Anwendung

Eigenschaften von Temperatursensoren

Erfahren Sie mehr über die Eigenschaften der verschiedenen Arten von Temperatursensoren und ihre typischen Anwendungen.

Im Idealfall verläuft das Produktdesign vom ursprünglichen Konzept bis hin zur Fertigungsfreigabe sehr effizient, ohne Verschwendung von technischen Kapazitäten und Einkaufszeit sowie ohne nachträgliche Konstruktionsanpassungen aufgrund von Designänderungen. Die Realität sieht jedoch anders aus: Der Weg zur Produktfreigabe ist sehr komplex und verläuft nicht immer ohne Probleme. Wir sind der festen Überzeugung, dass die Produktkonzeptphase der beste Zeitpunkt für das Design von Temperatursensoren ist. Hier können unsere Konstrukteure von Temperatursensoren eine aktive Rolle beim Produktdesign übernehmen und unsere langjährige Erfahrung im thermischen Design einbringen. 

Ein NTC-Thermistor (Negative Temperature Coefficient) ist ein Temperatursensor, der die Widerstandseigenschaften von Keramik‑Metall-Verbundstoffen zur Temperaturmessung nutzt.  Er besteht aus temperatursensitiven Materialien, deren Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt, wodurch er präzise auf Temperaturänderungen reagiert und thermische Belastung vermieden wird. Unser Portfolio an NTC-Thermistoren bietet für die Temperaturmessung viele Vorteile: z. B. geringe Größe, dauerhafte Stabilität, hohe Genauigkeit und Präzision.

Diskreter NTC-Thermistor

Anwendungen

  • Die Medizin verlässt sich beispielsweise bei Kathetern, Dialysegeräten und der Patientenüberwachung auf NTCs.
  • Elektro- und Haushaltsgeräte vom Trockner bis zur Kaffeemaschine verwenden NTC-Thermistoren zur präzisen Temperaturmessung.
  • HLKK- und Kühlanlagen verwenden NTC-Sensoren zur Messung der Temperatur in Gebäudesteuerungen und -prozessen, was zu einer höheren Effizienz und mehr Komfort führt.
  • Die Elektrifizierung des Automobils treibt die Nachfrage nach Temperatursensoren an, um die Effizienz und Sicherheit von Hybrid- und Elektrofahrzeugen zu verbessern.

 

Eine schnell wachsende Anwendung für NTC-Sensorbaugruppen findet sich im Bereich der Einweg-Temperatursensoren für die Medizin. Unsere medizinischen Einweg-Temperatursensoren haben einen Standard-Temperaturmessbereich von –40 °C bis +80 °C mit einer Genauigkeit von ±0,1 °C zwischen +25 °C und +50 °C. Der Außendurchmesser des Temperaturtastkopfs beträgt in der Regel 0,78 mm bis 1,78 mm – der kleinste kann 0,48 mm umfassen, was ihn für die Behandlung von Erwachsenen und Kindern geeignet macht. Ein großes Sortiment an Zuleitungslängen und Drahtisolierungstypen ist je nach Kundenwunsch erhältlich. Die Temperaturgenauigkeit für Baugruppen kann auch an spezifische Kundenanforderungen angepasst werden.

Wie auch der NTC-Thermistor sind Thermoelementsensoren kostengünstig und leicht.  Ein Thermoelementsensor besteht aus zwei ungleichen Metallen, die an einem Ende in einer Thermoelementverbindung miteinander verbunden sind. Weicht die Temperatur der Thermoelementverbindung von der Temperatur des anderen Drahtendes ab, wird ein Millivoltsignal erzeugt. An dieser Abzweigung wird die Temperatur gemessen. Die beiden Metalle erzeugen eine kleine Spannung, die von einem Kontrollsystem gemessen und ausgewertet werden kann. Die ungleichen Metalle sind einzeln isoliert, und mithilfe eines Mantels wird eine enge Bifilarkonfiguration aufrechterhalten.

Ein Thermoelement zeigt nur den Temperaturunterschied zwischen dem heißen und dem kalten Drahtende an. Daher ist ein weiterer Sensor erforderlich (in der Regel ein NTC-Sensor), um die Temperatur an der Stelle der Messung zu ermitteln. Man spricht dabei von Kaltstellenkompensation. Der Vorteil von Thermoelementen ist, dass sie für einen besonders breiten Temperaturbereich geeignet sind.

 

Thermoelemente der Klasse 1 sind nach IEC584 konstruiert. Kundenspezifische Thermoelement-Lösungen sind erhältlich. Kommerzielle Thermoelemente sind kostengünstig, austauschbar, werden mit Standardsteckverbindern geliefert und können einen weiten Temperaturbereich bis +1.700 °C messen. Im Gegensatz zu den meisten anderen Methoden der Temperaturmessung sind Thermoelemente selbst angetrieben und benötigen keine Anregung. Die Hauptbeschränkung bei Thermoelementen ist die Präzision; es kann sich als schwierig erweisen, Systemfehler von weniger als einem Grad Celsius (°C) zu erreichen.

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Thermoelemente

Anwendungen

Anwendungen für Thermoelemente umfassen alles von der industriellen Prozesssteuerung über kommerzielle Öfen und Heizungen, Haushaltsgeräte bis hin zu Abgastemperaturen von Düsentriebwerken und sogar einige medizinische Spezialanwendungen.

 

Medizinische Anwendungen wie Katheter können extrem kleine Temperatursensoren erfordern, um schnell auf Temperaturänderungen reagieren zu können. Neben einer kurzen Reaktionszeit erfordern diese Anwendungen auch präzise und zuverlässige Sensoren, die robust genug sind, um den strengen Anforderungen medizinischer Betriebsumgebungen gerecht zu werden. Wir entwickeln und fertigen eine Vielzahl von Mikro-Thermoelementsensoren des Typs K und des Typs T in Größen bis zu AWG 44, sowohl geschweißt als auch gelötet und mit verschiedenen Isolationen. Diese Mikro-Thermoelemente bieten eine Option für Thermistor-Baugruppen für sehr kleine Katheterbaugruppen.

RTD steht für Resistance Temperature Detector (Widerstandstemperaturfühler).  Ein NTC-Thermistor ist zwar ebenfalls ein Widerstandsgerät, aber die Abkürzung RTD beschränkt sich auf Widerstandsfühler für Metalle mit positivem Temperaturkoeffizient. In der Regel werden RTDs mit Basismetallen wie Platin, Nickel oder Kupfer hergestellt, da diese Materialien einen positiven Temperaturkoeffizienten haben, der sehr linear und wiederholbar ist. Der typische Betriebstemperaturbereich liegt zwischen –50 °C und +600 °C, aber spezielle Ausführungen erlauben den Einsatz von –200 °C bis +1.000 °C. 

Platin-Temperatursensor
Platin-Temperatursensoren

Wir stellen RTD-Tastköpfe und -Baugruppen sowie RTD-Sensorelemente her, sowohl in Platin-Dünnschicht- als auch in glasdrahtgewickelter Version. Platin (Pt) ist das am häufigsten verwendete Material für RTDs, da es die stabilste Widerstandstemperatur-Beziehung über den größten Temperaturbereich hinweg hat. Um im Interesse der globalen Industrie die Auswechselbarkeit zwischen den Herstellern zu gewährleisten, gibt es einige internationale Normen, die von den meisten Ländern übernommen wurden. Dazu gehört die Norm DIN EN 60751, welche die charakteristische Kurve des Widerstands und der Temperatur für mehrere Toleranzklassen definiert.

 

Unsere RTD-Platin-Dünnschicht-Elemente bieten eine hohe Genauigkeit und Stabilität zusammen mit einer großen Auswahl an Normalformaten, Genauigkeitsklassen. Auch sind sie mit den Basiswiderstandswerten Pt 100 und Pt 1000 erhältlich, um der wachsenden Nachfrage der Industrie nach präzisen, stabilen und zuverlässigen Platinsensorelementen gerecht zu werden.

Anwendungen

Die Anwendungen für RTD-Sensoren sind extrem breit gefächert. So finden sie sich in der Medizin, Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und der Instrumentierung, bei Elektro- und Haushaltsgeräten, in der Motorsteuerung und in HLKK Anlagen. Eine erweiterte Anwendung für Platin-Sensorbaugruppen ist die Abgastemperaturmessung. Ein Abgastemperatursensor misst die Temperatur der Motorabgase, um Schäden an kritischen Komponenten wie dem Nachbehandlungssystem, den Turbinen und Zylinderkopf-Abgasventilen zu vermeiden. Ein Abgastemperatursensor kann dazu beitragen, die Motorleistung zu optimieren und Kraftstoff- und Wartungskosten zu sparen.

Sie sind als berührungslose Thermosäulen konzipiert und können die Temperatur eines Objekts oder einer Oberfläche aus der Ferne messen.  Thermosäulen können auch zur Messung von Gaskonzentrationen wie CO2 und anderen Gasen verwendet werden. Alle Thermosäulensensoren sind in einer hermetischen TO-5- oder TO-18-Büchse verpackt, die einen Bezugstemperatursensor enthält. Die Module kombinieren das Sensorelement mit der Elektronik, um Geräte mit einem digitalen Ausgang auszustatten, der als unkomplizierte Schnittstelle zu Messsystemen dient. Die TSD-Serie des digitalen Thermosäulensystems vereint einen Infrarotsensor und einen Sensorsignal-Konditionierungs-ASIC in einem kompakten TO5-Gehäuse. Der digitale Thermosäulen-TSD ist werkseitig kalibriert mit einer I2C-Schnittstelle, geringem Stromverbrauch und einer Standardgenauigkeit von ±1 °C.

Thermosäule
Digitale Thermosäulensensoren

Anwendungen

Thermosäulen werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt. Dazu gehören industrielle Prozessüberwachung, Anwesenheits- und Bewegungserkennung, Haushaltsgeräte wie Mikrowellen, Feuer- und Hitzemelder sowie Sitzbelegungserkennung oder Glatteiswarnsysteme in Fahrzeugen. Thermosäulen können auch verwendet werden, um Körpertemperaturen aus der Ferne zu messen. Die Möglichkeit, Körpertemperaturen aus der Ferne genau und sicher zu bestimmen, ist dabei sehr wichtig geworden. Thermosäulen werden in einer Vielzahl von Temperatur-Scangeräten für Flughäfen, Büros, Schulen und überall dort verwendet, wo Screenings erforderlich sind. Unser erweitertes Portfolio an analogen und digitalen Thermosäulenelementen hilft dabei, diesem Bedarf gerecht zu werden.

Digitale Temperatursensoren können die Messwerte der Temperatur und Feuchtigkeit mithilfe einer integrierten Schaltung in ein digitales Signal umwandeln. TE Connectivity entwickelt und fertigt drei verschiedene Serien digitaler Temperatursensoren, die eine branchenführende Genauigkeit von ±0,1 °C bieten. Die Temperatursystemsensoren (TSYS) sind in miniaturisierten, speziell für enge Platzverhältnisse entwickelten Gehäusen erhältlich und sprechen rasch auf Änderungen der Prozesstemperatur an. Die optimierte Mikroschaltung sorgt für schnelle Umwandlungszeiten, hat einen sehr geringen Stromverbrauch und eine Betriebstemperatur von -40 °C bis +125 °C.

Digitale Temperatursensoren werden häufig in Thermostaten und auf den Leiterplatten vieler elektronischer Geräte im Haushalt, in der Medizintechnik, in der Unterhaltungselektronik und in Smart Home-Anwendungen eingesetzt. Der TSYS03 ist ein volldigitaler Temperatursensor in einem Miniatur-TDFN8-Gehäuse mit Abmessungen von 2,5 x 2,5 x 0,75 mm oder einem noch kleineren XDFN6-Gehäuse mit Abmessungen von 1,5 x 1,5 x 0,38 mm. Der TSYS03 ist werkseitig mit 16-Bit Auflösung, einer programmierbaren I2C-Adresse und einer Genauigkeit von ±0,5 °C kalibriert. Die geringe Größe dieses digitalen Temperatursensors ermöglicht eine kürzere thermische Reaktionszeit, die schnellere Temperaturmessungen bedeutet. Dank seines verbesserten ASIC-Designs und der reduzierten Gehäusegröße ermöglicht der TSYS03 ein außergewöhnliches Preis-Leistungs-Verhältnis. Wir fertigen auch eine Reihe von Kombinationsprodukten zur Messung von Feuchtigkeit und Temperatur, einschließlich der kürzlich veröffentlichten Serie HTU31 mit ± 2 % Genauigkeit bei Feuchtigkeitsmessungen und ± 0,2 °C Genauigkeit bei Temperaturmessungen.

Digitale Temperatursensoren
Digitale Temperatursensoren

Anwendungen

Digitale Temperatursensoren werden häufig in Thermostaten und auf den Leiterplatten vieler elektronischer Geräte im Haushalt, in der Medizintechnik und in der Unterhaltungselektronik eingesetzt. Digitale Temperatursensoren werden überall im Internet der Dinge verwendet, etwa in „Smart Home“-Anwendungen. Der digitale Temperatursensor kann Heizungs- oder Klimaanlagen steuern, um eine angenehme Temperatur aufrechtzuerhalten und den Energieverbrauch zu optimieren.

Übersicht

Temperatursensoren gehören zu den Bauelementen, die in den meisten Technologiebereichen der Welt zu finden sind – und den Menschen auf unterschiedlichste Art nützen. Ob Sie beim Zeitunglesen einen Kaffee trinken, mit Ihrem Wagen durch die Stadt ins Büro fahren oder dort bei angenehmen Temperaturen Ihrer Arbeit nachgehen: In den verschiedensten Alltagssituationen überwachen Sensoren unbemerkt die Temperatur, um zu gewährleisten, dass alles richtig funktioniert und im richtigen Temperaturbereich bleibt. TE Connectivity ist stolz auf seine Lösungen in diesem Bereich. Unser umfassendes Sortiment an Temperatursensorprodukten wird all Ihren Anforderungen gerecht.