Was ist ein Temperaturfühler?
Als Temperaturfühler werden in Industrie und Elektronik Bauteile bezeichnet, die über die Messung von elektrischen Signalen Temperaturen bestimmen. Alternative Bezeichnungen sind Wärmefühler oder Temperatursensor. Ein Temperaturfühler dient der Temperaturmessung, um zu gewährleisten, dass Prozesse innerhalb von erwünschten Temperaturbereichen ablaufen. Er ist damit für die Sicherheit von Anwendungen und Prozessen von zentraler Bedeutung. Die Messinstrumente haben den Vorteil, dass sie auch bei extremer Hitze, in Gefahrenbereichen oder unzugänglichen Messpunkten einsetzbar sind. Temperaturfühler werden häufig in integrierten Schaltungen verbaut und kommen in vielen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Typische Branchen und Arbeitsfelder sind: Die Lebensmittel verarbeitende Industrie, medizinische Geräte, die Handhabung und Kontrolle von Chemikalien, die HLK-Umgebungssteuerung uvm. In Fahrzeugen überwachen Temperaturfühler, was im Motorbereich abläuft. Hierzu gehört beispielsweise die Kontrolle der Kühlmittel, der Ansaugluft oder der Zylinderkopftemperatur.
Typen von Temperaturfühlern
Es können zwei Haupttypen von Temperaturfühlern unterschieden werden: berührungslose Temperaturfühler und solche mit Kontakt. Zu den berührenden Temperaturfühlern werden Thermoelemente und Thermistoren gezählt. Messgeräte dieser Bauweise kommen in direkten Kontakt mit dem zu messenden Objekt. Berührungslose Temperaturfühler messen dagegen die abgegebene Wärmestrahlung, um die jeweilige Temperatur der Messumgebung zu bestimmen. Dieser Typ der Temperaturfühler ermittelt die Temperatur entsprechend mit einer gewissen Distanz zum Messmedium. Sie wird aus diesem Grund häufig in explosionsgefährdeten Umgebungen und Bereichen eingesetzt.
Thermoelemente als Temperaturfühler
Ein Thermoelement wird grundsätzlich aus zwei unterschiedlichen Metallen gebildet, die in einer elektrischen Verbindung stehen. Durch die Relation zwischen einer Referenztemperatur (Anschluss A) und der Messtemperatur (Anschluss B) wird die Temperatur ermittelt. Das Verfahren kann wie folgt beschrieben werden: Wenn durch eine Temperaturdifferenz eine temperaturabhängige Spannung erzeugt wird (Seebeck-Effekt), kann diese Spannung in einen Temperaturwert umgerechnet werden. Solche Thermoelemente als Temperaturfühler werden häufig in Industrie und Gewerbe verwendet, weil sie preiswert, robust und zuverlässig sind. Zudem wird keine Batterie benötigt und der Temperaturfühler kann in einem breiten Temperaturspektrum betrieben werden. Thermoelemente als Temperaturfühler können Temperaturen von 2750°C und über einen kurzen Zeitraum bis zu 3000°C standhalten. Im Kältebereich liegt die maximale untere Temperaturgrenze bei ca. -250°C.
Allgemeine Informationen zu Thermoelementen als Temperaturfühler
Thermoelemente als Temperaturfühler reagieren im Vergleich zu Widerstandsthermometern schneller auf Temperaturänderungen. Sie können aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Häufig verwendete Materialien sind Platin, Silizium und Keramik.
Beim Einsatz von Thermoelementen als Temperaturfühler müssen einige Faktoren berücksichtigt werden. Der Anwender muss gewährleisten, dass kein Wärmefluss zwischen dem Objekt und dem Thermoelement stattfindet. Zudem zu berücksichtigen ist: Ein Thermoelement als Temperaturfühler kann nach einer gewissen Betriebszeit Temperaturmessfehler anzeigen. Gründe hierfür sind: Die Isolation der Leiter büßt mitunter ihre Festigkeit ein, dies kann durch Feuchtigkeit oder extreme thermische Bedingungen erzeugt werden. Chemikalien in der Umgebung, eine vorhandene Kernstrahlung oder unterschiedliche mechanische Störungen können ebenfalls zu Temperaturmessfehlern führen. Da solche Temperaturfühler elektrische Leiter darstellen, dürfen sie nicht mit Energiequellen in Berührung kommen.