Was ist thermocouple?

Thermoelement (Thermoelement)

Ein Thermoelement, auch Thermoelement genannt, ist ein Temperatursensor, der auf dem Seebeck-Effekt basiert. Es besteht aus zwei unterschiedlichen Metallen oder Legierungen, die an einem Ende miteinander verbunden sind (Messstelle oder heiße Stelle). An den anderen Enden (Referenzstelle oder kalte Stelle) entsteht eine Temperaturdifferenz, die eine elektrische Spannung erzeugt. Diese Spannung ist proportional zur Temperaturdifferenz und kann gemessen werden.

Funktionsweise:

Der Seebeck-Effekt, das Prinzip hinter dem Thermoelement, beschreibt die Entstehung einer elektrischen Spannung (Thermoelektromotorische Kraft, EMK) in einem geschlossenen Stromkreis aus zwei verschiedenen Metallen, wenn die Verbindungsstellen unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Die Größe der EMK hängt von den Materialien und der Temperaturdifferenz ab.

Bestandteile:

• Messstelle (heiße Stelle): Die Stelle, an der die Temperatur gemessen wird.
• Referenzstelle (kalte Stelle): Die Stelle, deren Temperatur bekannt sein muss, um die Temperatur an der Messstelle genau bestimmen zu können. Häufig wird hier eine Kompensation für die Temperatur der Referenzstelle vorgenommen.
• Thermoelementdraht: Die beiden unterschiedlichen Metalle, die die Messstelle und Referenzstelle verbinden.

Typen von Thermoelementen:

Es gibt verschiedene Typen von Thermoelementen, die sich in ihren Materialzusammensetzungen und Temperaturbereichen unterscheiden. Einige gängige Typen sind:

• Typ K: Nickel-Chrom / Nickel-Aluminium (weit verbreitet) - https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Typ%20K%20Thermoelement
• Typ J: Eisen / Konstantan
• Typ T: Kupfer / Konstantan
• Typ E: Nickel-Chrom / Konstantan
• Typ N: Nicrosil / Nisil
• Typ S: Platin-Rhodium / Platin
• Typ R: Platin-Rhodium / Platin
• Typ B: Platin-Rhodium / Platin-Rhodium

Anwendungen:

Thermoelemente finden breite Anwendung in verschiedenen Bereichen, darunter:

• Industrielle Temperaturmessung: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Industrielle%20Temperaturmessung in Prozessen wie Wärmebehandlung, Ofensteuerung und Kunststoffverarbeitung.
• Automobilindustrie: Überwachung von Motor- und Abgastemperaturen.
• Medizinische Geräte: Temperaturmessung in medizinischen Geräten und Instrumenten.
• Haushaltsgeräte: Temperaturregelung in Öfen, Herden und anderen Geräten.
• Forschung und Entwicklung: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Forschung%20und%20Entwicklung für verschiedene Temperaturmessungen.

Vorteile:

• Breiter Temperaturbereich: Verschiedene Thermoelementtypen können Temperaturen von -200 °C bis über 2000 °C messen.
• Robustheit: Thermoelemente sind relativ unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen.
• Einfache Bauweise: Sie sind einfach herzustellen und zu installieren.
• Geringe Kosten: Thermoelemente sind im Allgemeinen kostengünstig.

Nachteile:

• Geringe Genauigkeit: Die Genauigkeit ist geringer als bei anderen Temperaturmessgeräten wie Widerstandsthermometern (RTDs).
• Nichtlinearität: Die Spannungs-Temperatur-Kennlinie ist nicht linear, was eine Kompensation erforderlich macht.
• Referenzstellentemperatur: Die Temperatur der Referenzstelle muss bekannt oder kompensiert werden.
• Empfindlichkeit gegenüber Störsignalen: Thermoelemente können empfindlich gegenüber elektrischen Störsignalen sein, was zu ungenauen Messungen führen kann.

Kalibrierung:

https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Thermoelement%20Kalibrierung Thermoelemente sollten regelmäßig kalibriert werden, um die Genauigkeit der Messungen sicherzustellen. Die Kalibrierung erfolgt durch Vergleich der Thermoelementausgabe mit einem bekannten Temperaturstandard.

Kompensation der Referenzstelle:

https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Referenzstellenkompensation Um genaue Temperaturmessungen zu erhalten, muss die Temperatur der Referenzstelle bekannt oder kompensiert werden. Dies kann mit speziellen Kompensationsschaltungen oder Software erfolgen.