Temperaturfühler und Temperatursensoren by WIKA
WIKA zählt seit vielen Jahren zu den führenden Herstellern von hochwertigen industriellen Temperaturmessgeräten. Nutzen Sie die Temperaturmessgeräte von WIKA zur Temperaturmessung und Temperaturüberwachung ihrer Anwendungen. Unsere Erfahrung und unser Know-how in der Herstellung von Temperatursensoren zeichnen uns aus. Temperaturfühler in der industriellen Temperaturmesstechnik teilen sich bei WIKA in erster Linie in folgende Gruppen auf:
Was ist ein Temperaturfühler und wie funktioniert er?
Der Begriff Temperaturfühler, auch Thermofühler genannt, beschreibt bei elektrischen Thermometern eine Einheit aus einem oder mehreren Temperatursensoren und einer einsatzspezifischen Armierung, die z. B. aus
- Anschlusskopf
- Halsrohr
- Schutzrohr oder
- einem Handgriff
bestehen kann.
Der im Temperaturfühler verbaute Sensor übernimmt die eigentliche Temperaturmessung und wandelt die zu messende Temperatur in ein elektrisches Signal um. Temperaturfühler werden sowohl zur Temperaturmessung als auch zur Temperaturüberwachung eingesetzt.
Für welche Zwecke sind Temperaturfühler mit Thermoelementen geeignet?
Temperaturfühler mit Thermoelementen eignen sich ideal, um hohe Temperaturen bis +1.700 °C zu messen. Sie bestehen aus zwei verschiedenen Metallen, die zu einem Thermopaar verbunden sind. Der Verbindungsknoten (Heißstelle) stellt die eigentliche Messstelle des Temperatursensors dar, die Drahtenden werden als Kaltstelle bezeichnet. Bei einer Temperaturänderung an der Messstelle kommt es aufgrund der unterschiedlichen Elektronendichte der Metalle und des Temperaturunterschieds zwischen Heiß- und Kaltstelle zu einer Spannung. Diese ist annähernd proportional zur Temperatur der Messstelle des Temperaturfühlers (Seebeck-Effekt).
Der geringe Durchmesser des Mantel-Thermoelements ermöglicht eine schnellere Ansprechzeit, als bei einem Widerstandsthermometer, sofern der Fühler direkt, d. h. ohne Schutzrohr, in den Prozess eingebaut wird.
Wie funktioniert ein Temperatursensor eines Pt100-/Pt1000-Widerstandsthermometers?
Die Temperatur über einen Temperatursensor wird wie folgt gemessen:
1. Widerstandsmessung über den elektrischen Widerstand
2. Widerstand steigt oder sinkt mit veränderter Temperatur
3. Messung des Widerstandes bestimmt die exakte Temperatur
Ein Pt100-/Pt1000-Widerstandsthermometer hat seine Stärken im unteren und mittleren Temperaturbereich von -196 … +600 °C. In der Industrie werden in erster Linie Temperatursensoren mit Pt100- oder Pt1000-Messwiderständen eingesetzt. Erfasst der Temperatursensor einen Temperaturanstieg, so steigt auch dessen Widerstand (Positive Temperature Coefficient). Der Widerstand eines Pt100-Widerstandsthermometers bei 0 °C liegt bei 100 Ohm, bei einem Pt1000-Widerstandsthermometer bei 1.000 Ohm. Mehr Informationen dazu finden Sie in unserem Video „Wie funktioniert ein Widerstandsthermometer? | Widerstandsthermometer nach IEC 60751“.
Welche Bauformen von Temperaturfühlern gibt es?
Die Einsatztemperatur kann als ein Auswahlkriterium zwischen Thermoelementen oder Widerstandsthermometer (RTD, Resistance Temperature Detector) betrachtet werden. Auch eignen sich Thermoelemente aufgrund ihrer Robustheit für eine Vielzahl an Anwendungen. Widerstandsthermometer zeichnen sich aufgrund ihrer hohen Grundgenaugikeit bei niedrigen (-196 °C) bis mittleren (+600 °C) Temperaturen für industrielle Anwendungen in diesem Mediumstemperaturbereich aus. Der Einsatzbereich von Thermoelementen ist in der Regel von +400 °C bis hin zu 1.700 °C zu sehen. Wie immer, bestätigen auch hier Ausnahmen die Regel.
Elektrische Thermometer werden in verschiedene Kategorien eingeteilt. Das bedeutet, sie werden nicht nur nach bestimmten Industriezweigen, wie z.B. Chemieindustrie, petrochemische Industrie, sterile Verfahrenstechnik (zum Beispiel in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie) oder dem Maschinenbau unterschieden. Es gibt auch unterschiedliche Bauformen wie Kabelfühler, Kompakt- und Miniaturfühler, Thermometer mit Anschlusskopf, Hochtemperaturthermoelemente mit Keramikschutzrohr und viele andere Bauformen.
Hier ein Beispiel für eine Bauform, die nach deren Prozess-Kontaktierung benannt ist: Oberflächenfühler
Für die nicht-invasive Messung der Temperatur an Oberflächen von Behältern oder Rohren eignen sich Oberflächenfühler. Sie sind als Widerstandsthermometer (TR50) oder Thermoelemente (TC50) ausgelegt. Beide Varianten sind auch mit Explosionsschutz lieferbar.
Oberflächenthermometer zeichnen sich durch ihre problemlose (auch nachträgliche) Installation ohne Schutzrohr aus. Der Prozess muss zur Montage dieser Bauformen in der Regel nicht gestoppt oder gar geöffnet werden. Der Anbau an Behälter erfolgt durch einen angeschweißten oder angeschraubten Kontaktblock, der den Temperaturfühler enthält. Für die Befestigung an Rohrleitungen eignet sich eine Variante mit Spannband. Als weitere Prozessanschlüsse stehen zentrisch gebohrte Unterlegscheiben und metallische Anschweißbleche zur Verfügung. Für besondere Umgebungsbedingungen werden die Anschlussleitungen der Oberflächenthermometer mit speziellen Isolationsmaterialien geliefert. Das Kabelende ist anschlussfertig oder mit montiertem Stecker (optional) oder mit Feldgehäuse ausgeführt.
Was ist die Bedeutung von Zonen im Explosionsschutz?
Gase:
Zone 0 (Kategorie 1): permanente oder langzeitige Explosionsgefahr
Zone 1 (Kategorie 2): gefährliche Atmosphäre tritt gelegentlich auf
Zone 2 (Kategorie 3): explosionsfähige Atmosphäre tritt nur selten, und dann nur kurzzeitig auf
Stäube:
Zonen 20 ...
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