Grundlagen zu RTDs und Thermoelementen
F: Was ist ein RTD?
A: Ein RTD (Resistance Temperature Detector) ist ein Sensor, dessen Widerstand sich ändert, wenn sich seine Temperatur ändert. Der Widerstand steigt mit zunehmender Temperatur des Sensors. Das Verhältnis Widerstand versus Temperatur ist bekannt und im Laufe der Zeit wiederholbar.
Ein RTD ist ein passives Gerät. Er produziert nicht selbst ein Ausgangssignal. Externe elektronische Geräte werden verwendet, um den Widerstand des Sensors zu messen, indem schwacher elektrischer Strom durch den Sensor geleitet wird, um eine Spannung zu erzeugen.
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F: FWas ist ein Thermoelement?
A: Ein Thermoelement ist ein Gerät, das aus zwei verschiedenen Leitern (in der Regel Metalllegierungen) besteht, die eine Spannung erzeugen, die proportional zu einem Temperaturunterschied zwischen beiden Enden des Aderpaars ist. Im Gegensatz zu den meisten anderen Methoden der Temperaturmessung sind Thermoelemente selbst angetrieben und benötigen keine Anregung.
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F: Was ist der Unterschied zwischen einem RTD und einem Thermoelement?
A: Die drei Hauptunterschiede zwischen RTDs und Thermoelementen sind der Temperaturbereich, die Genauigkeit/Stabilität und die Reaktionszeit.
Temperatur:
- RTD: Engerer Temperaturbereich: -200 °C bis +600 °C
- Thermoelement: größerer Temperaturbereich: -200 °C bis 2000 °C
Genauigkeit/Stabilität:
- RTD: In der Lage, eine höhere Genauigkeit zu bieten und über Jahre hinweg eine kontinuierliche Stabilität zu halten.
- Thermoelement: Weniger Genauigkeit und mögliche Verschiebung in kürzeren Zeiträumen.
Reaktionszeit:
- RTD: 1 bis 7 Sekunden
- Thermoelement: weniger als eine Sekunde
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F: Welche Art von Temperatursensor sollte ich für meine Anwendung verwenden?
A: Die Art des Temperatursensors ist in erster Linie von zwei Faktoren abhängig:
1. Erstens: Davon, ob Sie derzeit Prozesssteuergeräte verwenden. Wenn Sie zur Zeit über ein Prozesssteuerungssystem verfügen, bestimmen die Geräte, die Sie verwenden, die Art des Sensors, den Sie benötigen.
2. Ganz gleich, ob Sie ein neues Prozessleitsystem aufbauen: Wenn Sie ein neues Steuersystem einrichten, empfehlen wir die Verwendung eines 100-Ohm-Platin-RTD, da dieser Sensortyp weit verbreitet ist und eine große Auswahl an Steuer- und Überwachungsgeräten auf dem Markt für dieses Sensorelement verfügbar ist.
F: Was ist der Vorteil der Verwendung von drei Anschlussleitungen gegenüber zwei?
A: Anschlussleitungen beeinflussen den Widerstand und damit auch die Temperaturmessung. Je länger die Anschlussleitungen, desto stärker erhöhen sie den gemessenen Widerstand und führen dadurch zu einer höheren angezeigten Temperatur, als tatsächlich am Messpunkt vorliegt. Durch das Hinzufügen einer dritten Anschlussleitung kann der Einfluss der ersten beiden Leitungen kompensiert werden, sodass der Messwert nicht mehr durch den Leitungswiderstand verfälscht wird.
F: Warum gibt es unterschiedliche Alpha-Kurventypen für Platin-RTD-Elemente?
A: Verschiedene Behörden und Organisationen (z. B. staatliche, industrielle oder branchenbezogene Institutionen) haben unterschiedliche Kurven definiert, um einen Standard zu schaffen, nach dem alle Hersteller arbeiten können. Einige Kurven wurden zudem von einzelnen Herstellern entwickelt – basierend auf deren spezifischen Fähigkeiten, eine reproduzierbare Kennlinie bereitzustellen.
F: Wie weiß ich, welchen Alpha-Kurventyp ich verwenden muss?
A: Bei der Auswahl einer geeigneten Kurve für eine bestimmte Anwendung sind mehrere Aspekte zu berücksichtigen. 1. Bestehende oder vorgeschlagene Instrumentierung. Der Sensor und die Sensoreingangskurven müssen übereinstimmen. 2. Kosten. Es kann beispielsweise kostspieliger sein, eine 0,003926-Kurve zu realisieren als eine 0,003850-Kurve.
F: Wann benötige ich einen Transmitter?
A: Es gibt mehrere Gründe, Transmitter einzusetzen;
1. Zur Verstärkung des Ausgangssignals der Sensoren. Dies ist dann wichtig, wenn sich der Sensor weit weg von der Instrumentierung befindet oder wenn elektrisches Rauschen entsteht, das die Sensorausgabe verzerrt.
2. Um die Funktionalität der Temperaturmessung zu verbessern.
3. Um das Sensorsignal in Standardsignale wie 0-20, 4-20 mA umzuwandeln.
F: Was sind die Hauptunterschiede zwischen einem Dünnschichtelement und einem Drahtwickelelement?
A: Ein Dünnschichtelement wird mit einer hochentwickelten Technologie namens Photolithografie hergestellt. Diese Technologie ermöglicht es, das Sensorelement robuster, kleiner, genauer und kostengünstiger als herkömmliche drahtumwickelte Elemente zu machen. Da die Fertigung von drahtumwickelten Elementen arbeitsintensiv ist, sind sie in der Regel teurer.
F: Was ist ein Element?
A: Ein Element ist das Bauteil, das die eigentliche Messung durchführt. Je nach Funktion, die ein Element erfüllen soll, und der eingesetzten Fertigungstechnologie kann ein Element Wicklungen und/oder unterschiedliche Muster aufweisen, um ein Signal zu erzeugen, das anschließend zur Messung von Änderungen verschiedener Energieeigenschaften genutzt wird.
F: Was ist eine Kaltstelle?
A: Eine Verbindungsstelle ist ein Punkt, an dem zwei unterschiedliche Metalle miteinander verbunden sind.
1. Kaltstellen (auch als Referenzpunkte bekannt) bestehen aus einer Thermoelementabzweigung, die auf einer bekannten und stabilen Temperatur gehalten wird. Die Standardtemperatur, die für diese Funktion verwendet wird, ist 0°C.
2. Heißstelle (auch Messstelle genannt): Eine Messstelle, die die Temperatur eines unbekannten Objekts oder der Umgebung erfasst.
F: Was sind die Vor- und Nachteile von geerdeten Thermoelementen?
A: Eine geerdete Messstelle stellt einen direkten Kontakt zwischen der Messstelle und dem umgebenden Schutz- bzw. Metallgehäuse her. Dies ermöglicht eine schnellere Reaktionszeit. Eine geerdete Spitze ist jedoch anfällig für elektromotorische Kräfte in der Umgebung, die zu möglichen Fehlern in der Messung führen können. Eine nicht geerdete Stelle ist demnach eine Stelle ohne Kontakt mit dem Metallgehäuse. Daher hat sie eine langsamere Reaktionszeit, liefert aber mit geringerer Wahrscheinlichkeit falsche Werte.
