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Temperaturfühler

Wissen von A-Z

Temperaturfühler wandeln Temperaturen in elektrischen Größen um.

Kalt- oder Heißleiter verändern ihren elektrischen Widerstand bei Temperaturänderungen. Halbleiter-Temperatursensoren liefern zur Temperatur proportionalen Strom oder proportionale Spannungen. Diese physikalischen Zusammenhänge werden in der Messtechnik genutzt.

Thermoelemente im Temperaturfühler sind ein weiteres technisch nutzbares Verfahren: durch die Thermoelemente wird thermische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Dieser Mechanismus wird durch den Seebeck-Effekt beschrieben. Er besagt, dass zwei, in einem Punkt verbundene elektrische Leiter an ihren freien Enden unterschiedliche Potentiale aufweisen, wenn über der Leitungslänge eine Temperaturdifferenz herrscht. Der Wärmefluss erzeugt somit eine elektrische Spannung bzw. eine Potentialdifferenz. Die Spannung ist nicht nur von der Temperaturdifferenz abhängig, sondern auch vom Leitermaterial. Der Temperaturgradient hebt sich bei gleichem Leitermaterial auf, daher werden für die Leiter unterschiedliche Materialpaarungen gewählt.

Neben der elektrochemischen Spannungsreihe, aus der sich das Redoxverhalten verschiedener Substanzen ableiten lässt, gibt es eine thermoelektrische Spannungsreihe, welche die Thermospannung verschiedener Metallpaarungen auflistet. Ziel bei der Materialauswahl ist, die ohnehin geringen Spannungen im Milli- und Mikrovoltbereich möglichst groß werden zu lassen, um die zusätzlich erforderliche Signalverstärkung zu minimieren und bessere Auflösungen erzielen zu können. Zur besseren Unterscheidung und Abgrenzung wurden für die Thermoelemente Typenklassen eingeführt. Die verschiedenen Materialpaarungen und entsprechende Toleranzbereiche bzw. Temperaturbereiche können so anhand von Farbcodes und Buchstaben zugeordnet werden. Die Materialkombinationen gängiger Thermoelemente sind z.B.

  • Nickel-Chrom/Nickel für Temperaturen von -207°C bis + 1.400°C (Typ K)  oder
  • Eisen-Kupfer/Nickel (Typ J) für Temperaturen zwischen -50 °C und +760 °C.

Thermoelemente messen prinzipiell auf Grundlage der Differenzspannung die Temperaturdifferenz zwischen den Leiterenden. Für Messungen von Absoluttemperaturen muss abhängig von der Lage der Messstelle gegebenenfalls die Raumlufttemperatur ermittelt und aufaddiert werden. Thermoelemente decken einen großen Temperaturbereich von ca. -250 °C bis + 1.700 °C ab und eignen sich deshalb für die Optimierung, Kontrolle und Auswertung zahlreicher industrieller Prozesse an Anlagen und Maschinen.

Einsatz von Temperaturfühlern bei der Lebensmittelherstellung

Mit Temperaturfühlern lassen sich Temperaturen auch unter schwierigen Bedingungen und bei starken Temperaturschwankungen messen. Daher können sie optimal eingesetzt werden in allen Bereichen der Lebensmittelverarbeitung, z.B. bei der Produktionsüberwachung, der Nahrungsmittelkontrolle oder in der Qualitätssicherung. Insbesondere in der Prozesstechnik der Nahrungs- und Genussmittelindustrie wird bei vielen Applikationen die Temperatur mit einem Temperaturfühler im Nieder- oder Hochtemperaturbereich gemessen.

Wichtige Einsatzbereiche zur Nahrungsmittelkontrolle sind beispielsweise Koch- und Räucheranlagen, Kombidämpfer, Kühltruhen, Garautomaten, Backautomaten und Fleischereimaschinen.

Es gibt Temperaturfühler mit direkter Datenanbindung über ein Datenkabel oder mit Funkübertragung für schwerzugänglichen Einsatzbereichen, um die Temperaturdaten/Messwertdaten zu überwachen und auszulesen.

Beispiele: Temperaturfühler für Koch-, Räucher- und Klimaanlagen

Einstechfühler bzw. Kerntemperaturfühler

Einstechfühler, Anschlusskabel mit Edelstahlschutzmantel


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