Temperatursensor Funktionsweise: wie funktionieren Temperaturfühler?

von | Temperaturfühler

Temperaturfühler oder auch Thermofühler finden wir überall – ob in der heimischen Espressomaschine oder in der industriellen Kunststofftechnik. Damit Du die Funktionsweise von Temperatursensoren verstehst, stelle ich Dir die in der Industrie gängigsten elektronischen Temperaturfühler vor. Das sind meist Thermoelemente, Widerstandsthermometer oder Thermistoren.

Wenn es richtig heiß wird: Thermoelemente

Thermoelemente werden hauptsächlich bei höheren Temperaturen von mindestens 300 °C eingesetzt. Sie funktionieren nach dem Prinzip der vergleichenden Messung: sie haben eine Messstelle und eine Vergleichsstelle und geben eine Thermospannung aus, die ein Maß für die Temperaturdifferenz zwischen diesen beiden Stellen ist. Mehr Infos über Thermoelemente findet ihr in diesem Beitrag.

Exakt in weiten Messbereichen: Platin-Widerstandsthermometer

Die zweite wichtige Gattung sind Platin-Widerstandsthermometer wie Pt100 und Pt1000. Herzstück dieser Temperatursensoren ist ein Platin-Widerstand, dessen elektrischer Widerstand sich über einen weiten Temperaturbereich quasi linear mit der Temperatur ändert: mit steigender Temperatur steigt auch der Widerstand. Details in diesem Beitrag über die Funktionsweise von Pt100 und Pt1000.

Gute Ergebnisse in eingeschränkten Messbereichen: Thermistoren

Die dritte Gattung sind die Thermistoren. Das sind Halbleiter-Sensoren, die ebenfalls ihren elektrischen Widerstandswert mit der Temperatur ändern. Es gibt zwei Gruppen:
PTC steht für „Positiver Temperatur Koeffizient“. Hier steigt der Widerstand am Messelement mit der Temperatur an – man spricht von Kaltleitern.
NTC funktionieren genau umgekehrt: der Widerstand am Messelement sinkt mit steigender Temperatur, weshalb man von Heißleitern spricht. NTC steht für „Negativer Temperatur Koeffizient“.
Im Unterschied zu Platin-Messwiderständen ist die Temperaturabhängigkeit des Widerstands bei Thermistoren allerdings nur in einem sehr eingeschränkten Bereich quasi linear. Daher sind Thermistoren nur für relativ enge Temperaturbereiche zu empfehlen. Wenn ihr Thermistoren besser verstehen wollt, schaut mal in diesen Beitrag.

Kurz zusammengefasst:

Mit Thermoelementen führt man eine vergleichende Messung durch und bekommt als Ausgangssignal eine geringe, störempfindliche Thermospannung. Platin- und Thermistor-Messelemente liefern über die Messung eines Spannungsabfalls einen Widerstandswert, der dann für die Berechnung der absoluten Temperatur herangezogen wird.

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