximale
Einsatztemperatur der Temperatursensoren
bei der Weiterverarbeitung nicht überschrit-
ten werden. Es wird empfohlen, die entste-
hende Wärme an den Anschlussdrähten über
ein Werkzeug vor dem Temperatursensor
abzuführen.
Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass sich
der Nennwert auf die Standard-Anschluss-
drahtlängen bezieht. Der Messpunkt befindet
sich dabei immer 2mm vor dem offenen
Anschlussdrahtende.
Veränderungen an der Anschlussdrahtlänge
ergeben Widerstandsverschiebungen. Dies
kann zur Folge haben, dass die angegebene
Toleranzklasse nicht mehr eingehalten wird.
4 Montage und Einbau
4.1 Handhabung
Bei der Handhabung der Temperatur-senso-
ren sollten weiche Kunststoffklemmen bzw.
Pinzetten verwendet werden. Metallzangen
sowie grobe Greif- und Klemmvorrichtungen
können zu Beschädigungen des Temperatur-
sensors führen.
4.2 Vergießen, Beschichten
und Verkleben
Bei der Konfektionierung von Platin-Chip-
Temperatursensoren ist zu berücksichtigen,
dass mechanische Spannungen zwischen
Temperatursensor und Vergussmasse, die
durch unterschiedliche Wärmeausdehnungs-
koeffizienten verwendeter Materialien entste-
hen können, unbedingt zu vermeiden sind.
Vorteilhaft sind beispielsweise Vergussmas-
sen, die nach dem Abbinden noch elastisch
bleiben. Ansonsten sind Signalveränderun-
gen oder im Extremfall sogar komplette Aus-
fälle des Temperatursensors nicht völlig
auszuschließen. Vergussmassen und Kleber
sollten daher durch den Anwender vor Seri-
eneinsatz qualifiziert werden. Wir empfehlen
beispielsweise Temperaturwechselbelastun-
gen im vorgesehenen Anwendungstempera-
turbereich. Ferner ist darauf zu achten, dass
sich verwendete Verguss- oder Beschich-
tungsmassen elektrisch isolierend und che-
misch neutral gegenüber dem Temperatur-
sensor (Keramikträger aus [Al
2
O
3
] und diver-
se Glassubstanzen) verhalten.
Bei Trocknungsprozessen darf zudem die
obere Einsatztemperatur des Temperatur-
sensors nicht überschritten werden. Weiter-
hin ist beim Einbringen und Positionieren des
Temperatursensors in das Schutzrohr auf
genügend Abstand zur Wandung zu achten.
Ein Verkanten oder zu strammer Einbau kann
unter Umständen zur Beschädigung des
Temperatursensors führen.
4.3 Befestigung an Oberflächen
Platin-Chip-Temperatursensoren können an
ebenen Flächen mit diversen (SMD-) Klebern
oder auch doppelseitigem Klebeband fixiert
werden. Die üblichen Aushärteverfahren mit
UV-Strahlung und / oder Wärme stellen keine
kritische Belastung für die Temperatursenso-
ren dar. Weiterhin gelten die gleichen Hin-
weise wie unter Punkt 4.2.
4.4 Ungeschützter Einsatz
Die eingesetzten Versiegelungen (Abdeckglä-
ser) und Anschlussdrähte des Temperatur-
sensors können durch Verwendung in
korrosiver Atmosphäre, insbesondere in Ver-
bindung mit Feuchtigkeit, zu Schaden kom-
men. Daher sollten Platin-Chip-Temperatur-
sensoren prinzipiell nicht ungeschützt in einer
solchen Umgebung eingesetzt werden.
Ist ein ungehäuster Einsatz, z. B. bei Klima-
anwendungen nicht zu vermeiden, empfehlen
wir unsere „M-Baureihe“ oder Temperatur-
sensoren, die zusätzlich mit Schutzlack ver-
siegelt sind. Eine entsprechende Qualifizie-
rung über Funktionalität und Standzeit durch
den Anwender ist jedoch zwingend erforder-
lich.
5 Wärmetechnische
Eigenschaften
5.1 Ansprechzeiten
Die Ansprechzeiten der Platin-Chip-Tempera-
tursensoren werden bei JUMO in umgewälz-
tem Wasser bei v = 0,4m/s gemessen und
betragen im Mittel: t
0,5
= 0,2s und t
0,9
= 0,4s.
Bei der Weiterkonfektionierung, z. B. durch
den Einbau in ein Schutzrohr, verlängern sich
die Ansprechzeiten des Temperatursensors in
Abhängigkeit von Beschaffenheit und Masse
der verwendeten Materialien. Es sollte daher
auf einen guten thermischen Übergang zwi-
schen Temperatursensor und Schutzrohr
geachtet werden. Als geeignete Wärmeträ-
germaterialien haben sich Wärmeleitpasten
und Aluminiumoxidpulver bewährt.
5.2 Eigenerwärmung
Bei der Messung des elektrischen Wider-
standwertes wird der Temperatursensor von
einem Strom durchflossen. Dieser verur-
sacht in Abhängigkeit von den äußeren Ein-
flüssen eine mehr oder weniger große
Eigenerwärmung des Temperatursensors.