Wie funktionieren Widerstandstemperaturfühler (RTD)?

Es gibt zwei Kategorien von Sensoren, die in einem Stromkreis verwendet werden können:

• Bei solchen, die auf einen vorhandenen Strom einwirken, besteht die Maßnahme dann darin, die Stromänderung in etwas Sinnvolles für die Messung zu interpretieren. Sie können resistiv, kapazitiv, induktiv sein, aber insgesamt sind sie passiv. RTD sind Teil dieser Gruppe.

• Solche, die einen Strom erzeugen, wo er nicht vorhanden ist, zB eine Spule, die ein Magnetfeld misst. Sie sind aktiv und werden normalerweise als Transducer bezeichnet. Thermoelemente gehören zu dieser Gruppe.

Widerstandstemperaturfühler

Ein RTD basiert, wie der Name schon sagt, auf einem Widerstand, eigentlich einem variablen Metallwiderstand.

In einem Stromkreis platziert, moduliert es den Strom im Stromkreis gemäß dem Ohmschen Gesetz : $\small I=U/R$ (oder $\small I=V/R$ in angelsächsischer Konvention).

Jedes Material hat einen variablen spezifischen Widerstand, der sich mit der Temperatur ändert, entsprechend einem Widerstandskoeffizienten , der normalerweise positiv ist, was bedeutet, dass der spezifische Widerstand mit der absoluten Temperatur zunimmt (eine Folge der Zunahme der Brownschen Bewegung ).

Einige Materialien haben einen negativen Widerstandskoeffizienten, was bedeutet, dass ihr spezifischer Widerstand mit der Temperatur abnimmt. Diese werden normalerweise bei der Temperaturmessung bevorzugt, da sie zuverlässiger und empfindlicher sind.

^{RTD-Typen, Quelle}

RTD werden unterhalb von 500°C bevorzugt.

Thermoelement

Ein Thermoelement ist ein Generator für elektromotorische Kraft (EMK). Um es einfach zu halten, kann EMK als Spannung angesehen werden. Ein Thermoelement erzeugt also eine Spannung, und die Messung der Temperatur führt zur Messung dieser Spannung.

Thermoelemente wandeln Wärme in Spannung um, indem sie sich den Seebeck-Effekt zunutze machen , der darauf beruht, dass die Verbindungen eines Metallpaares (daher der Name Thermoelement) einen großen Unterschied in ihren Seebeck-Koeffizienten aufweisen . Die zugehörigen Verbindungsstellen werden als heiße Verbindungsstelle (wo die Messung durchgeführt wird) und kalte Verbindungsstelle (die Referenz) bezeichnet:

^Quelle

Der Seebeck-Effekt ist reziprok zum Peltier-Effekt .

^{EGT/TIT-Thermoelement, Quelle}

Thermoelemente werden über 500°C bevorzugt, sie sind robuster und zuverlässiger für hohe Temperaturen.