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Temperaturmessung
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Sie interessieren sich für Temperaturmessung, sind sich aber nicht sicher, welche Produkte von Gantner für Sie geeignet sind? Unsere Ingenieure helfen Ihnen gerne dabei, ein Q.series X Datenerfassungssystem auf Ihre speziellen Anforderungen bei der Temperaturmessung zuzuschneiden.
Die Temperatur ist die weltweit am häufigsten gemessene physikalische Größe, und Gantner Instruments ist der stabilste und genaueste Anbieter von Datenerfassungsgeräten für Temperaturmessungen. Die Temperatur wird im Allgemeinen mit industriellen Temperatursensoren wie Temperaturfühlern (z.B. Thermoelementen, RTD-Temperatursensoren wie Pt100/Pt1000), Thermistoren (NTC), Infrarot (IR)-Temperatursensoren oder anderen anwendungsspezifischen Messwertgebern gemessen.
Messmethoden sollten sorgfältig ausgewählt werden, wobei mehrere kritische Faktoren eine Rolle spielen: der erforderliche Temperaturbereich, die Reaktionszeit, die Genauigkeit und die Kosten sowie Umweltaspekte wie Hochspannungspotentiale bei Batterietests oder starke elektromagnetische Störungen durch Elektromotoren oder inverterbetriebene Systeme. Jede dieser Bedingungen kann die Messstabilität und -genauigkeit erheblich beeinträchtigen, so dass die richtige Sensorauswahl und DAQ von entscheidender Bedeutung sind.
Die genaue Messung der Temperatur in technischen Projekten kann komplizierter sein, als es zunächst scheint. Viele Ingenieure stoßen auf ähnliche Herausforderungen, wenn sie industrielle Temperatursensoren in Testaufbauten oder industrielle Systeme integrieren. Hier gehen wir auf einige der häufigsten Probleme bei der praktischen Temperaturmessung ein – und darauf, wie man sie überwinden kann. Außerdem zeigen wir Ihnen, wie die Werkzeuge und das Fachwissen von Gantner Instruments Ihnen helfen können, zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.
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NAVIGATION
Hochpräzise Thermoelementmessung mit Kaltstellenkompensation (CJC)
Optimiert für Typ K Temperaturfühler
Für dünne TC-Drähte oder laute Umgebungen
RTD-Temperatursensor (Pt100/Pt1000) und NTC-Thermistor-Messmodul
Spezialisiert auf Niederstrom für kryogene Messungen
NTC-Messmodul für erweiterte Widerstandsbereiche
Thermoelement-Messmodul für Hochspannungsumgebungen und kundenspezifische Anschlüsse wie Federklemmen, Lemo Redel, Thermosensor
Hochspannungs-RTD- und/oder NTC-Messmodul
Die Auswahl des richtigen Sensors für Ihre Bedürfnisse
“Soll ich ein Thermoelement, einen RTD, einen Thermistor oder einen Infrarot (IR) Temperatursensor verwenden?” – Dies ist oft die erste Frage.
Die Wahl der richtigen industriellen Temperatursensoren wirkt sich erheblich auf Ihre Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit aus:
Die Auswahl des richtigen Sensors für Ihre Bedürfnisse
Thermoelemente (TC)
Beliebt für ihren großen Messbereich (-200 °C bis ~1370 °C für Typ K) und ihre Robustheit. Kompakt, erschwinglich und für raue Bedingungen geeignet, liegt die TC-Genauigkeit typischerweise zwischen ±1 und ±2 °C und erfordert eine sorgfältige Handhabung der Kaltstellenkompensation. Ideal für: Hochtemperaturszenarien wie Motoren, Öfen oder Anwendungen, die zahlreiche kosteneffektive Sensoren benötigen...
Widerstands-Temperaturmessgeräte (RTDs - Pt100/Pt1000)
Sie sind bekannt für ihre außergewöhnliche Genauigkeit (Klasse A RTDs bieten eine Genauigkeit von ±0,15 °C bei 0 °C) und Stabilität über einen moderaten Bereich (-200 °C bis 600 °C). Obwohl sie teurer sind und langsamer reagieren als TCs, bieten RTDs eine ausgezeichnete Präzision und konsistente Messwerte, ideal für industrielle Umgebungen. Ideal für: Präzise industrielle Messungen mit mittlerer Reichweite, z.B. in Umweltkammern, Pipelines, Reaktoren oder Klima-Regelungen.
Thermistoren (NTC)
Hochempfindlich innerhalb enger Temperaturbereiche (typischerweise -40 °C bis 150 °C), mit einer hohen Auflösung von bis zu ±0,1 °C. Kostengünstig und reaktionsschnell, aber da sie nicht linear sind, erfordern sie eine Kalibrierung oder Software-Linearisierung. Ideal für: Anwendungen mit kleinem Bereich und hoher Auflösung, wie z.B. die Temperaturüberwachung von Elektronik, Batterien oder medizinischen Geräten.
Faseroptische Temperatursensoren
Unverzichtbar für Umgebungen mit starken elektromagnetischen Störungen (EMI) oder Hochspannungsbedingungen. Diese Sensoren bieten eine elektrische Isolierung und Immunität gegen elektromagnetische Störungen (EMI), wodurch sie sich für spezielle Hochspannungs- oder EMI-empfindliche Anwendungen eignen. Ideal für: Transformator- und Motorwicklungs-Temperaturen, MRT-Maschinen und Hochfrequenz-Umgebungen. (erste Version: kontaktieren Sie den Vertrieb für integrierte Lösungen)
Was ist die Quintessenz?
- Thermoelemente: Extreme Temperaturbereiche, hohe Lebensdauer, kostengünstig für große Mengen.
- RTDs: Industrielle Anwendungen, die moderate Temperaturen und hohe Präzision erfordern.
- Thermistoren: Präzise, lokalisierte Messungen innerhalb enger Temperaturbereiche.
- Faseroptik: Spezialisierte, Hochspannungs- oder EMI-empfindliche Umgebungen (integrierte Lösungen – kontaktieren Sie den Vertrieb).
Erzielen Sie genaue und stabile Messwerte
Um präzise Temperaturmessungen mit industriellen Temperatursensoren zu erhalten, müssen Sie mehrere Herausforderungen meistern:
Kalibrierung und Toleranz
Lösung: Standard-TCs vom Typ K (±2 °C) oder Pt100-RTDs der Klasse B (±0,3 °C bei 0 °C) haben definierte Toleranzen. Wählen Sie höherwertige Sensoren (Klasse A, 1/10 DIN) oder kalibrieren Sie Sensor-Instrument-Systeme an bekannten Punkten, um die Genauigkeit zu erhöhen.
Stabilität und Drift
Industrielle Temperatursensoren weichen aufgrund von Verschmutzung, mechanischer Belastung oder Alterung ab. Temperatursensoren, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, degradieren, wodurch sich die Messwerte mit der Zeit verschieben.
Lösung: Die regelmäßige Kalibrierung von Temperatursensoren und der Betrieb unter den empfohlenen Bedingungen können helfen, die Drift zu verringern.
Reproduzierbarkeit und Rauschen
Schwankungen, die durch elektrische Interferenzen oder schlechte Sensoranbindung verursacht werden, führen zu instabilen Messwerten.
Lösung: Achten Sie auf eine ordnungsgemäße Installation der Temperaturfühler, einen guten thermischen Kontakt (z.B. durch Verwendung von Wärmeleitpaste oder ausreichendes Eintauchen) und verwenden Sie Geräte mit digitaler Filterung (z.B. die 50/60 Hz-Sperrfilter der DAQ Module von Gantner), um die Messungen zu stabilisieren.
Kaltstellenkompensation (CJC)
Eine falsch durchgeführte Kaltstellenkompensation kann erhebliche Fehler verursachen (>10 °C).
Lösung: Verwenden Sie immer Messgeräte mit eingebautem, präzisem CJC (z.B. die Thermoelementmodule von Gantner Instruments).
Genauigkeit der Instrumentierung
Die Messgeräte selbst tragen zur Gesamtunsicherheit bei. Selbst hochwertige Sensoren funktionieren auf minderwertigen Loggern schlecht.
Lösung: Vergewissern Sie sich, dass die Spezifikationen Ihres Messgeräts mit Ihren Genauigkeitsanforderungen übereinstimmen. Hochpräzise Instrumente wie die Module der Q.series von Gantner minimieren diesen Fehler (Auflösung bis zu 0,01 °C, Genauigkeit typischerweise ±0,1 °C oder besser).
Ein effektiver Umgang mit diesen Faktoren - Auswahl der Sensoren, Kalibrierung, ordnungsgemäße Installation und hochwertige Instrumente - ist entscheidend für die Gewährleistung genauer und stabiler Temperaturmessungen.
Verwalten von Thermoelement-Referenzanschlüssen
Thermoelemente messen Temperaturunterschiede, keine absoluten Werte, was eine genaue Kaltstellenkompensation (CJC) erfordert. Das Ignorieren einer korrekten CJC kann zu großen Fehlern führen (mehrere Dutzend Grad).
Das Problem verstehen
Ein Thermoelement misst die Temperaturdifferenz, nicht die absolute Temperatur. Das Messgerät oder Modul muss die Temperatur der Vergleichsstelle (in der Regel die Klemmentemperatur) kennen, um die tatsächliche Temperatur an der Messstelle zu berechnen. Wenn Sie dies vernachlässigen, schleichen sich Fehler in der Größenordnung der Umgebungsschwankungen ein (die mehrere Dutzend Grad betragen können).
Lösungen
- Integrierte Kaltstellenkompensation: Integrierte Kaltstellenkompensation: Verwenden Sie DAQ Module mit integrierten Temperatursensoren (RTDs oder Thermistoren) an den Anschlusspunkten. Diese korrigieren automatisch die Thermoelement-Spannungsmesswerte für Schwankungen der Umgebungstemperatur. Stellen Sie sicher, dass Ihre Hardware korrekt für Ihren Thermoelementtyp eingestellt ist und überprüfen Sie die interne CJC-Genauigkeit. Die Gantner-Module enthalten spezielle, hochpräzise CJC-Schaltkreise.
- Externe Referenz: Externe Referenzen, wie z.B. Eisbäder oder stabilisierte Kammern (die auf 0°C gehalten werden), sind hochpräzise, erhöhen aber die Komplexität. Sie werden in der Regel in Kalibrierlabors verwendet. Die eingebaute Kaltstellenkompensation ist in der Regel ausreichend.
- Stabilität der Klemmen: Sorgen Sie für eine gleichmäßige Temperatur an den Klemmen, um Schwankungen oder Gradienten (verursacht durch Zugluft oder heiße Elektronik) zu vermeiden, die zu Fehlern führen können. Sorgen Sie für stabile Umgebungsbedingungen oder Gehäuse um die Terminals.
- Richtige Steckverbinder und Drähte: Verwenden Sie immer für Thermoelemente geeignete Steckverbinder und Verlängerungsdrähte, um unbeabsichtigte Verbindungen zu vermeiden, die die Genauigkeit beeinträchtigen könnten. Ungleiche Metalle erzeugen unbeabsichtigte Verbindungen, die die Genauigkeit beeinträchtigen können. TC-Stecker nach Industriestandard (farbcodiert nach Typ) verhindern solche Probleme.
Das Wichtigste zum Mitnehmen
Die korrekte Verwaltung der Kaltstellenkompensation ist für genaue Thermoelementmessungen unerlässlich. Die integrierte Kaltstellenkompensation (wie sie in den DAQ Modulen von Gantner enthalten ist) vereinfacht die Einrichtung und sorgt für Zuverlässigkeit – bei korrekter Konfiguration bleiben die Thermoelement-Messwerte stabil und genau.
Besonderer Tipp: Externe Kaltstellenkompensationskarte (CJC30)
Für Installationen mit einer großen Anzahl von Kanälen oder langen Thermoelementkabeln bietet Gantner Instruments die externe Karte CJC30 an, die bis zu 30 Thermoelementkanäle unterstützt.
Ausgestattet mit einem integrierten Pt1000-Sensor zur präzisen Messung der Vergleichsstellentemperatur dient die CJC30-Platine als isothermische Vergleichsstelle, wodurch der Kabelaufwand erheblich reduziert wird.
RTDs Verdrahtungskonfigurationen - 2-Draht, 3-Draht, 4-Draht
Wenn Sie RTD-Temperatursensoren oder Thermistoren anschließen, haben Sie die Wahl zwischen 2-, 3- oder 4-Draht-Verbindungen. Dies ist ein häufiger Grund für Verwirrung, aber es geht um den Widerstand der Zuleitung:
2-Draht: Die einfachste Methode verwendet nur zwei Drähte, aber die Messung umfasst den Sensor- und Leitungswiderstand, was zu erheblichen Fehlern führen kann – z. B. fügen 10 m dünner Draht (~1 Ω) bei einem Pt100 einen Fehler von etwa 2,6 °C hinzu. Diese Methode eignet sich nur für kurze Entfernungen oder geringere Genauigkeitsanforderungen; dickere Drähte reduzieren diesen Fehler.
3-Draht: Ein dritter Draht kompensiert den Leitungswiderstand, indem er ihn misst und subtrahiert, wobei gleiche Leitungslängen und -abmessungen vorausgesetzt werden. Dadurch wird der Fehler erheblich reduziert – von etwa 2,6 °C auf typischerweise weniger als 0,2 °C. Damit ist dies der Standardkompromiss zwischen Komplexität und Genauigkeit.
4-Draht (Kelvin): Bietet die höchste Genauigkeit, da getrennte Paare für die Stromzufuhr und die Spannungsmessung verwendet werden und die Auswirkungen des Leitungswiderstands vollständig eliminiert werden. Empfohlen für Präzisionsmessungen, Kalibrierungen oder sehr lange Kabelwege. Der Nachteil ist die Komplexität und die zusätzlichen Kosten für die Verkabelung. Stimmen Sie Sensoren und Messgeräte aufeinander ab, um maximalen Nutzen zu erzielen.
Thermoelemente sind von Natur aus zweidrahtig und haben diese Konfigurationsmöglichkeiten nicht, da der Leitungswiderstand aufgrund der hohen Eingangsimpedanz nur minimale Auswirkungen hat; die Hauptprobleme sind Rauschen und die Integrität der Sperrschicht.
Bewährte Praxis:
Entscheiden Sie sich bei RTDs immer für eine 3-Leiter-Konfiguration, um die Messgenauigkeit deutlich zu verbessern. Achten Sie auf eine korrekte Verdrahtung gemäß dem Handbuch Ihres DAQ-Moduls und verwenden Sie korrekt farbcodierte Kabel, um ausgeglichene Widerstände zu erhalten.Wussten Sie das?
Wenn Sie Module benötigen, die umfassende Temperaturmessungen mit RTD-, NTC- und TC-Sensoren neben anderen Messparametern wie Spannung, Dehnung und Vibration ermöglichen, dann entscheiden Sie sich für Gantner Instruments, das leistungsstarke Multifunktions-E/A-Module für eine verbesserte Testflexibilität und Datenintegration bietet.
A107: 4 analoge Eingangskanäle
– Spannung: ±10 V, ±1 V, ±100 mV
– Strom: Bis zu ±25 mA
– Widerstand: 400 Ω bis 4 kΩ
– RTDs: Pt100, Pt1000
– Dehnungsmessstreifen: ±2,5 mV/V, ±50 mV/V, ±500 mV/V
– Potentiometer: 1 kΩ bis 10 kΩ
– Abtastrate: Bis zu 20 kS/s pro Kanal
A101: 2 analoge Eingangskanäle
- Spannung: ±100 mV bis ±10 V, 0-60 V - Strom: 4-20 mA Schleifen- Widerstand: Bis zu 10 kΩ- RTDs: Pt100, Pt1000- Thermoelemente: Typen B, E, J, K, L, N, R, S, T, U- Dehnungsmessstreifen: Voll-, Halb- und Viertelbrücken-Konfigurationen- IEPE/ICP-Sensoren: Für Vibrations- und Akustikmessungen- Abtastrate: Bis zu 100 kS/s pro Kanal Umgang mit elektrischem Rauschen und Interferenzen
“Meine Temperaturmesswerte schwanken, wenn der Motor läuft!” – eine häufige Enttäuschung bei der Messung schwacher Signale wie Thermoelementen. Hier erfahren Sie, wie Sie genaue und stabile Messwerte sicherstellen können, indem Sie elektrisches Rauschen und Interferenzen minimieren:
- Verwenden Sie abgeschirmte, paarweise verdrillte Kabel: Verdrillte Paare reduzieren elektromagnetische Interferenzen (EMI) erheblich, indem sie die Auswirkungen von Magnetfeldern aufheben. Die Abschirmung blockiert außerdem externe Störungen. Erden Sie die Abschirmung immer nur an einem Ende, um Erdschleifen zu vermeiden. TC- und RTD-Sensorkabel sind in der Regel bereits verdrillt; stellen Sie sicher, dass dies Standard ist.
- Trennen Sie Sensor- und Stromkabel: Achten Sie darauf, dass die Sensorkabel auf niedriger Ebene räumlich von den Strom-, Motor- und PWM-Kabeln getrennt sind, um Störungen zu vermeiden. Wenn eine Kreuzung unvermeidlich ist, sollten Sie dies im rechten Winkel tun. Ziehen Sie Metallrohre oder Kabeltrassen als physische Abschirmung in Betracht.
- DAQ-Filterung aktivieren: Aktivieren Sie die integrierten Filter Ihrer Messhardware. Tiefpass- oder Kerbfilter reduzieren effektiv Jitter und eliminieren Netzfrequenzstörungen (50/60 Hz). Gantner-Module bieten eine wählbare digitale Filterung, um typisches elektrisches Rauschen zu entfernen und stabile, klare Messwerte zu erhalten. Bei langsam schwankenden Prozessen können die Messungen durch Software-Mittelwertbildung weiter geglättet werden.
- Überprüfen Sie Ihre Erdungsstrategie: Erdungsschleifen verursachen subtile, aber signifikante Fehler. Verwenden Sie isolierte, differentielle Eingänge (wie die von Gantner DAQ Modulen), um zu verhindern, dass Erdströme Ihre Signale stören. Wenn Sie weiterhin Probleme mit der Erdung haben, sollten Sie überlegen, ob Sie nicht geerdete Thermoelemente verwenden oder nur ein Ende Ihres Systems auf der DAQ-Seite sorgfältig erden.
- Richtige Thermoelement-Praktiken: Die Signale von Thermoelementen sind extrem klein (im Mikrovoltbereich), so dass saubere, sichere Verbindungen unerlässlich sind. Lose oder unsaubere Verbindungen können HF-Rauschen in messbare Abweichungen umwandeln. Viele DAQ Module verfügen über integrierte RC-Filter; wenn Sie Allzweck-DAQ-Geräte verwenden, sollten Sie kleine externe RC-Filter (z.B. einen 0,1 µF-Kondensator über den Eingängen) hinzufügen, um hochfrequente Spitzen zu unterdrücken.
- Identifizieren und entschärfen Sie spezifische EMI-Quellen: Zu den üblichen Störquellen gehören Antriebe mit variabler Frequenz, Schweißgeräte und Funksender. Identifizieren Sie diese Quellen, indem Sie die Leistung der Sensoren mit ein- und ausgeschalteten Geräten testen. Wenn die EMI weiterhin besteht, sind möglicherweise zusätzliche Abschirmungen, Umleitungen oder Filter erforderlich.
- Erwägen Sie eine verteilte DAQ-Architektur: Wenn das Rauschen trotz dieser Maßnahmen anhält, sollten Sie in Erwägung ziehen, die Sensorkabel zu verkürzen, indem Sie die Signale in der Nähe ihrer Quelle digitalisieren. Die verteilten DAQ Module von Gantner ermöglichen die direkte Digitalisierung am Sensor, wodurch die Störanfälligkeit deutlich reduziert und eine robuste Signalübertragung über Feldbussysteme gewährleistet wird.
- Diagnose mit Frequenzanalyse: Wenn die Probleme weiterhin bestehen, führen Sie eine FFT-Analyse durch, um bestimmte Störfrequenzen zu identifizieren. Viele Gantner-Systeme lassen sich nahtlos in Analysesoftware integrieren und ermöglichen so eine präzise Identifizierung und gezielte Filteranpassung.
Die Befolgung dieser bewährten Verfahren gewährleistet zuverlässige, stabile Temperaturmessungen – frei von Störungen, die oft die Genauigkeit beeinträchtigen.
Sicheres Messen der Temperatur in Hochspannungsanlagen
Die genaue Messung der Temperatur mit industriellen Temperatursensoren in Hochspannungsumgebungen erfordert:
Verwenden Sie isolierte Messmodule
Wählen Sie DAQ Module mit hoher galvanischer Isolierung (bis zu 1500 VDC).
Sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Isolierung und Verlegung der Sensoren
Verwenden Sie Sensoren, die speziell für Ihre Spannung ausgelegt sind.
Vermeiden Sie geerdete Sensoren an HV-Punkten
Wählen Sie ungeerdete Sensoren, um Erdschleifen zu vermeiden.
Überprüfen Sie die Fähigkeit zu hohem Gleichtaktbereich
Stellen Sie sicher, dass Ihr DAQ-System Hochspannungsmessungen verarbeiten kann.
Priorisieren Sie die Sicherheit mit Expertenlösungen
Befolgen Sie Expertenlösungen und Sicherheitsprotokolle.Befolgen Sie bei der Installation und dem Betrieb von Sensoren in Hochspannungsanlagen stets die ordnungsgemäßen Sicherheitsprotokolle, einschließlich der Lockout/Tagout-Verfahren.
Warum Gantner für die Temperaturmessung?
Mit mehr als 40 Jahren Erfahrung bietet Gantner Instruments genaue, stabile und zuverlässige Lösungen für die Temperaturmessung, auf die führende Unternehmen weltweit vertrauen. Unsere vielseitige Datenerfassungshardware (DAQ) wurde speziell für anspruchsvolle Temperaturmessszenarien entwickelt, von präzisen Thermoelement- und RTD-Messungen bis hin zu Speziallösungen für Hochspannungs- und Tieftemperaturumgebungen.
Gantner Instruments ermöglicht es Ihnen, präzise Temperaturmessergebnisse zu erzielen, technische Herausforderungen zu meistern und Ihre Prüf- und Überwachungsanforderungen zu übertreffen:
Hochpräzise TC-Messungen
Die A104 verfügt über 8 Eingänge für alle Arten von Thermoelementen sowie einen externen Kaltstellenkompensationsanschluss. Ein 50/60 Hz-Hauptunterdrückungsfilter und die Erkennung von Thermoelementbränden (Drahtbrüchen) gehören zur Standardausstattung. Die automatische Linearisierungskorrektur mit optimaler Position der Interpolationspunkte, die an die Messbereiche angepasst ist, gewährleistet eine klassenbeste Genauigkeit von bis zu +/-0,8 K.
Standard-Miniatur-TC-Stecker
Egal, ob Sie ein Thermoelement vom Typ K, T, J, C oder ein anderes Standard-Thermoelement mit einem Miniaturstecker haben, wie z.B. das A104 TCK, TCT usw., dies ist die richtige Wahl. Es verfügt über alle Funktionen des A104, macht aber den Anschluss von Thermoelementen viel einfacher. Es ist auch eine TCx-Version für alle Arten von Thermoelementen erhältlich, die volle Flexibilität bietet.
Dünne TC-Drähte oder laute Umgebungen
Die A104+ sollte für hochohmige Thermoelemente mit sehr dünnen Drähten verwendet werden. Die Burnout- und Drahtbrucherkennung ist optimiert, um den Einfluss auf die Genauigkeit zu minimieren.
Das hohe CMRR, das durch speziell getrennte Eingangsstufen mit Anti-Aliasing-Filtern für jeden Kanal erreicht wird, macht die A104+ zur perfekten Wahl für Messungen an Leistungselektronik, wie z.B. Wechselrichtern, oder in verrauschten Umgebungen.
RTD (Pt100/Pt1000) Messungen
Das A105 ist ein vielseitiges Modul mit 4 Kanälen für Pt100 und Pt1000 (RTD) Sensoren. Es unterstützt 2-3-4 Drahtanschlüsse und bietet höchste Präzision mit einem maximalen Messfehler von 0,05K und geringster Temperaturdrift.
Kryogene Temperatursensoren
Die CR-Version des A105 wird für kryogene Temperatursensoren mit Widerständen von bis zu 20 kOhm verwendet. Der ultraniedrige Strom zur Versorgung minimiert die Eigenerwärmung des Sensors und gewährleistet Messungen mit höchstmöglicher Genauigkeit bei ultratiefen Temperaturen. Die sensorspezifische Linearisierung, die durch die Verwendung von 32 Knoten und Archiven in einer Sensordatendatei oder den Import von Kalibrierungsdaten der Hersteller erreicht wird, macht die Einrichtung so einfach wie möglich.
NTC-Sensoren
Der A105 10k ist die Variante für alle Arten von NTCs. Der Messbereich von bis zu 100 kOhm, verglichen mit einer Auflösung von 0,01 Ohm, ermöglicht Messungen bis zu -50 °C.
Hochspannungs-Thermoelementmessungen
Für Thermoelemente, die mit Hochspannungspotentialen arbeiten, wie sie z.B. in Batterien, Brennstoffzellen, Elektromotoren oder Wechselrichtern vorkommen, bietet das A124 eine galvanische 4-Kanal-Isolierung bis zu 1200 VDC. Es ist mit verschiedenen Anschlüssen für alle Thermoelementtypen ausgestattet. Die A124 plus Version bietet eine Isolierung von 1500 VDC und ermöglicht Messungen mit Thermoelementen vom Typ K sowie an den neuesten Batteriepacks.
RTD oder NTC auf Hochspannung
Messungen mit Pt100/Pt1000 (RTD) oder NTC-Sensoren sind mit dem A121 auf bis zu 1200 VDC Potenzial möglich. Dieses Modul bietet zwei Kanäle mit je 100 kS/s.
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Außergewöhnliche Genauigkeit und Zuverlässigkeit: Erzielen Sie detaillierte und zuverlässige Temperaturmessungen bei Abtastraten von bis zu 6.400 Abtastungen pro Sekunde pro Eingang, mit echter 24-Bit-Auflösung.
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Vielseitige Sensor-Kompatibilität: Schließen Sie nahtlos Thermoelemente (mit integriertem CJC), RTDs (Pt100/Pt1000), Thermistoren (NTCs) und faseroptische Sensoren an, um genaue Temperaturdaten für verschiedene Anwendungen zu erhalten.
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Robuste Leistung in anspruchsvollen Umgebungen: Unsere Module gewährleisten eine herausragende Stabilität und Störfestigkeit und eignen sich daher ideal für eine präzise Zustandsüberwachung, Tests in EMI-reichen oder Hochspannungsumgebungen und kryogene Forschung.
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Flexible Systemintegration: Kombinieren Sie drahtgebundene und drahtlose Sensoren nahtlos in skalierbaren Konfigurationen, die eine einfache Erweiterung und Anpassung an die Entwicklung Ihres Projekts ermöglichen.
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Fortschrittliche Software & Datenanalyse: Intuitive Plattformen wie GI.bench und GI.cloud vereinfachen die Synchronisierung von Sensoren, die Konfiguration, die Datenvisualisierung und die leistungsstarke Datenarchivierung und bereiten Ihre Daten nahtlos für verteilte Analysen und KI-gesteuerte Erkenntnisse vor.
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Umfassender Anwendungs-Support: Erfahrene Ingenieure bieten kostenlosen, detaillierten Support, um Ihre Messeinstellungen zu optimieren und sicherzustellen, dass Sie alle technischen Herausforderungen effizient meistern.
Gantner Instruments ermöglicht es Ihnen, präzise Temperaturmessergebnisse zu erzielen, technische Herausforderungen zu meistern und Ihre Prüf- und Überwachungsanforderungen zu übertreffen:
- A104: Hochpräzise Thermoelementmessung
- A104 TCK – Standard Miniatur-Thermoelement-Messanschlüsse, optimiert für Temperaturfühler vom Typ K.
- A104+ – Verbesserte EMV-geschützte Thermoelementmessung Für dünne TC-Drähte oder laute Umgebungen
- A105: Vielseitiges RTD- (Pt100/Pt1000) und NTC-Messmodul
- A105 CR: Spezialisiertes Niederstrommodul für kryogene Messungen
- A105 10k: Spezielles NTC-Messmodul für erweiterte Widerstandsbereiche
- A124: Thermoelement-Messmodul für Hochspannungsumgebungen
- A121: Hochspannungs-RTD- und NTC-Messmodul
Typische Anwendungen sind:
Mobilität (Batterietests für Elektrofahrzeuge), Luft- und Raumfahrt (Triebwerks- und Strukturtests), Energiesysteme (Brennstoffzellen, erneuerbare Energien) und Infrastruktur und Bauwesen (Infrastrukturüberwachung).
Entdecken Sie, wie Gantner Instruments eine robuste und flexible Lösung zur Temperaturmessung auf Ihre speziellen Bedürfnisse zuschneiden kann.
Was unsere Kunden sagen
Wir haben eine flexible und modulare Lösung gefunden, die unseren Anforderungen entspricht
Ihre Module sind so extrem gut, besser als das, was wir vorher hatten. Und wir können sie problemlos mit EtherCAT integrieren.
Seit vielen Jahren betreiben wir einen A105 CR mit 1500 Kanälen, der für Temperaturen von 5 K bis 300 K verwendet wird, mit nur 50 nW Anregungsleistung, ohne dass es zu Fehlern kommt.
Für unsere zukünftigen Testanlagen benötigen wir Pt100-Sensoren mit einer Temperaturauflösung von 0,02 K. Wir sind uns bewusst, dass nur Gantner Instruments diese zuverlässig liefern kann.
Wir waren beeindruckt von der hervorragenden Temperaturstabilität, weniger als 0,05 K bei einer Wechseltemperatur von 90 K. Bedingungen: Bereich: -25°C bis +65°C für 40 h; Messabweichung: 0.044 K
Anwendungsbeispiele
Die hochmoderne Datenerfassungs-Technologie von Gantner wird weltweit für Anwendungen in den Bereichen Mobilität, Luft- und Raumfahrt, Bauwesen und Energie genutzt. Schauen Sie sich aktuelle Branchenbeispiele an und entdecken Sie die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten.
AE
Temperaturmessung in Komponenten von Hybrid-Elektroantrieben
Für unseren Kunden, einen bekannten deutschen Marktführer im Bereich Maschinenbau und Technologie, lieferten wir die Testanwendungslösung für Temperaturmessungen von Komponenten und neuen Materialien für elektrische Hybridantriebe.
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FAQ
Dies sind häufig gestellte Fragen zu unserer Lösung für die Temperaturmessung:
Ein Thermoelement erzeugt eine kleine Spannung, die proportional zur Temperaturdifferenz zwischen seiner Messstelle (“heiß”) und seiner Vergleichsstelle (“kalt”) ist (dies ist der Seebeck-Effekt). Die Berechnung oder Umwandlung dieser Spannung erfordert einige Schritte:
- Bestimmen Sie den Typ des Thermoelementes und besorgen Sie sich Referenzdaten: Für jeden Thermoelementtyp (K, J, T, E usw.) gibt es ein gut charakterisiertes Spannungs-/Temperaturverhalten (oft durch NIST-Tabellen oder polynomische Gleichungen bereitgestellt). Sie benötigen die Daten oder die Formel für Ihren Thermoelementtyp, um die Spannung mit der Temperatur in Beziehung zu setzen.
- Messen Sie die Temperatur der Vergleichsstelle (Referenz): Wenn Ihre Vergleichsstelle nicht genau 0 °C (Eispunkt) beträgt, müssen Sie die Tatsache kompensieren, dass die Vergleichsstelle nicht bei 0 °C liegt. Moderne Messgeräte haben einen eingebauten Vergleichsstellensensor, um die Temperatur der Klemme zu messen.
- Ermitteln Sie die Ersatzspannung der Vergleichsstelle: Ermitteln Sie anhand der Tabelle des Thermoelementes, welche Spannung bei der Temperatur der Vergleichsstelle von diesem Thermoelementtyp erzeugt wird. Wenn Sie z.B. ein Typ K verwenden und Ihre Referenztemperatur 25 °C beträgt, entspricht dies laut Tabelle etwa 1,00 mV. Dies wird oft als V<sub>ref</sub> bezeichnet.
- Messen Sie die Ausgangsspannung des Thermoelementes (relativ zur Referenz): Nennen wir dies V<sub>D</sub>. Dies ist der Rohwert der Thermoelementdrähte.
- Addieren Sie die Spannungen (Kaltstellenkompensation): Die effektive Thermoelementspannung, als ob die Referenz 0 °C wäre, ist V<sub>t</sub> = V<sub>D</sub> + V<sub>ref</sub>. Mit anderen Worten, wir “bewegen” die Referenz geistig auf 0 °C, indem wir die äquivalente Spannung der Vergleichsstelle addieren.
- Rechnen Sie die Gesamtspannung in Temperatur um: Ermitteln Sie nun anhand der Standardkurve des Typs die Temperatur, die der Spannung V<sub>t</sub> entspricht. Dies ist die gemessene Temperatur an der heißen Verbindung.
Nehmen wir zum Beispiel an, Sie haben ein Thermoelement vom Typ K: Die Vergleichsstelle liegt bei 22 °C (was für Typ K ~0,87 mV aus der Tabelle entspricht) und die gemessene Spannung des Thermoelements beträgt 3,41 mV. Die Addition dieser beiden Werte ergibt V<sub>t</sub> = 3,41 + 0,87 = 4,28 mV. Wenn Sie 4,28 mV in der Typ-K-Tabelle nachschlagen (oder das Polynom verwenden), stellen Sie fest, dass dies etwa 100 °C entspricht. Das würde bedeuten, dass die heiße Verbindungsstelle ~100 °C ist. Viele DAQ-Geräte erledigen all dies intern: Der Messwert des Kaltstellensensors wird verwendet, um die Kompensation automatisch anzuwenden und die Thermospannung in einen Temperaturmesswert umzuwandeln. Wenn Sie dies manuell tun, verwenden Sie offizielle Thermoelementtabellen, um die Genauigkeit zu gewährleisten, insbesondere bei höheren Temperaturen, bei denen die Beziehung zwischen Spannung und Temperatur nicht linear ist.
Thermoelementtypen (J, K, T, E, N usw.) können auf verschiedene Weise identifiziert werden, am häufigsten durch die Farbcodierung ihrer Drähte oder Stecker und durch die magnetischen/physikalischen Eigenschaften der Drähte:
ANSI-Farbcode (Nordamerika): In den ANSI/ASTM-Normen ist Rot die negative Leitung für alle Thermoelementtypen. Die positive Leitung hat für jeden Typ eine eigene Farbe:
- Typ K: Das Pluskabel ist gelb, das Minuskabel ist rot (Typ K = Chromel/Alumel; das Minuskabel aus Alumel ist magnetisch).
- Typ J: Das Pluskabel ist weiß, das Minuskabel rot (J = Eisen/Konstantan; das positive Eisen ist magnetisch).
- Typ T: Das Pluskabel ist blau, das Minuskabel rot.
- Typ E: Die positive Leitung ist lila (manchmal violett), die negative Leitung rot.
- Typ N: Das Pluskabel ist orange, das Minuskabel rot.
- (Typ S/R: häufig schwarz oder grün, wobei die Farbe der Drähte je nach Hersteller variiert; Typ B: in der Regel grau in ANSI).
Ein Thermoelement mit einer gelben und einer roten Leitung ist zum Beispiel Typ K, während ein Thermoelement mit blauer und roter Leitung Typ T ist.
IEC-Farbcode (Europa): Verwendet unterschiedliche Farben (z.B. ist der Pluspol des Typs K in der IEC grün, der Pluspol des Typs T ist braun usw. und der Minuspol ist in vielen Fällen weiß). Achten Sie also auf die verwendete Norm; oft hat auch der Kabelmantel eine Farbe (IEC Typ K ist grün, Typ J ist schwarz, Typ T ist braun usw.).
Prüfen Sie die Markierungen: Auf einigen Thermoelementsteckern oder -kabeln ist der Typbuchstabe eingeprägt oder aufgedruckt. Zum Beispiel sind Miniatur-Thermoelementstecker oft farblich gekennzeichnet (gelber Stecker für Typ K usw.) und können den Buchstaben auf dem Kunststoff haben.
Material/magnetischer Test: Typ J hat einen magnetischen Eisendraht; der Nickel-Chrom/Nickel-Alumel des Typs K ist teilweise magnetisch (der Alumel ist magnetisch, der Chromel nicht). Der Kupferdraht von Typ T ist offensichtlich kupferfarben und nicht magnetisch, usw. Das kann manchmal bei der Unterscheidung helfen (wenn z.B. ein Draht magnetisch ist und der andere nicht, könnte das auf Typ K hindeuten). Die Verwendung von Farbcodes ist jedoch einfacher und zuverlässiger.
Angenommen, die Drähte des Thermoelementes haben ihre Isolierung verloren oder haben keine offensichtliche Farbe. In diesem Fall könnten Sie einen Kalibrierungstest durchführen: Schließen Sie das Paar an ein Thermometer-Lesegerät an und sehen Sie sich die Spannung an, die bei bekannten Temperaturen erzeugt wird, und vergleichen Sie dann mit Standardtabellen. Die Spannungsantwort (Seebeck-Koeffizient) ist je nach Typ unterschiedlich (z.B. Typ K ~41 µV/°C bei Raumtemperatur, Typ T ~42 µV/°C, Typ J ~52 µV/°C bei 0-100 °C). Dies erfordert eine empfindliche Ausrüstung, aber Sie können den Typ anhand der Spannungskurve identifizieren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der einfachste Weg die Farbkodierung der Isolierung nach Standards ist – ein gelb/rotes Thermoelement ist beispielsweise Typ K, weiß/rot ist Typ J, blau/rot ist Typ T, violett/rot ist Typ E, orange/rot ist Typ N im ANSI-System. Stellen Sie immer sicher, dass Sie wissen, welcher Standard verwendet wird, und wenn Sie Thermoelemente ersetzen oder verlängern, müssen Sie den Typ genau abgleichen (für die Genauigkeit müssen Sie Verlängerungsdrähte desselben Typs verwenden, die für Thermoelemente geeignet sind).
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