Was ist ein Temperatursensor?
Ein Temperatursensor ist ein Sensor, der die Temperatur misst.
Temperatursensoren lassen sich in berührende und berührungslose Typen unterteilen. Berührende Temperatursensoren stellen den Kontakt mit dem Objekt her, dessen Temperatur gemessen werden soll. Diese Methode misst die Temperatur, wenn ein thermischer Gleichgewichtszustand erreicht ist und umfasst Thermoelemente, Widerstandselemente aus Platin, Thermistoren usw.
Berührungslose Temperatursensoren können die von dem zu messenden Objekt ausgesandte Infrarotstrahlung erfassen. Es gibt Wärmebildkameras und andere Geräte zur Temperaturmessung. Da die Infrarotstrahlung bei höheren Temperaturen stärker ist, wird die Infrarotstrahlung erfasst, um die Temperatur des zu messenden Objekts zu messen.
Anwendungen von Temperatursensoren
Der Einsatz von Temperatursensoren ist sehr vielfältig, da es in vielen Bereichen Situationen gibt, in denen eine Temperaturmessung erforderlich ist. Im Alltag werden sie zur Messung der Lufttemperatur und in Thermometern verwendet, die die Körpertemperatur einer Person messen. Die Temperaturmessung ist auch notwendig, um einen Raum auf dieser Temperatur zu halten, z. B. in Klimaanlagen in Räumen und Autos. Sie werden auch zur Kontrolle der Temperatur in Kühl- und Gefrierschränken verwendet.
Im industriellen Bereich werden Temperatursensoren für Komponenten und Geräte verwendet, die eine Kühlung elektronischer Geräte erfordern. Sie werden benötigt, um die Kühlung von Motoren und Lüftern zu steuern, die Geräte kühlen, damit die Temperaturbedingungen innerhalb eines bestimmten Bereichs bleiben.
Es gibt eine Vielzahl von Halbleiterherstellungsgeräten, die in den Front-End-Prozessen der Halbleiterproduktion eingesetzt werden und eine hochpräzise Temperaturkontrolle erfordern. Die Temperaturüberwachung ist auch für lebensmitteltechnische Geräte wichtig, um sicherzustellen, dass die Temperatur berücksichtigt wird. Auch in der medizinischen und pharmazeutischen Industrie ist je nach den chemischen Eigenschaften eine Temperaturkontrolle erforderlich.
Funktionsweise von Temperatursensoren
Die Funktionsweise unterscheidet sich je nach Art des Temperatursensors. Das Prinzip der Temperaturmessung von Thermoelementen, die Temperatursensoren sind, beruht auf dem Seebeck-Effekt. Dieser ist ein Phänomen, bei dem eine thermoelektromotorische Kraft in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen dem Verbindungsende und dem Austrittsende erzeugt wird, wenn ein Ende aus verschiedenen Metallen verbunden wird. Thermoelemente werden aus Kombinationen von Metallen mit hoher und stabiler Thermospannung hergestellt und sind in der Industrie weit verbreitet.
Temperatursensoren mit Widerstandselementen aus Platin können die Temperatur messen, indem sie das Phänomen einer konstanten Beziehung zwischen dem Widerstand des Metalls und der Temperatur nutzen. Platin hat nicht nur einen hohen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands und eine gute Linearität, sondern auch stabile Eigenschaften, die für einen großen Temperaturbereich charakteristisch sind.
Temperatursensoren mit Thermistoren sind Temperatursensoren, die wie Platin-Widerstandselemente Widerstandselemente mit einer großen Änderung des Widerstandswertes als Reaktion auf Temperaturänderungen verwenden. Sie sind jedoch im Vergleich zu Platin nicht linear, d. h. ihr Widerstandswert ist bei niedrigen Temperaturen höher und bei hohen Temperaturen niedriger.
Arten von Temperatursensoren
Es gibt eine Vielzahl von Temperatursensorarten:
1. Widerstandsthermometer
Widerstandsthermometer sind Temperatursensoren, die auf dem Prinzip beruhen, dass sich der elektrische Widerstand eines Metalls mit der Temperatur ändert.
2. Thermoelement
Thermoelemente sind Temperatursensoren, die die elektromotorische Kraft nutzen, die durch einen Temperaturunterschied zwischen zwei miteinander verbundenen Metallen entsteht.
3. Strahlungsthermometer
Strahlungsthermometer messen die Temperatur anhand der Intensität der von einer Substanz ausgesandten Infrarotstrahlung.
4. Druck- und Wärmeausdehnungsthermometer
Druck- und Wärmeausdehnungsthermometer verwenden Gase oder Flüssigkeiten, die sich bei Temperaturveränderungen ausdehnen oder zusammenziehen.
5. Bimetallthermometer
Bimetallthermometer bestehen aus zwei Metallplatten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, die miteinander verbunden sind. Wenn sich die Temperatur der Metallplatten ändert, verziehen sich die Metallplatten aufgrund des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
6. Thermistor-Thermometer
Thermistor-Thermometer sind eine Art von Widerstandsthermometer. Die Temperatur kann aufgrund von Änderungen des elektrischen Widerstands des Oxids gemessen werden.
7. Alkoholthermometer
Alkoholthermometer sind eine Art von Druckthermometern. Neben Alkohol werden auch Kerosin und Quecksilber als temperaturmessende Flüssigkeiten verwendet.
Auswahl eines Temperatursensors
1. Widerstandsthermometer
Widerstandsthermometer haben eine gute Genauigkeit und eignen sich daher für industrielle Präzisions-Temperaturmessungen.
2. Thermoelement
Thermoelemente sind die am weitesten verbreiteten industriellen Temperatursensoren, sie sind kostengünstig und können einen großen Temperaturbereich messen.
3. Alkoholthermometer
Alkoholthermometer werden als Thermometer und Kältethermometer verwendet.
4. Strahlungsthermometer
Strahlungsthermometer sind einfach aufgebaut und weniger störanfällig und werden in industriellen Thermometern verwendet.
5. Druck- und Wärmeausdehnungsthermometer
Druck- und Wärmeausdehnungsthermometer, die zum Betrieb eine Stromversorgung benötigen, können zu Überwachungszwecken eingesetzt werden.
6. Thermistor-Thermometer
Thermistor-Thermometer haben einen engen Temperaturbereich. Sie werden in der Nähe der Raumtemperatur verwendet und kommen daher in Kraftfahrzeugen, Haushaltsgeräten und Geräten der Büroautomation zum Einsatz.
7. Strahlungsthermometer
Strahlungsthermometer sind berührungslose Thermometer, die für Fernmessungen verwendet werden können. Sie werden auch zur Messung von Temperaturen in sehr hohen Temperaturbereichen eingesetzt.