„MicroRTD“-Temperatursensor startet Pilottest

Beim Systemdesign ist die Überwachung der Umgebungstemperaturen für genaue Messungen unerlässlich. Letzte Woche gab Heraeus Nexensos, ein Entwickler von Platin-Temperatursensoren, die Pilotproduktion eines neuen microRTD-Temperatursensors bekannt. „RTD“ bezieht sich auf im Gerät enthaltene Widerstandstemperaturdetektoren.

Während Widerstandstemperatursensoren passive Komponenten sind, sind diese Geräte in Anwendungen von der Batterieüberwachung bis hin zu Laboren auf einem Chip unerlässlich.

Ein Widerstandstemperaturfühler ist ein Temperatursensor, dessen Widerstand bei steigender Temperatur zunimmt. Dieser Widerstandsanstieg ist ein Maß für die Temperaturänderung. Ein RTD-Sensor besteht typischerweise aus folgenden Elementen:

Als passive Komponente benötigt ein RTD-Sensor Strom, der durch ihn fließt, um eine Spannung zu erzeugen, damit er Änderungen im Basiswiderstand des Sensors messen kann, wenn die Temperatur steigt oder fällt.

RTD-Sensoren verfügen über verschiedene Anschlussdrahtkonfigurationen, die Türen für eine Vielzahl von Anwendungsfällen öffnen. Die Genauigkeit verbessert sich mit zunehmender Anzahl der Drähte: Ein Zweileiter-Sensor eignet sich für Anwendungen, die eine geringere Genauigkeit erfordern, während Dreileiter-Sensoren aufgrund der Kompensationsschleife in der Sensorkonfiguration genauer sind. Vierleiter-Sensoren sind am genauesten, da sie den Sensorwiderstand ohne Einfluss der Anschlussdrähte messen.

RTD-Sensoren sind im Vergleich zu anderen Temperatursensoren wie Thermoelementen groß. Mittlerweile werden jedoch Mikro-RTU-Sensoren (Remote Terminal Unit) hergestellt, um den Anforderungen der Miniaturisierung und Komponentenflexibilität gerecht zu werden.

Im Gegensatz zum RTD-Sensor steht das Thermoelement. Ein Thermoelement besteht aus zwei unterschiedlichen Metalldrähten, die zu einer Verbindung zusammengeschweißt sind. Bei einem Temperaturunterschied an der Verbindungsstelle entsteht zwischen den Metalldrähten ein thermoelektrisches Potenzial oder eine Spannung. Die Spannung wird gemessen und mit der von einer Referenzverbindung erzeugten Spannung verglichen, um die Temperatur der Messverbindung zu bestimmen.

Thermoelemente haben im Vergleich zu RTD-Sensoren einen großen Messbereich. Ein typischer Messbereich eines RTD-Sensors liegt bei -240 °C bis +650 °C, während ein typischer Messbereich eines Thermoelement-Temperatursensors bei -270 °C bis +2.320 °C liegt.

Was die Genauigkeit betrifft, schneiden RTD-Sensoren deutlich besser ab als Thermoelemente. Normalerweise sind Thermoelemente störanfällig. Darüber hinaus verursachen ihre gebogenen Drähte eine schlechte Genauigkeit und eine relativ hohe Drift.

Aufgrund der schnellen Temperaturänderung an der heißen Verbindungsstelle eines Thermoelements eignet sich dieser Temperatursensor besser für Anwendungen, die eine schnellere Reaktionszeit erfordern. Thermoelemente kosten außerdem weniger als RTD-Sensoren.

Letztendlich hängt die Präferenz eines Ingenieurs für einen RTD-Sensor oder ein Thermoelement weitgehend von der Anwendung ab.

Ein microRTD ist ein spezieller Typ eines ultradünnen, miniaturisierten Temperatursensors, der die Umgebungstemperatur misst oder die Temperatur kritischer Komponenten in Systemdesigns überwacht.

Basierend auf dem aktuellen Beispiel von Heraeus Nexensos kann ein microRTD beispielsweise eine Grundfläche von nur 0,6 mm x 0,3 mm haben. Laut Heraeus Nexensos ist sein microRTD äußerst genau, schnell und flexibel. Seine biegsame Struktur soll sich außerdem an eine Vielzahl von Oberflächen im Temperaturbereich von -40 °C bis +140 °C anpassen. Laut Heraeus Nexensos eignet sich der Sensor für den Einsatz in Anwendungen, die eine Temperaturkontrolle an lokalisierten Hotspots erfordern.

Das Produkt befindet sich noch in der Pilottestphase, aber der Hersteller gibt an, dass in der nächsten Phase eine groß angelegte Produktionsanlage gebaut wird.