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Brauchen Sie ein Widerstandsthermometer für Ihren Einsatz oder wäre ein Thermoelement besser? In diesem Beitrag lesen Sie die wichtigsten Unterschiede und Funktionen.
- Temperaturbereiche
- Verschiedene Sensortypen
- Ansprechzeiten
- Durchmesser der Fühler
- Kostenpunkt
- Langlebigkeit
Temperaturbereiche
Das Thermoelement eignet sich für hohe Temperaturbereiche bis +1760°C. Die Messungen erfolgen über zwei Drähte (Thermopaar), die zusammengeschweisst werden. Widerstandsthermometer werden im unteren bis mittleren Temperaturbereich (-200°C … +850°C) eingesetzt und haben nicht ein Thermopaar als Messstelle, sondern ein korrosionsbeständigen Platin-Sensor (Pt), der den elektrischen Widerstand in Abhängigkeit mit der Temperatur anzeigt. Es ist schlussendlich der Spannungsabfall, der das Mass des Widerstandes angibt. Dazu stellt man einen sehr geringen Konstantstrom am Messelement ein.
Verschiedene Sensortypen
verschiedene Platin-Sensoren für Widerstandsthermometer
Thermopaar
Beim Thermoelement ist der Einsatz vom Material der Drähte vom Thermoelement von der Höhe der Temperatur abhängig, die gemessen werden soll. Ein Thermoelement besteht immer aus zwei unterschiedlichen Metallen. Die drei meist gebrauchten Metalldrähte setzen sich wie folgt zusammen:
- Typ K - Nickel und Nickel/Kupfer (Ni-NiCu), Temperaturbereich von -100°C … +1370°C
- Typ J - Eisen und Nickel/Kupfer (Fe-NiCu), Temperaturbereich von 0°C … +1200°C
- Typ S - Platin und Platin/Rhodium (Pt-PtRh10%), Temperaturbereich von -50°C … +1760°C
Diese Metalldrähte erfassen die Energie im Mini-Volt-Bereich (vom Menschen nicht mehr spürbar) und leiten diese an das Steuergerät weiter. Je mehr Energie (Elektronegativität) vorhanden ist, desto höher die Temperatur. Das Thermoelement misst nicht die absolute Temperatur, sondern die Differenztemperatur zwischen der Messstelle (Thermopaar) und der Kaltstelle (Steuergerät).
Ansprechszeit
Thermoelemente reagieren schneller als Widerstandsthermometer. Wird ein Thermoelement aber in ein Schutzrohr eingebaut, so ist die Ansprechzeit vom Widerstandsthermometer und dem Thermoelement etwa die Gleiche.
Durchmesser der Fühler
Ein Mantel-Thermoelement kann mit einem sehr kleinen Durchmesser von 0.25 mm hergestellt werden. Die Drähte sind somit dünner als ein Haar! Dies hat vor allem den Vorteil, dass solche Thermoelemente sehr biegsam sind und nicht brechen können. Ein Platin-Sensor mit Kupferdrähten im Widerstandsthermometer würden durch Biegen schnell gebrochen und somit geschädigt werden.
Widerstandsthermometer sind in der Regel kostengünstiger, da bei der Herstellung der Platinanteil von Pt100 und Pt1000-Sensoren sehr geringgehalten werden kann. Beim Thermoelement spielt die Höhe der Temperaturmessung vor allem eine Rolle. Je höher die Temperatur gemessen werden soll, desto ein teureres Metall muss eingesetzt werden. Bei uns ist es die Kombination «Platin und Platin mit 10 % Rhodium». Die teuersten Metalle sind aber: Wolfram-Rhenium, Gold-Platin oder Platin-Palladium. Diese werden in sehr speziellen Thermoelementen eingesetzt und sind deshalb oben nicht erwähnt.
Langlebigkeit
Die Langlebigkeit beider Temperaturmessgeräte hält sich etwa in der Waage. Definitiv ist ein Thermoelement viel robuster als ein Widerstandsthermometer. Ein Thermoelement ist aber sehr oft hohen Temperaturen oder weiteren Einflüssen (z.B. fliessendem Gewässer, Stahlwerken und Metallgiessereien) ausgesetzt, welches die Langlebigkeit wieder begrenzt. Es spielen deshalb für die Langlebigkeit immer verschiedene Faktoren eine Rolle.
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