Hier stehen die Punkte, um die es in diesem Teil geht. Es geht nicht darum, was du dir zutraust, sondern darum, wo dir das schon begegnet ist: im Betrieb, privat oder in einem früheren Lernfeld. Das ist keine Bewertung. Es hilft dir bei der Planung, und am Ende des Teils siehst du in deinem Kompetenzmodell, was sich verschoben hat.

• Steckbrett, Wägezelle 5 kg mit vier herausgeführten Adern, Gewichtssatz oder kalibrierte Ersatzlasten bis 5 kg
• Präzisionswiderstände um 1 kΩ, einen Zehngang-Trimmer, einen NTC 10 kΩ
• Einen Lötkolben als Wärmequelle und ein Referenzthermometer
• Das HX711-Modul als Vergleichsmesskette
• Den Projektauftrag mit dem Prüfstandsblatt und die Lernangebote Aufgabe 2.1 bis Aufgabe 2.3
• Die Datenblätter von Wägezelle und NTC, im Original und oft auf Englisch
• Ein Multimeter mit mV-Bereich und die Wissensspeicher-Vorlage

1. Abgleichbedingung herleiten
   Leite die Abgleichbedingung der Wheatstone-Brücke aus zwei Spannungsteilern her. Zeige rechnerisch, warum die Brückenspannung im Abgleich null ist und warum das unabhängig von der Speisespannung gilt.
2. Brücke aus Einzelwiderständen bauen
   Baue zuerst eine Brücke aus vier Festwiderständen auf, mit einem Trimmer in einem Zweig. Gleiche ab und verstimme gezielt. So siehst du den Zusammenhang zwischen Widerstandsänderung und Brückenspannung, bevor ein Sensor ins Spiel kommt.
3. Wägezelle anschließen und abgleichen
   Schließ die Wägezelle an: Speisung an Rot und Schwarz, Messung an Grün und Weiß. Prüfe diese Belegung vorher im Datenblatt deiner Zelle. Gleiche die Ausgangsspannung ohne Last ab und protokolliere die verbleibende Restspannung. Woher kommt sie?
4. Empfindlichkeit berechnen und prüfen
   Berechne aus dem Kennwert 1,0 mV/V die Ausgangsspannung bei Nennlast und miss nach. Rechne außerdem die Anlagenwerte: Welche Spannung liefert die DMS-Vollbrücke der Presse bei ε = 800 µm/m und k = 2,0, und was ergäben eine Viertel- oder eine Halbbrücke?
5. Kennlinie aufnehmen
   Belaste die Wägezelle stufenweise. Miss die Brückenspannung mit dem Multimeter im mV-Bereich oder lass den ESP32 über das HX711-Modul mitschreiben; direkt am Umsetzer wären wenige Millivolt nur eine Handvoll Digit. Bestimme die Steigung und die Abweichung von der Geraden. Wie groß ist der Linearitätsfehler in Prozent vom Endwert?
6. Speisespannung variieren
   Sieh im Datenblatt nach, welche Speisespannung die Wägezelle höchstens verträgt. Verdopple dann die Speisespannung und miss erneut. Wie verändert sich die Ausgangsspannung, wie die Eigenerwärmung der Brücke? Begründe eine sinnvolle Obergrenze.
7. Den Maßstab bilden
   Lege fest, welche Prüflast welcher Presskraft entspricht, und dokumentiere die Umrechnung. Halte fest, um welchen Faktor sich die Empfindlichkeit von Prüfstand und Anlage unterscheidet: das ist die Vorgabe für den Verstärker in Teil 3.
8. Den Leitungsfehler beziffern
   Berechne den Widerstand der Sensorleitung der Anlage, 12 m lang, 0,25 mm² Querschnitt. Setz ihn in eine Viertelbrücke ein und rechne aus, welche Kraft die Brücke dadurch scheinbar anzeigt. Vergleiche mit dem echten Messsignal.
9. Dreileiterschaltung erproben
   Bau den Leitungsfehler in deiner Brücke aus Einzelwiderständen nach: schleif in den Zweig des Trimmers einen Widerstand in der Größe deines Ergebnisses aus Aufgabe 2.2 a ein und miss den Fehler. Verdrahte dann in Dreileitertechnik und wiederhole die Messung. Erkläre anhand des Stromwegs, was sich geändert hat.
10. Temperaturgang messen
    Erwärme die Wägezelle ohne Last mit dem Lötkolben aus einigen Zentimetern Abstand. Lass den ESP32 die Brückenspannung über das HX711-Modul und die Temperatur über den NTC eine halbe Stunde lang aufzeichnen, über mindestens 20 K. Zeig an der Messreihe, was die Vollbrücke gegenüber einer Viertelbrücke leistet.
11. NTC-Zweig auslegen und kalibrieren
    Dimensioniere den Vorwiderstand für den NTC so, dass der Auswertebereich 40 °C bis 90 °C den empfohlenen Bereich des Umsetzers gut ausnutzt und nicht verlässt. Gib die Spannung bei 25, 60, 75 und 85 °C an. Nimm die Kennlinie gegen ein Referenzthermometer auf.
12. Gegen den HX711 messen
    Schließ dieselbe Wägezelle an das HX711-Modul an und vergleiche es bei denselben Lasten mit deiner eigenen Messung. Wo ist das Fertigmodul besser, wo ist es nur bequemer? Halte das Ergebnis in drei Sätzen fest.
13. Ergebnis sichern
    Wissensspeicher-Blatt ausfüllen, Messprotokolle und Kennlinien in die Projektakte, Maßstab und Entscheidung für die Brückenart schriftlich begründen.

Die Lernschritte 1 bis 3, 5, 6, 10, 12 und 13 haben kein eigenes Lernangebot. Sie werden im Messprotokoll und in der Projektakte dokumentiert und in der Abnahme geprüft.

Halbbrücke mit Kompensationszweig. Erweitere deine Brücke aus Einzelwiderständen so, dass ein zweiter temperaturabhängiger Zweig entsteht. Weise messtechnisch nach, dass die Schaltung den Temperaturgang unterdrückt, die Nutzverstimmung aber nicht. Übertrage das Ergebnis auf die Vollbrücke der Anlage und erkläre, was die Querkontraktion zum Signal beiträgt.

Der Teil gilt erst als fertig, wenn der Auftraggeber alle Punkte abnimmt:

• Die Abgleichbedingung ist hergeleitet, nicht nur zitiert.
• Die Brücke aus Einzelwiderständen ist aufgebaut, abgeglichen und gezielt verstimmt worden; der Zusammenhang ist protokolliert.
• Die Wägezelle ist angeschlossen und abgeglichen, die Restspannung ist erklärt.
• Die Empfindlichkeit ist für Prüfstand und Anlage berechnet und am Prüfstand nachgemessen.
• Die Kennlinie liegt vor; Steigung und Linearitätsfehler sind angegeben.
• Der Einfluss der Speisespannung ist gemessen und eine Obergrenze begründet.
• Der Maßstab zwischen Prüfstand und Anlage ist dokumentiert, einschließlich des Empfindlichkeitsverhältnisses.
• Der Leitungsfehler ist in Ohm, in Prozent und als scheinbare Kraft angegeben.
• Die Dreileiterschaltung ist aufgebaut, gemessen und ihre Wirkung physikalisch erklärt.
• Der Temperaturgang ist über mindestens 20 K protokolliert.
• Der NTC-Zweig ist dimensioniert, die Spannungen bei 25, 60, 75 und 85 °C sind berechnet, der Bereich 40 bis 90 °C liegt im empfohlenen Bereich des Umsetzers, und die Kennlinie ist gegen ein Referenzthermometer aufgenommen.
• Der Vergleich mit dem HX711 liegt vor und endet mit einer Bewertung.
• Das Wissensspeicher-Blatt ist vollständig.

Ein Blatt „Brückenschaltung und Sensorik“: das Brückenschaltbild mit der Abgleichbedingung, die Formeln für Viertel-, Halb- und Vollbrücke, das Rechenschema für den Kennwert in mV/V, eine Skizze der Dreileiterschaltung mit eingezeichnetem Stromweg, die NTC-Kennlinienformel mit einem Zahlenbeispiel und eine Vergleichstabelle der Brückenarten.

Zusätzlich: eine Messkurve aus deiner eigenen Messreihe, die aussagekräftigste, die du hast.

• Die Brücke wird auf null abgeglichen und danach die Speisespannung verändert. Der Abgleich bleibt bestehen, die Empfindlichkeit ändert sich sofort.
• Die Messleitungen der Brücke werden lose gesteckt und quer über das Steckbrett gelegt. Bei wenigen Millivolt Signal zählt jeder Kontakt und jeder Zentimeter Draht.
• Die Wägezelle wird über ihre Grenzlast hinaus belastet, die im Datenblatt meist bei 120 bis 150 % der Nennlast liegt. Sie verbiegt sich bleibend, und der Nullpunkt wandert dauerhaft.
• Die vier Adern der Wägezelle werden nach Gefühl angeschlossen. Speise- und Messpaar zu vertauschen zerstört nichts, liefert aber eine Kennlinie, die niemand erklären kann.