Häufig gestellte Fragen zu Thermoelementen

Die Höhe der thermoelektrischen Spannung hängt sowohl vom geschlossenen (messenden) Ende als auch vom offenen (messenden) Ende der jeweiligen Thermoelementlegierungsleitungen ab. Temperaturmessgeräte, die Thermoelemente verwenden, berücksichtigen die Temperatur am Messende, um die Temperatur am Messende zu bestimmen. Die meisten Millivoltmeter verfügen weder über diese Funktion noch über die Möglichkeit einer nichtlinearen Skalierung, um eine Millivoltmessung in einen Temperaturwert umzuwandeln. Es ist möglich, Lookup-Tabellen zu verwenden, um einen bestimmten Millivoltmesswert zu korrigieren und die gemessene Temperatur zu berechnen. Der Korrekturwert muss jedoch kontinuierlich neu berechnet werden, da er im Allgemeinen nicht über die Zeit konstant ist. Kleine Temperaturänderungen am Messgerät und am Messende verändern den Korrekturwert.

Sie müssen die Eigenschaften und Kosten der verschiedenen Sensoren sowie die verfügbaren Messgeräte berücksichtigen. Darüber hinaus können Thermoelemente im Allgemeinen Temperaturen über einen großen Messbereich kostengünstig messen und sind sehr robust, aber sie sind nicht so genau und stabil wie RTDs und Thermistoren. RTDs sind stabil und haben einen relativ großen Messbereich, sind aber nicht so robust und kostengünstig wie Thermoelemente. Da sie für die Messung elektrischen Strom benötigen, sind RTDs anfällig für Ungenauigkeiten aufgrund von Eigenerwärmung. Thermistoren sind in der Regel genauer als RTDs oder Thermoelemente, haben jedoch einen wesentlich begrenzteren Messbereich. Auch sie unterliegen einer Eigenerwärmung. Infrarotsensoren können zur Messung von Temperaturen verwendet werden, die höher sind als bei allen anderen Geräten, und dies ohne direkten Kontakt mit den zu messenden Oberflächen. Allerdings sind sie in der Regel nicht so präzise und reagieren empfindlich auf die Strahlungseffizienz der Oberfläche (oder genauer gesagt, auf die Oberflächenemissivität). Mit Hilfe von Glasfaserkabeln können sie Oberflächen messen, die sich nicht in direkter Sichtlinie befinden.

Um das optimale Temperaturmessgerät für Ihre Anwendung auszuwählen, müssen Sie zunächst die Unterschiede zwischen Thermoelementen, RTDs und Thermistoren verstehen. understanding of the differences between Thermocouple, RTDs and Thermistors.

Die zu messende Oberfläche muss das Sichtfeld ausfüllen, und die Oberflächenemissivität muss berücksichtigt werden.

Überprüfen Sie für ein bestimmtes Gerät die technischen Daten, um festzustellen, ob es Einschränkungen hinsichtlich der Eingangsimpedanz gibt. Als Faustregel gilt jedoch, dass der Widerstand auf maximal 100 Ohm begrenzt werden sollte, wobei dies vom Durchmesser des Drahtes abhängt: Je größer der Durchmesser, desto geringer der Widerstand pro Fuß und desto länger kann der Draht sein. Wenn die Umgebung jedoch elektrisch verrauscht ist, kann ein Transmitter erforderlich, der ein 4-20-mA-Signal überträgt, das über größere Entfernungen übertragen werden kann und unempfindlicher gegenüber Störungen ist.

Es gibt Gleichungen, sogenannte „Umkehrfunktionen”, mit denen sich Temperaturen aus den Millivolt-Ausgängen von Thermoelementen berechnen lassen. Diese Gleichungen sind in den Normen ANSI/ASTM E230 und IEC 60584 enthalten, und jeder Thermoelementtyp hat seine eigenen Koeffizienten.

Diese Koeffizienten sind recht lang, daher muss bei der Eingabe in ein Programm sorgfältig vorgegangen werden. Es ist zu beachten, dass diese Gleichungen auf Grad Celsius basieren, sodass eine Umrechnung in Fahrenheit erst nach der Berechnung erfolgen sollte.

Ja und nein.

Einige Thermoelemente können mehrere hundert Meter lang sein und funktionieren sehr gut, andere können relativ kurz sein und Probleme verursachen. Thermoelemente erzeugen Ausgänge im Millivolt-Messbereich. Diese Signale können leicht durch elektromagnetische Störungen von Radios, Hochspannungsgeräten, Elektromotoren und anderen Geräten beeinträchtigt werden. In diesen Fällen muss das Thermoelement vor Störungen geschützt werden. Eine Möglichkeit, Störgeräusche zu vermeiden, besteht darin, alle nichtmetallischen Teile des Thermoelements (die Verlängerungskabel) abzuschirmen. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung eines Transmitters, der das Millivolt-Signal in ein Signal umwandelt, das von diesen Bedingungen nicht beeinflusst wird.

Jeder Thermoelementtyp hat einen anderen Ausgangswert, aber alle liegen im Millivoltbereich pro Grad. Hier sind beispielsweise die Millivolt jedes Thermoelementtyps bei 250 °C und die mV pro Grad für jeden Typ bei 250 °C:

Thermoelementtyp	Ausgänge bei 250 °C	Ausgang Millivolt pro Grad
Typ T	12,013 mV	0,055 mV/C
Typ J	13,555 mV	0,056 mV/C
Typ K	10,153 mV	0,041 mV/C
Typ E	17,181 mV	0,076 mV/C
Typ N	7,597 mV	0,034 mV/C
Typ R	1,923 mV	0,010 mV/C
Typ S	1,874 mV	0,008 mV/C
Typ B	0,291 mV	0,003 mV/C
Typ C	3,963 mV	0,019 mV/C

Ausgänge finden Sie auf dieser Webseite

Thermoelement-Sensoren bestehen aus Drähten, die oft als Thermoelemente bezeichnet werden, einer Isolierung, einer Ummantelung, einer Enddichtung und einem Anschlussmittel (Verlängerungskabel, Stecker usw.). Die Drähte sind an einem Ende miteinander verbunden und bilden so die „Messstelle” oder „heiße” Verbindungsstelle.

Der Sensor muss an eine Anzeige angeschlossen werden, die die Referenztemperatur kompensiert. Wenn ein Thermoelement-Auslesegerät verwendet wird, enthält dieses die erforderlichen Schaltkreise. Wenn ein Millivoltmeter verwendet wird, ist entweder ein entsprechend vorbereitetes Eisbad oder eine andere Kaltstellenkompensation erforderlich.

The output of a thermocouple depends on the type of thermocouple it is. The normal thermocouple categories include Types J, K, T, E and N which are called “Base Metal” thermocouples, Types R, S and B which are called the “Noble Metal” thermocouples, and Types C and D which are called the “Refractory Metal” thermocouples.

Die Ausgänge im Verhältnis zur Temperatur für jeden Typ sind in zwei Normen definiert, ANSI/ASTM E230 und IEC 60584. Kopien der Ausgänge finden Sie auch hier.

Die Thermoelement-Ausgangs- oder Temperaturtabellen werden oft als „Thermoelementkurven” bezeichnet. Der Thermoelementausgang ist über die Temperatur nicht linear, weshalb die Thermoelementgleichungen eine Reihe ziemlich langer Koeffizienten enthalten, um sie richtig zu definieren.

Ja und nein. Das Thermoelement ist ein Teil eines Stromkreises, der zur Temperaturmessung benötigt wird. Der gesamte Stromkreis umfasst:

• Den Thermoelement-Sensor.
• Ein Thermoelement-Messgerät wie ein Panel-Messgerät, einen Regler, einen Datenlogger oder ein anderes Gerät, das dazu dient, das Thermoelement-Signal zu messen und in eine Temperatur umzuwandeln.
• Alle Verlängerungskabel oder Stecker, die zum Anschluss des Sensors an das Messgerät erforderlich sind.
• Sämtliches weiteres Zubehör, das für die Montage oder den Schutz des Sensors, der Verkabelung oder der Vernetzungen erforderlich ist.

Das am häufigsten verwendete Zubehör für Thermoelemente steht im Zusammenhang mit der Installation des Sensors oder dem Anschluss des Sensors an ein Messgerät. Für die Montage sind Klemmverschraubungen, Durchführungen, Flansche und Schutzrohre am gebräuchlichsten. Für den Anschluss an ein Messgerät werden Steckverbinder, Verlängerungskabel, Flachstecker, Anschlussköpfe mit Klemmleisten, Transmitter oder Signalaufbereiter und bei Oberflächensensoren manchmal Epoxidharze oder Keramikkleber verwendet.