Widerstandsthermometer LEP1

Hallo Techniker-Kollegen,

ich hab ein Problem bei der Lösung eines "Widerstandsthermometers"

Mache grad die LEP 1(beim Eckert):
Konzept eines elektronischen Thermometers in Verbindung mit einer Wheatstone-Brücke und einem NTC-Widerstand als Temperatursensor.

Der NTC Baustein ist ein M812, das Beiblatt kann ich leider nicht mit uploaden, ist zu groß, dafür steht aber in der Tabelle (Link) die Daten aus dem Beiblatt bei R1=NTC bei benötigter Temperatur.
Die Werte bei Uab stimmen nicht, da hab ich einen fehler gemacht!

Aufgabenstellung:

a)
Auf welchen Wert muss der Widerstand R2 eingestellt werden, damit die Brücke bei einer Temperatur des NTCs von 20°C abgeglichen ist?

Lösung:
Grundsatz der Wheatstone-Brücke: R1 / R2=R3 / R4

Da R3 / R4 = 1 gilt R2 = R1

R1 hat bei 20°C einen Wert von 90kΩ, somit muss R2 auch 90kΩ haben, um die Brücke abzugleichen.


b)
Stellen Sie die allgemeine Gleichung für die gesuchte Brückenspannung UAB in der Abhängigkeit der Bauelemente und der Betriebsspannung auf (der Innenwiderstand der Spannungsquelle kann dabei vernachlässigt werden).

Lösung:

Spaltung der Brücke in einen einfachen Teilstromkreis:
(siehe Teilstromkreis.xls)
Somit gilt:

UAB = Uq – I * R1 – I * R2

I = Uq / R1+R2


So weit so gut:

c)
Ordnen Sie in einer Wertetabelle den Temperaturen von -20° C bis 60° C die jeweilige Brückenspannung UAB zu (20° C – Schritte genügen)!

Lösung:


Hier ist das Problem, wenn ich so rechne wie oben, dann kommt bei mir z.B. bei -20°C bei Uab = 4,08*10hoch-6V raus. Bei 0°C hat Uab = 8,46*10hoch-6V

Kann das stimmen?!

d)
Skizzieren Sie die kennlinie dieses Thermometers:
Uab = f(Temperatur des NTC)

e)
Welchen Einfluss hat eine Änderung der Betriebsspannung innerhalb der Grenzen von +9V bis +16V auf den verlauf der Kennlinie unter d)?
Geben Sie eine Begründung an! Skizzieren Sie diesen Einfluss in das Diagramm unter d) für die angegebenen Spannungswerte!

Lösung:
Je größer Uq, desto größer Uab.
Stimmt das?


f)
Ermitteln Sie die größte im untersuchten Temperaturbereich auftretende Leistung am NTC-Widerstand für den gleichzeitig ungünstigsten Fall unter e) aufgeführten Betriebsspannungsschwankung („worst-case“-Szenario!)

Ist dieser berechnete Wert laut Datenblatt zulässig?

Lösung:

P=U*I am größten bei 16V Uq, oder?

g)
In der praxis werden oft zur Steigerung der Empfindlichkeit (größerer Wert der Brückenspannung) oft 2 NTC-Widerstände vom gleichen Typ in die Brücke geschaltet. Die beiden Sensoren müssen sich dann natürlich immer auf demselben Temperaturniveau befinden.

Skizzieren Sie eine entsprechende Schaltung, die diese Forderungen erfüllt und erklären Sie deren Wirkungsweise!

Lösung:

R1=R2=NTC Widerstand M812
dann ist auch die brücke immer abgeglichen, da bei NTC gleiche Reaktion auf eine bestimmte Temperatur haben, oder?


h)
Geben Sie zwei Eigenschaften an, die der „Nullindikator“ , d.h. das Instrument zur Ermittlung der Brückenspannung, vorteilhaft aufweisen soll!

Hier habe ich auch keine Idee!
 

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Matthias82

Gast
AW: Widerstandsthermometer LEP1

Hier mal meine Lösung als Anhang :D
 

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AW: Widerstandsthermometer LEP1

Danke, das meiste hab ich auch selber schon rausbekommen und mich gefragt wie doof ich am Anfang war :-)

Bei uns ist aber R1 der NTC!

Aber bei Punkt b:

nehme ich nicht den Vergleich:
R2/R1+R2 und R4/R3+R4

sondern:
R1/R1+R2 und R3/R3+R4

Sollte aber in beiden Fällen auf das gleiche hinauskommen?!

Hat R2 oder in meinem Fall R1 bei 20°C 100Ohm, weil es für mich so ausschaut wie 90Ohm ?!
Vielleicht haben sie die Aufgabe ein wenig geändert?!
Deswegen hab ich auch leicht andere Werte in der Tabelle, statt 4,0V hab ich 3,8V bei 60°C usw.!


Sonst hab ich das meiste genau so, auch wenns nicht so ausführlich ist.

Hab dafür viel länger gebraucht als die vorgegebenen 8 Stunden...;)
 
AW: Widerstandsthermometer LEP1

Ich hätt da noch ne Frage:

Um die größte Leistung zu errechnen, nimmt man ja die 16V.
Und bei Leistungsanpassung gilt dann: Ri=RL

Da aber der Innenwiderstand zu vernachlässigen gilt, ist es dann wirklich so, dass man dann R1 = R2 nimmt, undn icht die vorher berechneten 90kOhm für R2 ??
 
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Matthias82

Gast
AW: Widerstandsthermometer LEP1

Bei dir sind es ja 90kOhm für den NTC. Da ja der Innenwiderstand als vernachlässigt angenommen werden kann sind nur noch der R1 und R2 für die Bedingung zu beachten wobei ja einer der beiden dein NTC ist.
Leistungsanpassung herrscht dann, wie du schon geschrieben hast, bei der Bedingung das beide Widerstände gleich groß sind. Dein NTC hat also 90kOhm daraus folgt das der zweite Widerstand ebenfalls diesen Wert haben muss. Beim Spannungsteiler aus 16Volt an zwei gleichen Widerständen teilt sich diese zu jeweils 8Volt auf ;)
 
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