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Temperaturfühler erfassen Temperaturen und sind bei fast allen Aufgabenstellungen der Steuer-, Regel- und Messtechnik praktisch unentbehrlich. Sie finden in der Gebäudeleittechnik Verwendung, außerdem benötigen viele elektronische Systeme eine integrierte Temperaturkompensation, um eine zuverlässige und präzise Funktionalität sicherzustellen.   

Wissenswertes über Temperaturfühler

Was ist ein Temperaturfühler?

Temperaturfühler sind elektrische oder elektronische Bauteile und beinhalten einen Temperatursensor, der Temperaturänderungen erfasst. Die physikalische Größe der Temperatur wird dabei in ein elektrisches Signal umgesetzt und als Maß für die gemessene Temperatur herangezogen. Temperaturfühler dienen der Temperaturmessung von Gasen, Flüssigkeiten, Schüttgütern und dampfförmigen Medien. Außerdem ermöglichen Temperaturfühler die Erfassung von Oberflächen-, Körper- und Materialtemperaturen.

Welche Typen und Bauarten von Temperaturfühlern gibt es?

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Temperatursensoren, die ihren elektrischen Widerstand mit der Temperatur ändern und Temperatursensoren, die eine geringe elektrische Spannung (Thermospannung) liefern. Sowohl Widerstandsfühler als auch Thermoelemente benötigen eine entsprechende elektronische Schaltung, um die gemessene Temperatur auszuwerten, beziehungsweise darstellen zu können. Sogenannte Messumformer, auch Transmitter genannt, integrieren bereits eine Elektronik, die die gemessene Temperatur in ein analoges oder digitales Ausgangssignal umsetzt. Häufige Ausgänge sind 0/4…20 mA, 0…10 V, Taktsignal 10…90 % sowie verschiedene Digitalsignale.

Am gebräuchlichsten sind Temperatursensoren mit NTC-Widerständen, Platin-Messwiderstände (beispielsweise als Pt100-Ausführung) und NiCr-Ni-Thermoelemente. Je nach Anwendungsgebiet sind sie in diversen Bauformen verfügbar. Modell für Luft und nicht korrosive gasförmige Medien benötigen nicht zwingend ein Schutzgehäuse um den eigentlichen Sensor. Gleiches gilt für Thermoelemente: Sie können für Standardanwendungen als reine Drahtfühler eingesetzt werden.

Für Langzeitmessungen in flüssigen Medien und bei aggressiveren Umweltbedingen werden Temperaturfühler angeboten, die die Sensorik in einem entsprechend geeigneten Gehäuse integrieren und so für den Schutz des Messfühlers sorgen. Man unterscheidet hier Raum- oder Außenfühler für Luft, Anlegefühler, Einstechfühler, Oberflächenfühler, Tauchfühler, Kanalfühler, Einschraubfühler, sowie Anschraubfühler zur Befestigung an Kühlkörpern oder Gehäusen.

Kaufkriterien für Temperaturfühler – worauf kommt es an?

Zuerst muss bekannt sein, in welchem Bereich Sie Temperaturmessungen vornehmen wollen. Jeder Temperaturmessfühler arbeitet nur innerhalb seines spezifizierten Arbeitsbereiches mit der angegebenen Genauigkeit, hinreichender Langzeitstabilität und Zuverlässigkeit.

Im Automotive-Bereich und beim Einsatz in Industrieumgebungen liegen in der Regel erweiterte Anforderungen in Bezug auf Zuverlässigkeit, Korrosions- und Temperaturbeständigkeit vor. Letzteres gilt auch für die Anschlussleitungen, die Temperaturwechseln, Vibrationen und korrodierenden Substanzen ausgesetzt sein können. Hier sollte vorab genau geprüft werden, ob der jeweilige Sensor sämtliche Anforderungen erfüllt, um frühzeitige Ausfälle zu vermeiden.

Soll ein defekter Sensor ersetzt werden, muss ein kompatibler Ersatztyp zum Einsatz kommen, der identische elektrische Werte aufweist. Beispielsweise ist ein Platin-Messwiderstand vom Typ Pt100 nicht kompatibel mit einem Pt1000-Fühler, sein Widerstandswert liegt bei der Bezugstemperatur von 0 °C um den Faktor 10 höher, nämlich bei 1000 Ohm statt der erwünschten 100 Ohm. Dies gilt sinngemäß auch für andere Temperaturfühler. Die entsprechenden Angaben sind im Produktdatenblatt zu finden.

 

Wenn Temperaturen an weit entfernten Messstellen erfasst werden sollen, ist der Einsatz von Messumformern ratsam. Im Gegensatz zu herkömmlichen, passiven Temperaturfühlern beeinflusst der zunehmende Leitungswiderstand der Anschlussleitungen nicht deren Messgenauigkeit. Ändern sich Temperaturen schnell, so benötigt man entsprechend rasch ansprechende Temperaturfühler, damit die Messwerte möglichst verzögerungsarm erfasst werden können. Temperaturfühler mit kleiner eigener Masse sind hier im Vorteil, beispielsweise dünne NiCr-Ni-Thermoelemente.

Bei hohen Anforderungen an die Beständigkeit des Sensors gegenüber aggressiven Medien und im Lebensmittelbereich sind korrosionsbeständige und chemisch inerte Materialien erforderlich. Hier eignen sich Temperaturfühler mit Edelstahl- oder PTFE-Gehäuse am besten.
 

FAQ – häufig gestellte Fragen zu Temperaturfühlern

Wie prüfe ich Temperaturfühler auf Funktion?

Widerstandstemperaturfühler besitzen einen definierten ohmschen Widerstand bei einem oder mehreren im Datenblatt angegebenen Temperaturwert(en). Mit einem Multimeter können diese Angaben relativ leicht auf Plausibilität überprüft werden. Ähnliches gilt für Messumformer, auch hier bieten viele Multimeter die passenden Messbereiche zur prinzipiellen Funktionskontrolle.
Bei Thermoelementen hilft entweder ein Multimeter mit entsprechendem Messeingang (meist als Typ NiCr-Ni vom Typ K ausgeführt) oder ein probeweiser Austausch des Fühlers. Eine direkte Messung ist hier nicht möglich, sieht man vom Auffinden eines Kurzschlusses oder Drahtbruchs ab.

Der kürzlich ausgetauschte Temperaturfühler ist schon wieder defekt. Woran kann das liegen?

In einem Kunststoffbecher vergossene Sensoren zur Temperaturmessung eignen sich nicht zwingend für den dauernden Einsatz in Flüssigkeiten. Hier kann es langfristig zu Ausfällen kommen, wenn das Material nicht ausreichend diffusionsdicht ist. Überschreitungen der zulässigen Temperaturen können ebenfalls zum schnellen Ausfall führen. Insbesondere NTC-Fühler sind recht empfindlich. Im Datenblatt des jeweiligen Produkts finden Sie entsprechende Hinweise zu den zulässigen Umgebungsbedingungen.
 

Fazit: So kaufen Sie den passenden Temperaturfühler

Für universelle Messaufgaben in beschränkten Temperaturbereichen eignen sich einfache und preiswerte NTC-Messfühler. Bei hohen Anforderungen an die Messpräzision bieten sich Platin-Temperaturfühler an, sie eignen sich auch für höhere Temperaturen und sind sehr langzeitstabil.

Ein sehr breiter Temperaturmessbereich kann mit NiCr-Ni-Fühlern abgedeckt werden, ihr Einsatzbereich umfasst - je nach Ausführung - Temperaturen von -200 °C bis über 1000 °C. Messumformer liefern ein definiertes elektrisches Signal und erlauben die problemlose Einbindung in industriellen Anlagen. Zudem haben größere Leitungslängen keinen spürbaren Einfluss auf die Messgenauigkeit.

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