Klassifizierung von Temperatursensoren

Temperatursensoren werden in Automobilen, Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und anderen Produkten eingesetzt. Gemäß den Eigenschaften von Temperatursensorelementen werden sie hauptsächlich in Thermistoren, Thermoelemente und Widerstandstemperaturdetektoren unterteilt, wie in Abbildung 1 dargestellt. Ihr Messtemperaturbereich, ihre Messgenauigkeit und ihre Kosten sind unterschiedlich.

Zunächst ein kurzes Diagramm zum Vergleich von Thermistoren, Thermoelementen und Widerstandstemperaturdetektoren

Durch den obigen Vergleich kann jeder einfach die Unterschiede zwischen mehreren Temperaturmesslösungen verstehen, und diese Unterschiede bestimmen auch unterschiedliche Anwendungsszenarien. Thermoelemente und RTD-Lösungen verfügen über einen großen Temperaturmessbereich und sind komplex in der Anwendung, sodass sie grundsätzlich auf industrielle Anwendungen beschränkt sind. NTC-Thermistoren werden aufgrund ihrer geringen Kosten und relativ einfachen Handhabung häufig verwendet.Beispielsweise sind die Wassertemperatur, die Öltemperatur, die Motoransaugtemperatur, die Zylindertemperatur und die Abgastemperatur in Autos allesamt NTC-Anwendungsumgebungen.

Thermistor

Ein Thermistor ist ein Sensorwiderstand, dessen Widerstandswert sich mit der Temperatur ändert. Entsprechend dem Temperaturkoeffizienten wird er in Thermistoren mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC-Thermistor) und Thermistoren mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC-Thermistor) unterteilt. Der Widerstandswert des PTC-Thermistors steigt mit steigender Temperatur, während der Widerstandswert des NTC-Thermistors mit steigender Temperatur abnimmt. Es handelt sich bei beiden um Halbleiterbauelemente. Die meisten Thermistoren haben einen negativen Temperaturkoeffizienten und einige haben einen positiven Temperaturkoeffizienten. Thermistoren bestehen normalerweise aus keramischen Materialien wie Nickel-, Mangan- oder Kobaltoxiden, die mit Glas beschichtet sind, wodurch sie sehr leicht beschädigt werden können. Im Vergleich zum Typ mit Schnappverschluss liegen ihre Hauptvorteile in der schnellen Reaktion auf Temperaturänderungen, der Genauigkeit und der Wiederholbarkeit, wie in Abbildung 2 dargestellt.

Haupteigenschaften:

①Hohe Empfindlichkeit, sein Widerstandstemperaturkoeffizient ist 10 bis 100 Mal größer als der von Metall und kann Temperaturänderungen von 10-6℃ erkennen;

②Großer Betriebstemperaturbereich, Normaltemperaturgeräte sind für -55℃ bis 315℃ geeignet, Hochtemperaturgeräte sind für Temperaturen über 315℃ (derzeit bis zu 2000℃) geeignet und Niedertemperaturgeräte sind für -273℃ bis -55℃ geeignet ℃;

③ Kleine Größe, in der Lage, die Temperatur von Lücken, Hohlräumen und Blutgefäßen in Organismen zu messen, die andere Thermometer nicht messen können;

④ Einfach zu bedienen, der Widerstandswert kann beliebig zwischen 0,1 und 100 kΩ gewählt werden;

⑤ Lässt sich leicht zu komplexen Formen verarbeiten und kann in Massenproduktion hergestellt werden;

⑥ Gute Stabilität und starke Überlastfähigkeit.

Abbildung 3 DiesPTC-Thermistor-Wandler ist austauschbar und verfügt über schnelle Reaktionseigenschaften. Der KTY84-Chip verfügt über Linearität und Langzeitstabilität und kann in Dieseleinspritzsystemen, Öltemperaturmessungen, Motorkühlsystemen usw. verwendet werden.

Thermoelement

Thermoelemente sind ein häufig verwendetes Temperaturmesselement in Temperaturmessgeräten. Es misst die Temperatur direkt und wandelt Temperatursignale in thermoelektrische Potentialsignale um, die dann über elektrische Instrumente (Sekundärinstrumente) in die Temperatur des Messmediums umgewandelt werden. Sie verfügen über einen großen Temperaturbetriebsbereich, Zuverlässigkeit, Genauigkeit, Einfachheit und Empfindlichkeit. Dies liegt vor allem an ihrer geringen Größe. Thermoelemente verfügen außerdem über den größten Temperaturbereich aller Temperatursensoren, von unter -200 ℃ bis weit über 2000 ℃.

Das Aussehen verschiedener Thermoelemente ist bedarfsbedingt oft sehr unterschiedlich, ihr grundsätzlicher Aufbau ist jedoch in etwa gleich. Sie bestehen in der Regel aus Hauptteilen wie Heißelektroden, Isolierhülsen, Schutzrohren und Anschlusskästen. Sie werden meist in Verbindung mit Anzeigeinstrumenten, Registriergeräten und elektronischen Reglern eingesetzt.

Die roten und blauen Segmente in Abbildung 4 sind zwei verschiedene Materialien. Der Leiter oder Halbleiter, aus dem das Thermoelement besteht, wird als heiße Elektrode bezeichnet. Das zusammengeschweißte Ende wird in die Temperaturmessstelle eingeführt und wird zum Arbeitsende. Das andere Ende wird als kaltes Ende bezeichnet und dient als Referenzende. Wenn die Temperaturen an den beiden Enden unterschiedlich sind, führt dieser Temperaturunterschied dazu, dass die anderen beiden Enden des Leiters oder Halbleiters ein thermoelektrisches Potenzial erzeugen, das durch Spannungsabtastung in die entsprechende Temperatur umgewandelt werden kann.

Haupteigenschaften:

1. Einfache Montage und einfacher Austausch;
2. Temperaturfühler vom Druckfedertyp mit guter Stoßfestigkeit;
3. Hohe Messgenauigkeit;
4. Großer Messbereich (-200℃~1300℃, -270℃~2800℃ unter besonderen Umständen);
5. Schnelle thermische Reaktionszeit;
6. Hohe mechanische Festigkeit und gute Druckbeständigkeit;
7. Hohe Temperaturbeständigkeit bis 2800 Grad;
8. Lange Lebensdauer.

Anwendung:

Thermoelemente können in extrem hohen und niedrigen Temperaturbereichen von -200℃ bis 2300℃ arbeiten. Daher,Thermoelemente finden breite Anwendung bei Messanforderungen in einem breiten Temperaturbereich, beispielsweise in der Metallurgie, im Maschinenbau, in der chemischen Industrie und anderen Industriebereichen sowie in der Wärmebehandlung, Glasherstellung usw.

Abbildung 5 DiesN-Typ-Thermoelementsensor hat die Vorteile einer guten Linearität, eines großen thermoelektrischen Potenzials, einer hohen Empfindlichkeit, einer guten Stabilität und Gleichmäßigkeit, einer starken Antioxidationsleistung, eines niedrigen Preises und wird durch die Bestellung im Nahbereich nicht beeinträchtigt. Es kann in Abgasnachbehandlungssystemen von Dieselmotoren eingesetzt werden.

Widerstandstemperaturdetektor (RTD)

Bei RTD handelt es sich um präzise Temperatursensoren aus einem hochreinen leitfähigen Metall wie Platin, Kupfer oder Nickel, die zu einer Spule gewickelt sind. Die Widerstandsänderung eines RTD ähnelt der eines Thermistors. Auch Dünnschicht-RTDs sind erhältlich. Bei diesen Geräten wird eine dünne Schicht Platinpaste auf ein weißes Keramiksubstrat aufgetragen. Der RTD funktioniert ein wenig wie ein thermoelektrischer Wandler, der Temperaturänderungen in Spannungsänderungen umwandelt. Das Widerstands-Temperatur-Verhältnis von Platin, Kupfer oder Nickel ist in Abbildung 6 dargestellt. Sie haben einen großen Temperaturkoeffizienten, reagieren schnell auf Temperaturänderungen, sind beständig gegen thermische Ermüdung und lassen sich leicht zu Präzisionsspulen verarbeiten.

Widerstandstemperaturdetektoren haben einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC), aber im Gegensatz zu Thermistoren ist ihr Ausgang sehr linear, was zu sehr genauen Temperaturmessungen führt. RTDs sind die genauesten und stabilsten Temperaturwandler. Sie sind besser linear als Thermoelemente und Thermistoren. Allerdings sind RTDs auch langsamer reagierende und teurere Temperatursensoren. Daher eignen sich RTDs am besten für Anwendungen, bei denen die Genauigkeit entscheidend ist, Geschwindigkeit und Preis jedoch keine entscheidende Rolle spielen.

Abbildung 7 Dies RTD Pt200 EGT-Sensor zeichnet sich durch eine standardisierte lineare Kennlinie, hohe Stabilität und Zuverlässigkeit sowie eine kurze Reaktionszeit unter Übergangsbedingungen aus. Es kann zur Steuerung und Überwachung von DPF/GPF-Systemen, zur Überwachung der SCR-Systeme von Hochleistungsdieselmotoren und zum Schutz temperaturempfindlicher Turboladerkomponenten verwendet werden.

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