Die Auswahl eines Temperatursensors für Ihre Anwendung kann eine überwältigende Aufgabe sein. Der Messbereich der Sensoren auf dem Markt ist größer denn je, und wenn Sie sich mit Kalibrierungen nicht auskennen, kann man sich leicht verloren fühlen.
In diesem Artikel werden die Unterschiede zwischen den drei wichtigsten Arten von Temperatursensoren erläutert: Thermoelemente, RTDs und Thermistoren. Nach der Lektüre werden Sie die Vor- und Nachteile der einzelnen Typen verstehen und wissen, wie Sie sie unterscheiden können.
Mit diesem neuen Wissen können Sie dann den für Ihre Anwendung am besten geeigneten Temperatursensor auswählen.
Drei Arten von Temperatursensoren
Wie alle Technologien haben sich auch Temperatursensoren im Laufe der Jahre erheblich weiterentwickelt. Heute werden in der Industrie drei Haupttypen verwendet.
Thermoelemente
Ein Thermoelement verwendet zwei Metalldrähte, um eine Spannung zu erzeugen, die proportional zur Temperatur an der Verbindungsstelle zwischen den beiden Drähten ist. Es gibt viele spezialisierte Arten von Thermoelementen – sie können verschiedene Metalle kombinieren, um unterschiedliche Eigenschaften und Messbereiche zu messen, und spezielle Kalibrierungen vornehmen.Lesen Sie hier mehr über Thermoelemente.
Widerstandsthermometer (RTDs)
Ein RTD-Sensor misst die Temperatur anhand der Widerstandsänderungen in einem Metallwiderstand im Inneren. Die beliebtesten RTDs, sogenannte PT100-Sensoren, verwenden Platin und haben einen Widerstand von 100 Ohm bei 0 °C.Lesen Sie hier mehr über PT100-Sensoren.
Thermistoren
Ein Thermistor ähnelt einem RTD, enthält jedoch anstelle von Metall einen Keramik- oder Polymerwiderstand.Lesen Sie hier mehr über Thermistoren
| Sensor-Typ | Thermistor | RTD | Thermoelement |
|---|---|---|---|
| Messbereich (typisch) | -100 bis 325 °C | -200 bis 650 °C | 200 bis 1750 °C |
| Genauigkeit (typisch) | 0,05 bis 1,5 °C | 0,1 bis 1 °C | 0,5 bis 5 °C |
| Langzeitstabilität bei 100 °C | 0,2 °C/Jahr | 0,05 °C/Jahr | Variabel |
| Linearität | Exponentiell | Ziemlich linear | Nicht linear |
| Erforderliche Leistung | Konstante Spannung oder Stromstärke | Konstante Spannung oder Stromstärke | Eigenversorgung |
| Ansprechzeit | Schnell 0,12 bis 10 s | Im Allgemeinen langsam 1 bis 50 s | Schnell 0,10 bis 10 s |
| Anfälligkeit für elektrische Störungen | Selten anfällig Nur hoher Widerstand | Selten anfällig | Anfällig / Kaltstellenkompensation |
| Kosten | Niedrig bis mäßig | Hoch | Niedrig |
Vergleich von Thermoelementen, RTDs und Thermistoren
Die Eignung der einzelnen Sensortypen hängt von Ihren Anwendungen ab. Es ist daher unmöglich zu sagen, welcher Typ insgesamt am besten geeignet ist. Die wichtigsten Vor- und Nachteile der einzelnen Sensoren sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.
| Sensor-Typ | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
| Thermoelement | Messbereich Eigenstromversorgung Keine Eigenerwärmung Robust | Kaltstellenkompensation Genauigkeit Stabilität TC-Verlängerungskabel |
| RTD | Genauigkeit Stabilität Linearität | Leitungswiderstandsfehler Ansprechzeit Vibrationsfestigkeit Größe |
| Thermistor | Empfindlichkeit Genauigkeit Kosten Robustheit Hermetische Abdichtung Oberflächenmontage | Linearität Eigenerwärmung Enge Messbereiche |
Typische Anwendungsfälle für jeden Sensortyp
Ich habe bereits mehrfach darauf hingewiesen, dass der Temperatursensor entsprechend Ihrer Anwendung ausgewählt werden sollte. Viele Anwendungen können mit mehr als einem Sensor bedient werden.
Lassen Sie uns zum Abschluss die Vorteile der Auswahl bestimmter Typen in verschiedenen Situationen zusammenfassen.
Thermocouples
Thermocouples are the most commonly used temperature sensors in industry. There are many reasons for this.- Vibrationsfest: Erstens sind Thermoelemente der robusteste Sensor. Sie sind einfach aufgebaut, wodurch Thermoelemente vibrationsfest sind. Lesen Sie unser Whitepaper zu diesem Thema.
- Geringe Kosten: Zweitens sind Thermoelemente kostengünstig und daher die beste Option, wenn mehrere Sensoren in derselben Anwendung benötigt werden. Es gibt bestimmte Anwendungen, bei denen Hunderte oder sogar Tausende gleichzeitig zum Einsatz kommen. Ein Beispiel hierfür ist die thermische Profilierung in der Automobilindustrie.
- Höchste Temperaturen: Thermoelemente sind die einzigen Kontaktsensoren, die hohe Temperaturen messen können. Alles, was über 650 °C liegt, erfordert zur Messung eine Thermoelement-Sonde.
- Schnelle Reaktion: Wenn schließlich eine schnelle Reaktion erforderlich ist, liefert ein Thermoelement mit freiliegender Verbindungsstelle die schnellste Rückmeldung auf Temperaturänderungen.
RTDs
RTDs also offer several unique features and benefits.- Hohe Temperaturen: RTDs eignen sich, wenn bei hohen Temperaturen Genauigkeit erforderlich ist, da sie bis zu 650 °C messen können. Dieser Messbereich ist viel höher als bei Thermistoren.
- Störfestigkeit gegenüber elektrischen Störungen: RTDs bieten nicht nur eine gute Genauigkeit, sondern zeichnen sich auch durch eine hohe Störfestigkeit gegenüber elektrischen Störungen aus. PT100 sind die beste Option für Anwendungen in industriellen Automatisierungsumgebungen, in denen Motoren, Generatoren und andere Hochspannungsgeräte vorhanden sind.
- Geringere Beeinträchtigung durch die Umgebung: Wenn die Anwendung in einer rauen Umgebung stattfindet, bietet das Schutzgehäuse eines RTD-Elements eine gute Immunität gegen die meisten Umweltprobleme, insbesondere im Vergleich zu Thermoelementen.
Thermistoren
Thermistoren sind die beste Wahl für Messungen unter 150 °C.- Beste Empfindlichkeit: Einerseits bieten Thermistoren in diesem Messbereich die beste Leistung, sogar besser als RTDs, insbesondere aufgrund ihrer besten Empfindlichkeit.
- Niedrige Kosten: Andererseits sind Thermistoren zwei- bis dreimal günstiger als RTDs, was der Hauptgrund dafür ist, dass Thermistoren in gängigen Haushaltsgeräten, Klimaanlagen oder Warmwasserbereitern verwendet werden.
Ihre Anwendung
Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, sollten Sie nun eine viel klarere Vorstellung davon haben, welcher Sensor für Ihre Anwendung am besten geeignet ist.
Wenn Sie noch Fragen haben, stehen Ihnen die Ingenieure und das Vertriebsteam von OMEGA gerne zur Verfügung. Wir helfen Ihnen gerne bei der Auswahl des besten Temperatursensors für Ihr Messsystem – kontaktieren Sie uns noch heute.
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