AT307079B - Schaltungsanordnung mit einem einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisenden Widerstand (Thermistor) - Google Patents

Description

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 stor), der in einem Zweig einer Wheatstone-Brücke angeordnet ist. 



   Bekanntlich kann der elektrische Widerstandswert von aus Halbleitermaterial bestehenden, einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzenden Widerständen (Thermistoren) in der Form 
R= A exp B/T geschrieben werden, worin R den Wert des Widerstandes, T die absolute Temperatur und A sowie B von der Temperaturineinemallgemeinvernachlässigbaren Mass abhängige, demnach als Konstante betrachtbare Grössen darstellen. 



   Zufolge des nichtlinearen Zusammenhanges R = f (T) ändert sich die an einem von einem konstanten Strom durchflossenen Thermistor auftretende Spannung bzw. der durch einen mit einer konstanten Spannung gespeisten Thermistor fliessende Strom mit der Temperatur des Thermistors nicht linear, so dass auch eine die Temperatur anzeigende Skala eines im Stromkreis angeordneten elektrischen Messgerätes nicht linear ist. 



   Dieser Umstand erschwert die Herstellung derartiger Skalen und ergibt eine komplizierte und schwierige Ablesbarkeit. 



   Die bekannten Schaltungsanordnungen verringern die Nichtlinearität in der Weise, dass z. B. in Reihe mit dem Thermistor ein als temperaturunabhängig annehmbarer Widerstand geschaltet und diese Reihenschaltung in den einen Zweig einer Wheatstone-Brücke gelegt wird, an deren Diagonale ein Messgerät angeschlossen ist. Mit diesem kann innerhalb eines beschränkten Temperaturbereiches eine angenäherte, aber keinesfalls befriedigen-   de lineare Temperaturskala erzielt werden.   Darüber hinaus hängt die Empfindlichkeit von der Spannung der Batterie ab, wobei zur Erzielung einer möglichst grossen Empfindlichkeit der den Thermistor durchfliessenden Strom möglichst gross sein soll ; Davon abgesehen, ist der Ersatz eines Thermistors problematisch, da die Herstellung von Thermistoren zumindest angenähert gleicher Charakteristik praktisch nicht möglich ist. 



   Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die die Herstellung von Thermistor-ThermometerngrosserGenauigkeit mit einer, innerhalb eines Bereiches von   300C   linearen Skala ermöglicht, wobei eine Fehlanzeige von mehr als 0, 1 C vermieden wird. 



   Ferner wird angestrebt, die elektrische Belastung des Thermistors beliebig herabsetzen und Thermistoren mit   verhältnismässig grosser Widerstandstreuung   verwenden zu können, dennoch aber identische Temperaturskalen zu erhalten. 



   Erfindungsgemäss liegt der Thermistor in Reihe mit einem Widerstand und in der einen Diagonale der Wheatstone-Brücke ein Spannungsteiler, dessen Anzapfung mit dem einen Eingang eines Differenzbildners verbunden ist, an dessen andern Eingang eine Bezugsspannung gelegt und dessen Ausgang mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden ist, an dessen die Messspannung liefernden Ausgang die andere Diagonale der Wheatstone-Brükke angeschlossen ist. Zweckmässigerweise sind der Thermistor, der Reihenwiderstand und der eine Teilwiderstand des Spannungsteilers gemeinsam austauschbar. 



   Ein Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. 



   Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung und Fig. 2 die   Spannung-"-Uaus--als   Funktion der Zeit. 



   Gemäss dieser Anordnung liegt in Reihe mit dem   Thermistor-R-- ein Widerstand-Rg-. Diese   Reihenschaltung bildet einen Zweig einer Wheatstone-Brücke, deren andere Zweige durch die   Widerstände-R, R -   
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 gleich jenem Wert des Widerstandes der   Reihenschaltung-R+R-gewählt,   der etwa bei der maximal zu messenen Temperatur gegeben ist. 



   In der einen Diagonale der Wheatstone-Brücke liegt ein aus den   Widerständen--R.. R-- gebildeter   Spannungsteiler, die andere Diagonale ist an den Ausgang eines   Verstärkers --E-- angeschlossen, dem   auch die Mess- spannung --Uaus-- entnommen wird. Die   Anzapfung --2-- des Spannungsteilers --R4'Rs-- ist   mit dem einen Eingang eines Differenzbildners --H-- verbunden, an dessen anderem Eingang eine   Bezugsspannung --Urj-   liegt. Die Differenz zwischen der   Bezugsspannung---Urg {- und   der am   Spannungsteiler-R. Rg- abgegriffenen   Spannung liegt am Eingang des   Verstärkers --E--.   



   Die Widerstandsverhältnisse sind so gewählt, dass der Gesamtwiderstand des Spannungsteilers   t-R-   grösser ist, als die in den vier Zweigen der Brücke liegenden Widerständen und der Differenzbildner --H-- für   die Quelle der Bezugsspannung-Uref-und den Spannungsteiler +R-nur eine vernachlässigbare Belastung   bedeuten. 



   Das eine lineare Skala besitzende Messgerät ist an die Klemme --Uaus-- angeschlossen. 



   Werden im Schaltbild nach Fig. 1 die Widerstände --R4,R5,R1+und R2-- forgelassen, so dass an den AusgangdesVerstärkers-E-- nur die Reihenschaltung der Widerstände --R1,R3und R-- angeschlossen ist, und wird 

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 der eine Eingang des Differenzbildners --H-- an den Punkt 1 dieser Reihenschaltung angeschlossen, so ergibt sich, wenn die Verstärkung des Verstärkers so gewählt wird, dass am   Widerstand-Rg+ R-- die Referenzspan-     nung - Urer- erzeugt wird :    
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Diese Ausgangsspannung ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur. Diese Änderung kann in einem gegebenen Temperaturbereich nahezu linear gestaltet werden. 



   Um den optimalen Wert des Widerstandes-R-zur Bestimmung der Linearisierung zu ermitteln, wird in die   Gleichung -Uaus-- der   temperaturabhängige Wert von --R-- eingesetzt. Der so erhaltene Ausdruck wird zweimal nach --T-- differenziert und der zweite Differenzial-Quotient wird zweckmässig bei der Temperatur   --T-   (die in der Mitte des Linearisierungsbereiches gewählt wird) mit 0 gleichgesetzt. 



   Den optimalen Wert   von --R-- erhält   man durch die Gleichung : 
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Claims (1)

1. <Desc/Clms Page number 3> dessen Anzapfung (2) mit dem einen Eingang eines Differenz-Bildners (H) verbunden ist, an dessen andern Eingang eine Bezugsspannung (Uref) gelegt und dessen Ausgang mit dem Eingang eines Verstärkers (E) verbunden ist, an dessen die Messspannung (Uaus) liefernden Ausgang die andere Diagonale der Wheatstone-Brücke angeschlossen ist. EMI3.1