Das zweite Signal dieses Teils ist die Lagertemperatur. Ein NTC ist billig und empfindlich, aber alles andere als linear.

Schritt 3 von 4. Du legst den Temperaturzweig so aus, dass er im Warnbereich genau misst und den empfohlenen Bereich des Umsetzers nicht verlässt.

Danach: Rechenwege und Lösungen

Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Rechne die Kennlinie, bevor du den Vorwiderstand festlegst. Erst die Zahlen zeigen, wo dein Teiler genau misst und wo nicht.

Am Ende hast du: Auslegung des Temperaturkanals

Gegebene Werte · aufklappen, wenn du rechnest

Gegebene Werte

NTC
R25 = 10 kΩ bei 25 °C, B25/85 = 3435 K, Dissipationsfaktor etwa 2 mW/K
Kennlinie
R(T) = R25 · e^(B · (1/T − 1/T25)), T und T25 in Kelvin, T25 = 298,15 K
Teiler
Vorwiderstand RV = 10 kΩ oben an 3,3 V, der NTC unten gegen Masse, die Spannung über dem NTC geht zum Umsetzer
Lager
Betrieb 45 bis 60 °C, Warngrenze 75 °C, Abschaltempfehlung 85 °C, ausgewertet wird von 40 bis 90 °C
Umsetzer
12 bit, Dämpfung 11 dB, empfohlener Bereich 0,15 V bis 2,45 V, 1 Digit vereinfacht 3,3 V4096 = 0,806 mV
Reihe E24
10 · 11 · 12 · 13 · 15 · 16 · 18 · 20 · 22 · 24 · 27 · 30 · 33 · 36 · 39 · 43 · 47 · 51 · 56 · 62 · 68 · 75 · 82 · 91, jeweils mal Zehnerpotenz
Dein Lernprodukt im Einzelnen

Dein Lernprodukt

Auslegung des Temperaturkanals

Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.

Es besteht aus

  • die berechneten NTC-Widerstände bei 25, 60, 75 und 85 °C, mit ausgeschriebenem Exponenten
  • die Spannungen über dem NTC bei denselben Temperaturen
  • die Beurteilung des Auswertebereichs 40 bis 90 °C in Digit und in Millivolt je Kelvin
  • deinen Vorschlag für einen besseren Vorwiderstand mit Rückrechnung und Preis

Zur Dokumentation

Die Tabelle ist das Produkt. Sie muss die Zwischenschritte zeigen, sonst lässt sich ein Vorzeichenfehler im Exponenten nicht finden.

Abgenommen wird es im Kreuzreview durch das andere Team und danach von der Projektleitung abgezeichnet.

Aufgabe 2.3 · Den NTC-Zweig auslegen

Erst du, dann die anderen

Wie machst du aus einem Widerstand eine Spannung? Der Teiler ist nur einer von mehreren Wegen.

So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
  • Spannungsteiler mit Festwiderstand. Zwei Bauteile, kein Abgleich. Kennlinie krumm, Empfindlichkeit hängt vom gewählten Arbeitspunkt ab.
  • Konstantstromquelle. Spannung folgt dem Widerstand linear. Genauer, braucht aber ein zusätzliches Bauteil und eine saubere Referenz.
  • Brückenschaltung. Nullpunkt frei wählbar, gute Auflösung im engen Bereich. Aufwendiger und nur für einen schmalen Temperaturbereich sinnvoll.

Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb. In deinem Betrieb hat sich vielleicht ein anderer durchgesetzt: dann schreib auch das dazu.

Aufgabe 2.3 a

Berechne den Widerstand des NTC bei 25, 60, 75 und 85 °C:

  • Rechne jede Temperatur in Kelvin um.
  • Schreib den Exponenten B · (1/T − 1/T₂₅) jeweils hin, bevor du die e-Funktion anwendest.
  • Berechne R(T) und trag alles in die Tabelle ein.
T in °C T in K Exponent B · (1/T − 1/T25) R(T) U am NTC
25
60
75
85

Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: NTC · B-Wert · Kennlinie

Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.

Aufgabe 2.3 b

Berechne die Spannung über dem NTC für den Teiler aus der Karte oben:

  • Berechne die Spannung bei denselben vier Temperaturen.
  • Ergänze die letzte Spalte der Tabelle.

Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Spannungsteiler · NTC

Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.

Aufgabe 2.3 c

Beurteile den Teiler im Auswertebereich 40 bis 90 °C:

  • Berechne, wie viele Digit zwischen den beiden Grenzen liegen.
  • Berechne, wie viele Millivolt je Kelvin der Teiler im Warnbereich zwischen 75 und 85 °C liefert.
  • Prüfe, ob er im empfohlenen Bereich des Umsetzers bleibt.
  • Schlag einen besseren Vorwiderstand aus E24 vor und rechne ihn nach.
  • Nenne, was dieser bessere Vorwiderstand kostet.

Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Auflösung · Empfindlichkeit · Normreihe E24

Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.

Die Lage ändert sich

Die Instandhaltung will denselben Kanal auch für die Öltemperatur nutzen, Bereich 0 bis 120 °C. Der Warnbereich bleibt bei 75 bis 85 °C.

Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:

  • Prüfe, ob dein Vorwiderstand das hergibt.
  • Nenne, was du verlierst, wenn du den Bereich aufweitest.
  • Entscheide, ob ein zweiter Kanal die bessere Lösung ist.

Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.

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