Temperatursensor

Temperatursensoren sind meist elektrische oder elektronische Bauelemente, die ein elektrisches Signal als Maß für die Temperatur liefern.

Beispiele

Bauteile, die ihren Widerstand verändern

• Heißleiter (NTC) verringern ihren Widerstand bei Temperaturerhöhung, sie basieren auf Metalloxiden oder Halbleitern und heißen, wenn sie zu Messzwecken verwendet werden, auch Thermistor.
• Kaltleiter (PTC) erhöhen ihren Widerstand bei Temperaturerhöhung.
  • Platin-Messwiderstände haben einen nahezu temperaturlinearen Widerstandsverlauf. Sie können je nach Ausführung zwischen −200 °C und +850 °C eingesetzt werden.
  • Silizium-Messwiderstände werden im Temperaturbereich von −50 °C bis +150 °C eingesetzt.
  • Keramik-Kaltleiter weisen bei einer materialspezifischen Temperatur einen starken Widerstandsanstieg auf. Sie können auch als selbstregelndes Heizelement oder als Thermosicherung verwendet werden.

Bauteile, die direkt ein verarbeitbares elektrisches Signal liefern

• Integrierte Halbleiter-Temperatursensoren (Festkörperschaltkreise) liefern
  • einen zu ihrer Temperatur proportionalen Strom (Beispiel: AD592, proportional zur absoluten Temperatur 1 µA/K)
  • eine zu ihrer Temperatur proportionale Spannung (Beispiel: LM335, 10 mV/K)
  • ein von ihrer Temperatur abhängiges digitales Signal (Beispiele: AD7314, DS18B20)
• Die Basis-Emitter-Spannung eines als Diode geschalteten Transistors sinkt mit steigender Temperatur (stromabhängig; Richtwert bei 1 mA 2,3 mV/°C).

Weitere Verfahren

• Temperaturfühler mit Schwingquarz als Messelement. Die Resonanzfrequenz des schwingenden Quarzes verändert sich abhängig von der Temperatur und kann sehr präzise gemessen werden.
• Thermoelemente wandeln eine Temperaturdifferenz durch den Seebeck-Effekt in eine elektrische Spannung um.
• Pyroelektrische Materialien ändern die Ladungsträgerdichte an ihrer Oberfläche bei Temperaturschwankungen durch Veränderung der spontanen Polarisation. Einsatz in Pyrometern (Strahlungstemperatur-Messung im mittleren Infrarot) und bei Bewegungsmeldern.
• Pyrometer und Wärmebildkameras arbeiten berührungslos und messen die Wärmestrahlung
• Mechanisch arbeitende Temperaturschalter, z. B. Bimetallschalter, die durch Krümmung eines Bimetalles einen Schalter betätigen. Anwendungen in Toastern und Bügeleisen.
• Ferromagnetische Temperatursensoren bestehen aus einem Dauermagneten, der unterhalb der Curie-Temperatur an ferromagnetischem Material haftet und oberhalb dieser Temperatur abfällt und dabei einen federgerspannten Mechanismus magnetisch hält oder Reedschalter betätigt. Je nach dem Abstand zwischen Magnet und Eisen schaltet der Sensor nach Abkühlung selbsttätig wieder ein oder muss zurückgestellt werden. Patentierte Anwendung in temperaturgeregelten Lötkolben.
• Faseroptische Temperatursensoren messen das Temperaturprofil entlang einer Glasfaser. Sie beruhen auf dem Raman-Effekt oder der temperaturabhängigen Änderung des Brechungsindex in Faser-Bragg-Gitter-Sensoren (FBGS).

Andere Begriffe für Temperatursensoren sind: Wärmefühler, Temperaturfühler, Wärmesensor.

Integrierte Temperatursensoren

In vielen integrierten Schaltungen werden Temperatursensoren eingebaut, um temperaturabhängige Regelungen oder einen Schutz gegen Überhitzung zu erreichen. Beispiele sind:

• Mikroprozessoren, als Übertemperaturschutz (bei Erreichen von definierten Temperaturschwellen wird die Taktfrequenz reduziert, um eine weitere Erhöhung der Temperatur zu vermeiden)
• DRAM-Speicher, zur Regelung der Refresh-Frequenz, die stark temperaturabhängig ist (in etwa exponentielles Verhalten)
• Leistungshalbleiter, als Überhitzungsschutz (Smart-Power)

Siehe auch

• Wärmemengenzähler
• Heizkostenverteiler
• Thermografie
• Energy Harvesting
• Datenlogger mit integrierten Temperatursensoren zur Temperaturmessung

Weblinks

Wiktionary: Temperatursensor – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen