{"id":2606,"date":"2025-09-16T13:38:51","date_gmt":"2025-09-16T11:38:51","guid":{"rendered":"https:\/\/staging.elv.eqxt.de\/?p=2606"},"modified":"2025-09-30T17:05:49","modified_gmt":"2025-09-30T15:05:49","slug":"elv-am-pt-platin-temperatursensor","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/de.elv.com\/elvjournal\/elv-am-pt-platin-temperatursensor\/","title":{"rendered":"ELV Applikationsmodul Platin-Temperatursensor: Pr\u00e4zision trifft Flexibilit\u00e4t"},"content":{"rendered":"\n

ELV Applikationsmodul Platin-Temperatursensor ELV-AM-PT<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Pr\u00e4zision trifft Flexibilit\u00e4t<\/h1>\n\n\n\n

Zu kalt, zu hei\u00df? Jetzt wird es extrem: Ab jetzt k\u00f6nnen Sie auch Temperaturen von -200 bis +600 \u00b0C messen! Die genaue Temperaturerfassung ist in vielen Bereichen entscheidend: bei der pr\u00e4zisen Steuerung der Heizungsanlage zur Senkung der Energiekosten, der \u00dcberwachung der Gefriertruhe oder bei anspruchsvollen Messungen im Hobby- und Werkstattbereich. W\u00e4hrend einfache NTC-Sensoren hier schnell an ihre Grenzen sto\u00dfen, \u00f6ffnet das ELV Applikationsmodul ELV-AM-PT<\/span> die Welt der hochpr\u00e4zisen und industriell bew\u00e4hrten PT100- und PT1000-Sensoren f\u00fcr unser ELV-Modulsystem. Egal ob Homematic IP, LoRaWAN\u00ae oder Arduino: Alle Systeme werden ab Werk vollst\u00e4ndig unterst\u00fctzt.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Einfach, aber effektiv<\/h2>\n\n\n\n
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Schon vor dem Zeitalter der Digitalisierung waren Platinwiderst\u00e4nde eine weitverbreitete Methode zum Messen der Temperatur (Bild 1)<\/mark>. Ausschlaggebend hierf\u00fcr ist das ungew\u00f6hnlich lineare Verhalten des Widerstands in Abh\u00e4ngigkeit zur Temperatur. Dadurch war es m\u00f6glich, auf komplizierte Linearisierungen zu verzichten und den Spannungsabfall direkt zu verwenden. Auch wenn die Kennlinie auf den ersten Blick tats\u00e4chlich perfekt linear erscheint, treten in der Praxis geringe Abweichungen auf, die insbesondere bei extremen Temperaturen relevant werden. Bevor wir uns n\u00e4her mit der Auswertungsweise des ELV-AM-PT besch\u00e4ftigen, tauchen wir in die Funktionsweise eines PT-Sensors ein.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Bild 1: Rectum-Platin-Thermometer by Callendar, 1886-1930 <\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Anwendungsbeispiele<\/h2>\n\n\n\n
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Vorlauf- und R\u00fccklauftemperatur der Heizung \u00fcberwachen
<\/strong>Mit zwei ELV-AM-PT Modulen sowie zwei identischen PT-Sensoren als Rohranlegef\u00fchler (Bild 2) <\/mark>k\u00f6nnen Sie die Vor- und R\u00fccklauftemperatur Ihrer Heizung pr\u00e4zise \u00fcberwachen und so die Effizienz Ihrer Heizungsanlage optimieren. Die Anlegesensoren werden einfach an den entsprechenden Rohren der Heizung befestigt und jeweils mit einem ELV-AM-PT verbunden. Die beiden Applikationsmodule werden zusammen an einem Basismodul betrieben und die Messdaten werden an das verwendete System \u00fcbermittelt, z. B. an die CCU3. Die Temperaturwerte k\u00f6nnen Sie anschlie\u00dfend \u00fcber Ihre Weboberfl\u00e4che einsehen und analysieren. Diese Messdaten lassen sich f\u00fcr die Automatisierung Ihrer Heizung nutzen. So k\u00f6nnen Sie z. B. festlegen, dass die Heizleistung automatisch angepasst wird, wenn die Differenz zwischen Vor- und R\u00fccklauftemperatur einen bestimmten Wert \u00fcber- oder unterschreitet. So steuern Sie Ihre Heizung bedarfsgerecht und energieeffizient.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Bild 2: Mit speziellen Anlegef\u00fchlern wird die Montage zur \u00dcberwachung der
Vor- und R\u00fccklauftemperatur an Heizungsrohren wesentlich einfacher.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Sollten Sie feststellen, dass die Vorlauftemperatur Ihrer Heizung zu hoch und die R\u00fccklauftemperatur zu niedrig ist, ist eine Optimierung sinnvoll. Meist wird in solch einem Fall die W\u00e4rme nicht optimal an den Raum abgegeben. M\u00f6gliche Ursachen hierf\u00fcr k\u00f6nnten eine zu hohe Heizleistung, eine unzureichende W\u00e4rmed\u00e4mmung oder ein hydraulisches Problem sein. Durch die \u00dcberwachung der Vor- und R\u00fccklauftemperatur mit dem ELV-AM-PT k\u00f6nnen Sie diese Situation erkennen und die Heizleistung automatisch reduzieren. So sparen Sie Energie sowie Kosten und schonen zus\u00e4tzlich die Umwelt.<\/p>\n\n\n\n

Effizienz der Solarthermie-Anlage im Blick
<\/strong>Die \u00dcberwachung von Solarthermie-Anlagen ist ein weiteres brandaktuelles Anwendungsbeispiel. Umweltfreundliche Alternativen zur eigenen Energiegewinnung sind nicht mehr wegzudenken. Das betrifft insbesondere auch die Erzeugung von Warmwasser. Da solche Systeme in der Regel das bestehende System nur erg\u00e4nzen und nicht autark laufen, lassen sich Effizienzeinbu\u00dfen oder Ausf\u00e4lle h\u00e4ufig erst auf der Strom- oder Gasrechnung erkennen. Mit zwei ELV-AM-PT-Modulen k\u00f6nnen Sie die Leistung Ihrer Anlage pr\u00e4zise \u00fcberwachen, die Effizienz bewerten und den Betrieb optimieren.<\/p>\n\n\n\n

Aufbau und Konfiguration<\/h2>\n\n\n\n

Stecken Sie zuerst die beiden ben\u00f6tigten ELV-AM-PT Module auf die Sensor-Base auf. Damit die Base die Module unterscheiden kann, \u00e4ndern Sie bei einem der Module die I2<\/sup>C-Adresse mittels der L\u00f6tjumper auf der Unterseite. Befestigen Sie die passenden Anlegef\u00fchler \u2013 ohne Eingriff in das Rohrsystem \u2013 an der Vorlauf- und R\u00fccklaufleitung des Solarkreislaufs und verbinden Sie diese mit den Anschlussklemmen der jeweiligen PT-Module. Nun k\u00f6nnen Sie das Basismodul, wie oben beschrieben, in Ihr individuelles \u00d6kosystem einbinden. Wurden die Sensoren und Messkan\u00e4le richtig konfiguriert, sind die Messwerte des Hin- und R\u00fccklaufs bereits sichtbar. Um aus den Messungen aussagekr\u00e4ftige Daten zu erhalten, bietet sich eine Automatisierung an: Erstellen Sie hierf\u00fcr ein kleines Programm, das bei jeder Aktualisierung der Temperaturwerte die Differenz berechnet (Vorlauftemperatur \u2013 R\u00fccklauftemperatur) und in eine passende Variable schreibt. An einem sonnigen Tag sollte die Differenz einen bestimmten Wert (z.\u00a0B. 15\u00a0\u00b0C) \u00fcberschreiten. Bleibt diese dauerhaft darunter, obwohl die Sonne scheint (was z.\u00a0B. durch einen ELV-AM-ORS<\/span> gepr\u00fcft werden kann), k\u00f6nnte ein Problem vorliegen (z.\u00a0B. defekte Pumpe, Luft im System etc.). Die CCU oder andere L\u00f6sungen k\u00f6nnen Ihnen in diesem Fall eine Benachrichtigung anzeigen oder Sie nutzen das Farbsignal eines HmIP-BSL Markenschalters als Hinweis.

Des Weiteren haben Sie die M\u00f6glichkeit, die Umw\u00e4lzpumpe (angeschlossen an einen passenden Schaltaktor) nur dann einzuschalten, wenn die Kollektortemperatur (Vorlauf) deutlich h\u00f6her ist als die Temperatur im W\u00e4rmespeicher. So vermeiden Sie, dass sich der Speicher bei geringer W\u00e4rmeeinwirkung \u00fcber den Kollektor wieder abk\u00fchlt.<\/p>\n\n\n\n

Die Backofentemperatur st\u00e4ndig \u00fcberwachen
<\/strong>\u201eHeizen Sie den Backofen auf 220 \u00b0C vor.\u201c Wir alle kennen diese Aufforderung aus Rezepten und Kochanleitungen. Nat\u00fcrlich hat man im Laufe der Zeit ein ungef\u00e4hres Gef\u00fchl daf\u00fcr entwickelt, wie lange der Ofen braucht, um eine bestimmte Temperatur zu erreichen. Doch dann gibt es diese Tage, an denen eine andere Aufgabe dazwischenkommt, und schon heizt der Ofen viel zu lange vor. Dank der Temperaturbest\u00e4ndigkeit vieler weitverbreiteter PT-Sensoren lassen sich auch die hohen Backofentemperaturen messen. Hat der Backofen die gew\u00fcnschte Temperatur erreicht, k\u00f6nnen Sie sich von \u00fcberall aus benachrichtigen lassen, ohne das kleine L\u00e4mpchen st\u00e4ndig im Blick zu behalten.<\/p>\n\n\n\n

Die Gefriertruhe immer im Blick
<\/strong>Nichts ist \u00e4rgerlicher, als ein versehentlich aufgetauter Inhalt einer Gefriertruhe. Ist die K\u00fchlkette der tiefgefrorenen Lebensmittel einmal unterbrochen, k\u00f6nnen diese meist nur noch entsorgt werden. Dieser Prozess passiert aufgrund der Ger\u00e4te-Isolation nur schleichend und wird vom herk\u00f6mmlichen Messequipment erst sp\u00e4t erkannt. PT-Sensoren bieten hier eine pr\u00e4zise und \u00fcberlegene Abhilfe ohne gro\u00dfe Messschwankungen, die sich zudem hervorragend f\u00fcr extreme Umgebungsbedingungen eignen. Die Sensoren lassen sich ohne Bedenken dauerhaft hohen Minusgraden aussetzen, ohne dass die Genauigkeit darunter leidet.<\/p>\n\n\n\n

Die Lufttemperatur pr\u00e4zise ermitteln
<\/strong>Nat\u00fcrlich eignet sich das ELV-AM-PT zur genauen und zuverl\u00e4ssigen Ermittlung in allen m\u00f6glichen Smart-Home-Bereichen und weit dar\u00fcber hinaus. Eine der n\u00fctzlichsten Temperaturen ist dabei die Lufttemperatur innen und au\u00dfen. PT100\/1000-Sensoren eignen sich nicht nur aufgrund der hohen linearen Messpr\u00e4zision (siehe Bild 3)<\/mark> f\u00fcr diesen Anwendungsfall, sie sind au\u00dferdem deutlich weniger an f\u00e4llig f\u00fcr St\u00f6rfaktoren wie direkte Sonneneinstrahlung oder witterungsbedingten Zerfall. Auch f\u00fcr diesen Anwendungsbereich gibt es extra zugeschnittene Lufttemperatur- oder Raumpendeltemperaturf\u00fchler, die verl\u00e4ssliche Ergebnisse liefern. Mit entsprechenden Platinsensoren ist auch ein dauerhafter Einsatz in Gartenpools oder Teichen m\u00f6glich.<\/p>\n\n\n\n

Funktionsweise von Platinwiderst\u00e4nden<\/h2>\n\n\n\n
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Bei Platin-Messwiderst\u00e4nden<\/a>, wie den am h\u00e4ufigsten verwendeten PT100 oder PT1000, handelt es sich um typische Kaltleiter. Das bedeutet, dass der Widerstandswert mit steigender Temperatur zunimmt und mit fallender abnimmt. Die Zahl in der Kurzbezeichnung steht f\u00fcr den in DIN EN 60751 genormten Widerstandswert bei 0 \u00b0C. Die genauen Temperaturen sind dabei abh\u00e4ngig vom Temperaturkoeffizienten \u03b1, der wiederum abh\u00e4ngig von der Reinheit und Beschaffenheit des Materials ist. Der Koeffizient des hier gezeigten PT100<\/a> (Bild 3)<\/mark> l\u00e4sst sich aus den Widerstandswerten bei 0 \u00b0C und 100 \u00b0C berechnen:<\/p>\n\n\n\n

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Bild 3: PT100 nach DIN EN 60751<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Somit handelt es sich um einen typischen Alpha-385-Sensor nach DIN EN 60751. Durch die in Bild 4<\/mark> angesprochene Linearit\u00e4t l\u00e4sst sich bereits mit diesem Wert eine relativ genaue Ann\u00e4herung erstellen. Als Beispiel wird der Widerstandswert des Sensors bei 150 \u00b0C bestimmt:<\/p>\n\n\n\n

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Bild 4: Gemessene Widerstand-Temperatur-Kennlinie des Sensors PT100<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Dies entspricht einer absoluten Abweichung von 0,455 \u03a9 zum Datenblattwert. Deutlich genauer ist eine Ann\u00e4herung zweiten Grades, die sich auch f\u00fcr Temperaturen \u00fcber 100 \u00b0C sehr gut eignet und nach der zuvor genannten Norm folgenderma\u00dfen berechnet wird:<\/p>\n\n\n\n

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Dies entspricht nur noch einer Abweichung von 0,017 \u03a9. Bei Temperaturen unter 0 \u00b0C wird h\u00e4ufig ein weiterer Koeffizient hinzugef\u00fcgt:<\/p>\n\n\n\n

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Bei a, b und c handelt es sich hier um materialspezifische Konstanten. Diese Callendar-Van-Dusen-Gleichung beschreibt den negativen Temperaturverlauf sehr akkurat. Deutlich komplexer ist es, diese Gleichung nach der Temperatur aufzul\u00f6sen, und diese anhand des gemessenen Widerstands zu ermitteln. Hierf\u00fcr kommt ein 8-Bit-Coprozessor von STMicroelectronics zum Einsatz, der direkt mit auf das Applikationsmodul integriert wurde, doch dazu sp\u00e4ter mehr.<\/p>\n\n\n\n

Leitungskompensation<\/h2>\n\n\n\n

Da die Temperatur wie beschrieben vom Widerstandswert abh\u00e4ngt, k\u00f6nnen Leitungswiderst\u00e4nde vom Sensor zum IC und zur\u00fcck das Ergebnis verf\u00e4lschen (0,4 \u03a9 = 1 \u00b0C). Um dem entgegenzuwirken, wurden unterschiedliche Methoden zur Leitungskompensation entwickelt, die sich in der Anzahl der Adern widerspiegeln. Bei Sensoren mit zwei Adern kann keine Kompensationen vorgenommen werden. Kommt eine dritte Ader hinzu, bietet sich bereits eine sehr genaue Kompensationsm\u00f6glichkeit. \u00dcber die dritte Leitung wird der Spannungsabfall zwischen der Sensorspitze und dem Kabelanfang gemessen. Aus diesem Wert l\u00e4sst sich dann der Widerstand einer Leitung ableiten. Da sich sowohl Hin- als auch R\u00fcckleiter bei selben Bedingungen sehr \u00e4hnlich verhalten, wird der Wert auch auf die R\u00fcckleitung \u00fcbertragen. Die beste Kompensationsm\u00f6glichkeit bieten jedoch Sensoren mit vier Adern. \u00dcber zwei der Leitungen flie\u00dft der Messstrom, w\u00e4hrend \u00fcber die anderen der Spannungsfall bestimmt wird. Da der AD-Wandler wie alle Spannungsmessger\u00e4te einen sehr hohen Innenwiderstand hat, flie\u00dft so gut wie kein Strom \u00fcber die beiden Messleitungen. Daher entspricht die gemessene Spannungsdifferenz ausschlie\u00dflich dem Spannungsabfall am Platinwiderstand. Bild 5<\/mark> zeigt den prinzipiellen Aufbau von 2-, 3- und 4-Draht-PT-Sensoren.<\/p>\n\n\n\n

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Bild 5: Aufbau eines PT-Sensors mit unterschiedlicher Aderanzahl. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Vielf\u00e4ltige Einsatzzwecke<\/h2>\n\n\n\n

Doch was unterscheidet PT-Sensoren von herk\u00f6mmlichen Temperatursensoren? Neben der einfachen Auswertung und Datenverarbeitung bieten PT-Sensoren weitere vielf\u00e4ltige Einsatzm\u00f6glichkeiten. Wie beschrieben, h\u00e4ngt die Genauigkeit stark mit dem verwendeten Typ und der Anzahl der Adern zusammen. Wenn eine geeignete Kompensation stattfindet oder der Leitungswiderstand nur gering ins Gewicht f\u00e4llt, \u00fcbertrifft die Genauigkeit andere Sensoren bei weitem. Die zul\u00e4ssige Abweichung berechnet sich nach DIN EN 60751 f\u00fcr Sensoren der Klasse A wie folgt: \u00b1(0,15 + 0,002*|t|)\u00b0C.<\/p>\n\n\n\n

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Bei 20 \u00b0C entspricht dies einer maximalen Abweichung von \u00b10,19 \u00b0C, die in der Regel jedoch deutlich geringer ausf\u00e4llt. Durch die einheitliche Normierung lassen sich die Werte zweier Sensoren zudem hervorragend vergleichen. Zudem k\u00f6nnen PT-Sensoren auch bei extremeren Bedingungen verwendet werden. So lassen sich geeignete Ausf\u00fchrungen ohne Probleme bei Temperaturen von -200 \u00b0C bis \u00fcber 800 \u00b0C einsetzen, was v\u00f6llig neue M\u00f6glichkeiten er\u00f6ffnet. Die von uns unterst\u00fctzte Obergrenze liegt bei 600 \u00b0C, wobei auch hier noch sehr genaue Messwerte gew\u00e4hrleistet werden k\u00f6nnen. Auch bei der Bauform ist man alles andere als eingeschr\u00e4nkt. Im Laufe der Zeit haben sich unterschiedlichste Ausf\u00fchrungen etabliert, darunter Rohranlege-, Flansch-, Magnet- oder Lufttemperatur-F\u00fchler, die eine einfache Montage f\u00fcr vielf\u00e4ltige Einsatzzwecke erm\u00f6glichen (Bild 6)<\/mark>.
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Bild 6: Verschiedene PT-Sensoren f\u00fcr unterschiedliche Einsatzzwecke <\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Schaltungsbeschreibung<\/h2>\n\n\n\n

Das Herzst\u00fcck der Schaltung (Bild 7)<\/mark> ist der Spezial-IC MAX31865<\/a> von Analog Devices. Dieser ist darauf ausgelegt, den feinen, temperaturabh\u00e4ngigen Widerstandswert eines Platin-Sensors in einen digitalen Wert umzusetzen. Hierf\u00fcr ben\u00f6tigt der IC aber einen Referenzwert, der mittels Pr\u00e4zisionswiderstand ermittelt wird. Damit der gesamte Messbereich von -200 \u00b0C bis +600 \u00b0C abgebildet werden kann, sollte der Referenzwiderstand ungef\u00e4hr dem 4-fachen des Sensors bei 0 \u00b0C entsprechen. Folglich muss der Wert zwischen 400 \u03a9 und 4 k\u03a9 variieren k\u00f6nnen, damit sowohl PT100- als auch PT1000-Sensoren unterst\u00fctzt werden.<\/p>\n\n\n

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