Rechnet zwischen Temperatur und Thermospannung für Thermoelemente Typ K und J mit den Referenzfunktionen NIST ITS-90 um — mit oder ohne Kaltstellenkompensation. Für Service, Inbetriebnahme oder die Kontrolle eines Temperatureingangs. Kostenlos, ohne Registrierung; die Berechnung läuft nur in Ihrem Browser.
Vergleichsstelle: 0 °C
Die Anzahl der angezeigten Nachkommastellen ist nicht die Genauigkeit eines Thermoelements oder einer Messung.
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Der Rechner prüft die Umrechnung. Passt die Messung trotzdem nicht, liegt es oft an Polarität, falscher Leitung, dem am Eingang eingestellten Typ oder der Kaltstellenkompensation — das ist Arbeit für Instrumentierung, Inbetriebnahme und Fehlersuche.
Ein Thermoelement erzeugt keine „Temperatur“, sondern eine Thermospannung E in mV. Sie hängt vom Temperaturunterschied zwischen Messstelle und Vergleichsstelle (Kaltstelle) ab — dort, wo die Thermoelementleitungen an die Klemmen angeschlossen sind.
Die Referenzfunktionen NIST ITS-90 geben die Spannung gegen eine Vergleichsstelle bei 0 °C an. Kontrollpunkte: 0 °C = 0 mV; Typ K bei 100 °C ≈ 4,096 mV; Typ J bei 100 °C ≈ 5,269 mV.
In der Praxis haben die Klemmen eines Messmoduls zum Beispiel 25 °C, nicht 0 °C. Das Modul muss deshalb ihre Temperatur kennen und berechnen, was das Thermoelement bei einer Vergleichsstelle von 0 °C anzeigen würde.
Moderne Messumformer und SPS-Eingänge erledigen das oft automatisch. Der Rechner zeigt diesen Schritt explizit:
°C → mV: E_gemessen = E(T_Mess) − E(T_Vergleich) mV → °C: E_Mess = E_gemessen + E(T_Vergleich); T_Mess = E⁻¹(E_Mess)
Ohne Kompensation wird die Vergleichsstelle mit 0 °C angenommen. Wird eine Vergleichsstelle bei 25 °C ignoriert, liegt der Messwert um Raumtemperatur etwa 25 °C zu niedrig.
Die Spannung stammt aus den Referenzfunktionen NIST ITS-90 je Intervall: Typ K −270 … 0 °C und 0 … 1372 °C (der positive Zweig enthält neben dem Polynom einen Exponentialterm), Typ J −210 … 760 °C und 760 … 1200 °C.
Spannung → Temperatur löst die Referenzfunktion numerisch im Bereich des Typs (Newton-Verfahren mit Bisektion als Absicherung, begrenzte Iterationen) — ohne Extrapolation über den Bereich hinaus.
Bei Typ K nahe −270 °C ist die Empfindlichkeit sehr klein (Mikrovolt pro °C); eine kleine Spannungsänderung bedeutet dort eine große Temperaturänderung.
Jeder Typ hat eine eigene Referenzfunktion und einen eigenen Bereich:
Positive Spannung entspricht der Standardpolarität nach NIST für den Typ: die Messstelle ist wärmer als die Vergleichsstelle. Die Farbkennzeichnung der Leitungen unterscheidet sich zwischen Normen und ist hier nicht berücksichtigt.
Die Berechnung verwendet die Referenzfunktionen NIST ITS-90 für die ideale Standardkennlinie des Thermoelements. Das Ergebnis ersetzt weder die Kalibrierung noch die Toleranzprüfung des konkreten Sensors, die Prüfung der Polarität, der Ausgleichs- oder Thermoleitung, des Vergleichsstellen-Sensors oder die Bewertung der gesamten Messkette.