Was ist ein Thermostat?
Temperaturregler haben verschiedene Bezeichnungen, wie z. B. Temperaturschalter, Temperaturschutzschalter oder Temperaturregler. Nach ihrem Funktionsprinzip lassen sie sich in Sprungthermostate, Flüssigkeitsthermostate, Druckthermostate und elektronische Thermostate unterteilen. In modernen industriellen Steuerungsanlagen sind digitale Thermostate am weitesten verbreitet. Hinsichtlich ihres Aufbaus können Temperaturregler in integrierte und modulare Temperaturregler unterteilt werden.
Was sind das für Thermometer?
Das Temperaturmessgerät wandelt das Temperatursignal in ein elektrisches Signal um und ist üblicherweise im Erfassungsbereich des zu überwachenden Objekts installiert. In der industriellen Steuerungstechnik werden häufig Thermoelemente, Thermowiderstände, Thermistoren und berührungslose Sensoren eingesetzt. Die ersten drei zählen zu den Kontaktthermometern.
1. Thermoelement
Das Prinzip der Temperaturmessung mit Thermoelementen basiert auf dem Seebeck-Effekt (thermoelektrischer Effekt). Bilden zwei Metalle aus unterschiedlichen Materialien (üblicherweise Leiter oder Halbleiter, wie beispielsweise Platin-Rhodium, Nickel-Chrom-Nickel-Silizium und andere Materialpaare) einen geschlossenen Stromkreis und werden an ihren beiden Verbindungsenden unterschiedliche Temperaturen angelegt, entsteht zwischen den beiden Metallen eine elektromotorische Kraft. Dieser Stromkreis wird als „Thermoelement“ bezeichnet, die beiden Metalle als „thermische Elektrode“ und die resultierende elektromotorische Kraft als „thermoelektrische Kraft“. Thermoelemente zeichnen sich durch ihren großen Messbereich, ihr schnelles Ansprechverhalten und ihre hohe Vibrationsfestigkeit aus.
2. Wärmewiderstand
Ein Wärmewiderstand wandelt ein Temperatursignal in ein elektrisches Signal um. Sein Funktionsprinzip beruht im Wesentlichen auf der temperaturabhängigen Widerstandsänderung von Metallen. Wärmewiderstände nutzen diese Eigenschaft von Metallen zur Temperaturmessung.
In der industriellen Steuerungstechnik werden häufig Wärmeleitwiderstände aus Platin, Kupfer und Nickel eingesetzt. Platin ist dabei der gebräuchlichste Werkstoff. Er zeichnet sich durch gute Temperaturlinearität, stabile Leistung und hohe Präzision im Normaltemperaturbereich aus. Daher wird Platin in Anwendungsumgebungen mit moderaten Temperaturen, ohne Vibrationen und mit hohen Präzisionsanforderungen bevorzugt.
3. Thermistor
Ein Thermistor ist ein Bauteil, das ein Temperatursignal in ein elektrisches Signal umwandelt. Sein Funktionsprinzip basiert im Wesentlichen auf der Temperaturabhängigkeit des Widerstands eines Halbleiters. Konkret nutzen Thermistoren diese Eigenschaft von Halbleitern zur Temperaturmessung. Im Vergleich zum Wärmewiderstand ändert sich der Widerstand des Thermistors mit der Temperatur deutlich stärker, weshalb sein Temperaturmessbereich relativ eng ist (-50 bis 350 °C).
Thermistoren werden in NTC- und PTC-Thermistoren unterteilt. NTC-Thermistoren besitzen einen negativen Temperaturkoeffizienten (NTC), ihr Widerstandswert sinkt mit steigender Temperatur. PTC-Thermistoren hingegen haben einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC), ihr Widerstandswert steigt mit zunehmender Temperatur. Aufgrund ihrer spezifischen Widerstands-Temperatur-Eigenschaften finden Thermistoren vielfältige Anwendung in der Temperaturmessung, der Automatisierungstechnik, in elektronischen Geräten und weiteren Bereichen.
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