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2024-04-19T16:55:34Z

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'''Temperatursensoren''' sind meist elektrische oder [[Elektronik|elektronische]] Bauelemente, die ein [[elektrisches Signal]] als Maß für die [[Temperatur]] liefern.

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

== Beispiele ==
<gallery>
NTC bead.jpg|Heißleiter in Tropfen-Bauform
Temperature Sensor (TMP36).jpg|[[Integrierter Schaltkreis]] zur Ausgabe einer zur Temperatur proportionalen [[elektrische Spannung|Spannung]]
Pt100 Resistors.jpg|Platin-Messwiderstände
Thermocouple K (1).jpg|Schweißverbindung eines [[Thermoelement]]s
Thermal switches.jpg|[[Thermoschalter]]
</gallery>

=== Bauteile, die ihren Widerstand verändern ===
* [[Heißleiter]] (NTC) verringern ihren [[Elektrischer Widerstand|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-Messwiderstand|Platin-Messwiderstände]] haben einen nahezu temperaturlinearen Widerstandsverlauf. Sie können je nach Ausführung zwischen −200 °C und +850 °C eingesetzt werden.
** [[Widerstandsthermometer#Silizium|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]] ([[Heizwiderstand]]) oder als [[Thermosicherung]] verwendet werden.

=== Bauteile, die ein aufbereitetes elektrisches Signal liefern ===
==== Thermoelemente ====
{{Hauptartikel|Thermoelement}}
[[Thermoelement]]e erzeugen durch den [[Seebeck-Effekt]] bei einer Temperaturdifferenz zwischen den Verbindungspunkten zweier verschiedener Metalle eine [[elektrische Spannung]]. Kennt man die Temperatur des einen der Verbindungspunkte, kann man die absolute Temperatur messen. Da die [[Thermoelektrizität|Thermospannungen]] sehr klein sind, werden [[Messverstärker]] eingesetzt.

==== Bandabstand ====
Die [[flussspannung|Durchflussspannung]] einer [[Diode#Temperaturabhängigkeit|Diode ist temperaturabhängig]];sie sinkt mit steigender Temperatur etwa um 2,3 mV/K<ref>Miklos Herpy, ''Analoge integrierte Schaltungen'', 1976, Franzis, S. 58</ref>). Dieser Effekt kann zur Temperaturmessung ausgenutzt werden. Hierzu wird oft ein [[Transistor]] bzw. eine nicht temperaturkompensierte [[Bandabstandsreferenz]] verwendet, um die Stromabhängigkeit des Effektes zu verringern. Diese [[elektrische Schaltung]] ist die Basis von [[Integrierter Schaltkreis|integrierten Schaltkreis]]en, die zur Temperaturmessung eingesetzt werden. Integrierte [[Halbleiter-Temperatursensor]]en ([[Festkörperschaltkreis]]e) auf Basis des Bandabstandes liefern
* ein zur Temperatur proportionaler Strom auf Basis einer [[Konstantstromquelle#PTAT-Stromquelle|Konstantstromquelle]] (Beispiele: LM234<ref>[https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm334.pdf?ts=1683624950646 Datenblatt LMx34], [[Texas Instruments]], abgerufen am 10. Mai 2023</ref>, AD592<ref>[https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad592.pdf Datenblatt AD592]</ref>, proportional zur absoluten Temperatur 1 µA/K) wird in der Auswerteelektronik mit einem Widerstand in eine temperaturproportionale Spannung gewandelt.
* eine zu ihrer Temperatur proportionale Spannung (Beispiel: LM335<ref>[https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm335.pdf Datenblatt LM335]</ref>, 10 mV/K)
* ein von ihrer Temperatur abhängiges digitales Signal (Beispiele: AD7314<ref>[http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD7314.pdf Datenblatt AD7314]</ref>, DS18B20<ref>[https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-documents/app-notes/1/162.html Anwendung DS18B20]</ref><ref>[http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf Datenblatt DS18B20]</ref>)

Stromquellen als Temperatursensor und auch manche digitalen Schaltkreise haben die vorteilhafte Eigenschaft, dass vom Temperatur-Messort nur zwei Leitungen erforderlich sind und dass der Störeinfluss auf das Messsignal dadurch gering ist.

=== Weitere Verfahren ===
* Temperaturfühler mit [[Schwingquarz]] als Messelement. Die [[Resonanzfrequenz]] eines schwingenden Quarzes verändert sich abhängig von der Temperatur. Je nach Schnitt werden relative Frequenzänderungen von 40 bis 90 ppm/K erzielt.<ref>[https://www.beam-verlag.de/app/download/24649124/HF-Praxis+4-2016+II.pdf Bernd Neubig: ''Miniatur Quarztemperatursensoren für hochauflösende Temperaturmessungen''], in ''hf-praxis'' 4/2016, abgerufen am 12. Mai 2023</ref>
* [[Thermoelement]]e wandeln eine Temperaturdifferenz durch den [[Seebeck-Effekt]] in eine [[elektrische Spannung]] um.
* [[Pyrometer]] und [[Wärmebildkamera]]s arbeiten berührungslos und messen die [[Wärmestrahlung]]
** [[Pyroelektrizität|Pyroelektrische]] Materialien ändern die Ladungsträgerdichte an ihrer Oberfläche bei Temperatur''schwankungen'' durch Veränderung der [[Spontane Polarisation|spontanen Polarisation]]
** [[Bolometer]] und [[Bolometerarray]]s
** [[Fotodiode]]n oder [[Bildsensor]]en auf der Basis verschiedener Halbleiter
* Mechanisch arbeitende [[Temperaturschalter]], z. B. [[Temperaturschalter|Bimetallschalter]], die durch Krümmung eines [[Bimetall]]es einen Schalter betätigen. Anwendung z. B. in Bügeleisen.
* [[Ferromagnetismus|Ferromagnetische]] Temperatursensoren bestehen aus einem [[Dauermagnet]]en, und einem ferromagnetischen Material, das unterhalb dessen [[Curie-Temperatur]] anhaftet und oberhalb dieser Temperatur abfällt und dabei einen Kontakt betätigt. Je nach dem Abstand zwischen Magnet und Eisen schaltet der Sensor nach Abkühlung selbsttätig wieder ein oder muss zurückgestellt werden. Anwendung z. B. in temperaturgeregelten [[Lötkolben]].
* Nutzung des [[Raman-Effekt]]es, zeit- und wellenlängenaufgelöste Messung der Rückstreuung:
** [[Faseroptische Temperaturmessung|Faseroptische Temperatursensoren]] messen das Temperaturprofil entlang einer [[Glasfaser]]
** Mit [[Laserstrahl]]en kann das Temperaturprofil der [[Erdatmosphäre]] bestimmt werden.

== Integrierte Temperatursensoren ==
In vielen [[integrierte Schaltung|integrierten Schaltungen]] werden Temperatursensoren eingebaut, um temperaturabhängige Regelungen oder einen Schutz gegen Überhitzung zu erreichen. Temperaturmesseinrichtungen oder Temperatur-Schwellwertschalter finden sich beispielsweise:
* in [[Mikroprozessor]]en als Übertemperaturschutz: bei Erreichen einer Temperaturschwelle wird beispielsweise die Taktfrequenz reduziert, um eine weitere Erhöhung der Temperatur zu vermeiden.
* in [[DRAM]]-Speichern zur Regelung der [[DRAM#Refresh|Refresh]]-Frequenz, die stark temperaturabhängig ist (sie hat in etwa ein exponentielles Verhalten)
* in Leistungshalbleitern und Stromversorgungs-IC als Überhitzungsschutz (z. B. manchmal auch in [[Leistungs-MOSFET#Weiterentwicklung|Leistungs-MOSFET]])
* Sensoren zur Messung der Temperatur im Inneren eines [[Akkumulator]]s, der Wicklung eines [[Transformator]]s oder eines [[Elektromotor]]s
* Sensoren zur Messung der Umgebungstemperatur in [[Mobiltelefon]]en oder [[Multimeter]]n.

== Siehe auch ==
* [[Wärmemengenzähler]]
* [[Heizkostenverteiler]]
* [[Thermografie]]
* [[Energy Harvesting]]
* [[Datenlogger]] mit integrierten Temperatursensoren zur Temperaturmessung

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Temperatursensor}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Temperaturmessung]]
[[Kategorie:Sensor]]
[[Kategorie:Elektrische Messtechnik]]

Temperatursensor - Versionsgeschichte

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