Temperaturfühler by WIKA
WIKA zählt seit vielen Jahren zu den führenden Herstellern von hochwertigen industriellen Temperaturmessgeräten. Unsere Erfahrung und unser Know-how in der Herstellung von Temperaturfühlern zeichnen uns aus.
Was ist ein Temperaturfühler?
Der Begriff Temperaturfühler 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 Messung und wandelt die zu messende Temperatur in ein elektrisches Signal um.
Temperaturfühler in der industriellen Temperaturmesstechnik teilen sich bei WIKA in erster Linie in folgende Gruppen auf:
Temperaturfühler eines Thermoelements
Temperaturfühler mit Thermoelementen eignen sich zur Messung von höheren Temperaturen bis +1.700 °C.
Thermoelemente bestehen aus zwei unterschiedlichen Metallen, die zu einem Thermopaar verbunden sind. Der Verbindungsknoten (Heißstelle) stellt die eigentliche Messstelle des Temperaturfühlers 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 Mantelthermoelements eines Temperaturfühlers ermöglicht eine schnellere Ansprechzeit, als sie bei einem Widerstandsthermometer möglich ist.
Temperaturfühler eines Pt100-/Pt1000-Widerstandsthermometers
Ein Widerstandsthermometer hat seine Stärken im unteren und mittleren Temperaturbereich von -200 … +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.
Bauformen der Messwiderstände in Temperaturfühlern
Grundsätzlich werden zwei Bauformen von Messwiderständen in Temperaturfühlern unterschieden: Dünnschicht-Messwiderstände (Thin-Film) und drahtgewickelte Messwiderstände (Wire Wound). Die Vorteile von Dünnschicht-Messwiderständen sind die kleine Baugröße und eine hohe Vibrationsfestigkeit bei entsprechendem Aufbau des Temperaturfühlers. Dünnschicht-Messwiderstände stellen mittlerweile die Sensor-Standardbauform dar, sofern sie nicht aufgrund des Temperaturbereiches ausgeschlossen werden (Messbereiche für Genauigkeitsklasse B des Temperaturfühlers: Dünnschicht-Messwiderstand -50 … +500 °C, drahtgewickelter Messwiderstand -200 … +600 °C).
Oberflächenthermometer für Behälter und Rohrleitungen
Für die kontaktlose Messung der Temperatur an Oberflächen von Behältern oder Rohren eignen sich Oberflächenthermometer. Sie sind als Widerstandsthermometer (TR50) oder Thermoelemente (TC50) ausgelegt. Letztere erlauben eine exakte Messung von extremen Temperaturen zwischen -40 bis +1.200 °C. Beide Varianten sind auch mit Explosionsschutz lieferbar.
Oberflächenthermometer zeichnen sich durch ihre problemlose Installation ohne Schutzrohr aus. 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.
Wie groß ist der Messfehler bei einem Pt100 eingebaut in eine MI-Leitung mit Cu-Innenleitern in 2-Leiterschaltung verursacht durch den Innenleitungswiderstand?
D=3 mm : 0,28 Ohm/m = 0,7 K/m (Messfehler)
D=6 mm : 0,1 Ohm/m = 0,25 K/m (Messfehler)
(D=Außendurchmesser der MI-Leitung)
