Temperatur


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Temperatursensor

Arten von Temperatursensoren:

  • Thermostat (Temperaturschalter)
  • RTD
  • Thermoelement

Temperatursensoren messen die Menge an Wärmeenergie oder sogar Kälte, die von einem Objekt oder System erzeugt wird, so dass wir eine physikalische Änderung dieser Temperatur "fühlen" oder erkennen können, was zu einem analogen oder digitalen Ausgang führt.

Es gibt viele verschiedene Arten von Temperatursensoren, die je nach Anwendung unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Ein Temperatursensor besteht aus zwei grundlegenden physikalischen Typen:

Kontakt-Temperatursensoren

Diese Art von Temperatursensoren müssen in physischem Kontakt mit dem zu erfassenden Objekt stehen und mittels Leitung Temperaturänderungen überwachen. Sie können zur Erkennung von Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen über einen weiten Temperaturbereich eingesetzt werden.

Kontaktlose Temperatursensoren

Diese Art von Temperatursensoren nutzen Konvektion und Strahlung, um Temperaturänderungen zu überwachen. Sie können verwendet werden, um Flüssigkeiten und Gase zu erkennen, die bei Erwärmung und Kälte in Konvektionsströmen zum Boden strahlen oder um die von einem Objekt übertragene Strahlungsenergie in Form von Infrarotstrahlung (der Sonne) zu erfassen.

Die beiden Grundtypen von kontaktbehafteten oder sogar berührungslosen Temperatursensoren lassen sich ebenfalls in die folgenden drei Gruppen von Sensoren, elektromechanische, Widerstands- und elektronische Sensoren, unterteilen. Die gängigsten sind unten aufgeführt.

Der Thermostat

Der Thermostat ist ein elektromechanischer Temperaturfühler oder -schalter, der im Wesentlichen aus zwei verschiedenen Metallen wie Nickel, Kupfer, Wolfram, Aluminium usw. besteht, die zu einem Bimetall zusammengeschichtet sind. Die unterschiedlichen linearen Ausdehnungsraten der beiden verschiedenen Metalle führen zu einer mechanischen Biegebewegung, wenn das Bimetall der Wärme ausgesetzt ist.

Der Bimetallstreifen selbst kann als elektrischer Schalter oder als mechanische Schaltersteuerung verwendet werden. Diese Art von Temperaturschalter wird häufig zur Steuerung von Warmwasser-Heizelementen in Kesseln, Öfen, Warmwasserspeichern und Kühlsystemen eingesetzt.

Der Thermistor

Ein Thermistor ist eine spezielle Art von Widerstand, der seinen Widerstand ändert, wenn er Temperaturschwankungen ausgesetzt ist.

Thermistoren bestehen in der Regel aus keramischen Materialien wie Nickeloxiden, Mangan oder Kobalt, die mit Glas beschichtet sind und diese leicht beschädigen können. Ihr Hauptvorteil ist ihre Reaktionsgeschwindigkeit auf Temperaturschwankungen, Genauigkeit und Wiederholbarkeit.

Die meisten Thermistortypen haben einen negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes (NTC), was bedeutet, dass ihr Widerstandswert mit steigender Temperatur sinkt, und natürlich gibt es einige, die einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC) haben, in dem Sinne, dass ihr Widerstandswert mit steigender Temperatur steigt.

Resistive Temperature Detectors (RTD).

Der elektrische Widerstandsthermometer oder RTDs sind Präzisions-Temperatursensoren aus hochreinen leitfähigen Metallen wie Platin, Kupfer oder Nickel, die in eine Spule gewickelt sind und deren elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit von der Temperatur ähnlich dem des Thermistors ändert. Dünnfilm-RTDs sind ebenfalls erhältlich. Diese Sensoren bestehen aus einer dünnen Schicht Platinpaste, die auf ein weißes Keramiksubstrat aufgebracht wird.

Resistive Temperatursensoren haben positive Temperaturkoeffizienten (PTC), aber im Gegensatz zum Thermistor ist ihr Ausgang extrem linear, was zu sehr genauen Temperaturmessungen führt.

Die gängigsten Arten von RTD's bestehen aus Platin und werden als Platin-Widerstandsthermometer oder PRT's bezeichnet, wobei der Pt100-Sensor mit einem Standardwiderstand von 100Ω bei 0C am häufigsten ist.

Das Thermoelement

Das Thermoelement ist bei weitem der am weitesten verbreitete Typ aller Arten von Temperatursensoren. Thermoelemente sind beliebt wegen ihrer Einfachheit, Benutzerfreundlichkeit und Reaktionsgeschwindigkeit auf Temperaturschwankungen, insbesondere aufgrund ihrer geringen Größe. Thermoelemente haben auch den größten Temperaturbereich aller Temperatursensoren von 200C bis weit über 2000C.

Thermoelemente sind thermoelektrische Sensoren, die im Wesentlichen aus zwei Knoten aus zwei verschiedenen Metallen, wie Kupfer und Konstantan, bestehen, die miteinander verschweißt oder verschweißt werden. Ein Knoten wird auf einer konstanten Temperatur, dem Referenzpunkt (kalt), gehalten, während der andere auf dem Messpunkt (warm) gehalten wird. Wenn die beiden Knoten unterschiedliche Temperaturen aufweisen, wird über dem Knoten eine Spannung aufgebaut, mit der die Temperatur gemessen wird.