Entscheidungshilfe für den Kauf eines Temperatursensors

Ein Sensor mit Thermoelement basiert auf dem Seebeck-Effekt. Er basiert auf zwei Drähten verschiedener Metalle, die an ihrem Ende zusammengeschweißt sind (Heißschweißen). Durch das Verbinden der beiden verbleibenden Enden, der Referenzschweißungen genannt, mit einem Voltmeter wird eine elektrische Spannung in dem Augenblick gemessen, wenn sich die Temperatur der Schweißnaht von der der Referenzschweißungen unterscheidet.

Es gibt verschiedene Arten von Thermoelementen, die unterschiedlichen Metallpaaren entsprechen. Jedes Metallpaar verfügt über einen eigenen Messbereich:

Der Vorzug eines bestimmten Thermoelementtyps vor einem anderen hängt stark vom Temperaturbereich ab, in dem es eingesetzt wird, aber auch von der Art der Umgebung:

• E: Empfohlen für oxydierende oder durchgängig reaktionsträge Umgebungen.
• J: Für luftleere, reduzierende oder reaktionsträge Räume.
• K: Empfohlen für oxydierende oder durchgängig neutrale Umgebungen.
• N: Kann in Anwendungen verwendet werden, in denen die Elemente vom Typ K Lebenszeitprobleme aufweisen.
• T: Verwendbar in oxydierenden, reduzierenden oder reaktionsträgen Atmosphären sowie in luftleeren Umgebungen. Unterliegt nicht der Korrosion.
• R & S : Empfohlen für hohe Temperaturen. Müssen in einem nicht-metallischen Schutzrohr und Isolierern aus Keramik geschützt werden. Der R-Typ wird in der Industrie verwendet, der S-Typ im Labor.
• B: Identisch mit R&S, kann jedoch höhere Temperaturen messen.

Vorteile:

• Festigkeit und Stabilität bei hohen Temperaturen.
• Zahlreiche verschiedene Möglichkeiten für Durchmesser und Ausmaße
• Messung am Endstück bei der Heißschweißstelle.
• sehr kurze Antwortzeit
• preisgünstig

NACHTEILE

• geringere Präzision als andere Technologien
• kostspielige Verkabelung, Kompensierung des Kaltschweißens erforderlich
• schwaches elektrisches Signal

Ein Temperatursensor mit Widerstand, oftmals auch RTD genannt, ist ein Kontaktsensor. Er nutzt die Widerstandsschwankungen eines Metalls (Platine, Kupfer, Nickel oder Wolfram) entsprechend der Temperatur. Dieser Sensortyp verwendet mehrere Metalle, die unterschiedliche Temperaturbereiche bieten:

• Platin: -200 °C bis 600 °C
• Kupfer: -190 °C bis 150 °C
• Nickel: -60 °C bis 180 °C
• Wolfram: -100 °C à 1400 °C

Das für Temperatursensoren mit Widerstand am häufigsten verwendete Metall ist Platin, und dies auf Grund seiner interessanten Temperaturspanne. In diesem Fall spricht man von einem Temperatursensor mit Platin-Widerstand. Die bekanntesten sind der Pt100 (mit einem Widerstand von 100 Ohm bei 0 °C) und der Pt1000 (mit einem Widerstand von 1 000 Ohm bei 0 °C). Der Pt1000 bietet eine höhere Präzision und eine bessere Toleranz für große Kabellängen als der Pt100.

Im Vergleich zu den Thermoelementen bieten die Sensoren mit Widerstand eine größere Präzision und die Antwort mit der größten Linearität. Sie erbringen gleichmäßigere Messungen und verfügen über ein breites Temperaturspektrum. Ihre Antwortzeit ist jedoch länger und ihre Empfindlichkeit weniger gut.

Thermistoren sind eine andere Form von Sensoren aber mit einem Widerstand. Sie nutzen die Schwankungen des Widerstandes aus Metalloxyden entsprechend der Temperatur. Es gibt zwei Typen von Thermistoren : die NTC (Negative Temperature Coefficients), die eine eher regelmäßige negative Widerstandsvariation haben, und die PTC (Positive Temperature Coefficients), die über einen engen Temperaturbereich eine plötzliche positive Widerstandsvariation aufzeigen. Thermistoren haben eine schnelle Antwortzeit und sind preisgünstig, aber sie sind relativ anfällig und ihr Messbereich ist deutlich begrenzter als bei den anderen Sensor-Technologien.

Ein Infrarot-Temperatursensor misst die Strahlung einer Oberfläche im Infrarotbereich, um daraus die Temperatur der Oberfläche abzuleiten. Der Hauptvorteil dieses Sensortyps besteht darin, dass er fernbedient arbeitet, ohne jeden Kontakt mit der angepeilten Oberfläche.

Die Antwortzeit dieser Sensoren ist sehr kurz; im Gegensatz zu den Kontaktsensoren müssen sie sich nicht in ein thermisches Gleichgewicht bringen (dieselbe Temperatur). Diese Sensoren können somit Messungen an bewegten Objekten durchführen, z.B. an einer Produktionslinie, an Objektem mit schwierigem Zugriff im Inneren eines Ofens usw.

Sie können jedoch nur die Oberflächentemperatur des Zielobjektes messen, und die Messung kann vom Zustand dieser Oberfläche (Staub) und der Atmosphäre auf dem optischen Weg zwischen Sensor und Ziel (Staub, Feuchtigkeit, Verbrennungsgas etc.) abhängig sein.