Einführung ihn die Hobby - Elektronik

Das Schaltungsprinzip
Der Meßfühler RF z.B. ein Heißleiterwiderstand, liegt in Reihe mit einem relativ hochohmigen
Widerstand Rk an einer festen Spannung Rf soll Temperaturwerte in proportionale Spannungswerte
umsetzen. Diese Proportionalität scheint aber bei der einfachen Reihenschaltung von zwei
Widerständen nicht gegeben zu sein. Denn bei Widerstandsänderungen ergeben sich zwangsläufig
Stromstärkeänderungen. Trotzdem ist diese simple Schaltung für den vorgesehenen praktischen
Einsatz akzeptabel. Der Widerstand Rk ist nämlich wesentlich hochohmiger als der
Meßfühlerwiderstand Rf, so daß sich die relativ geringen Widerstandsänderungen von Rf bei der
Temperaturmessung kaum auf den Strom auswirken, der durch diese Reihenschaltung fließt. Man
kann den hochohmigen Widerstand Rk in diesem Fall als Konstantstromelement betrachten! Die
relativ geringen Widerstandsänderungen an Rf verursachen nur entsprechend kleine
Spannungsabfalländerungen, so daß ein Meßverstärker eingesetzt werden muß. Es wird ein
Operationsverstärker verwendet, der hier als Differenzverstärker geschaltet ist. Denn es sollen nur
die Spannungsänderungen und nicht der gesamte Spannungsabfall am Meßfühler erfaßt werden.
Der aus den Widerständen Rv und R0 bestehende Spannungsteiler liefert das Bezugspotential. Wenn
die Meßpunkte a und b gleiches Potential besitzen, besteht zwischen beiden Signaleingängen des
Operationsverstärkers keine Spannungsdifferenz. Die Ausgangsspannung am Verstärker ist dann
null. Man kann also durch das Einstellen des Spannungsverhältnisses Rv,R0 einen Fixpunkt für die
Temperaturanzeige wählen.
Ein Beispiel: Wenn man den Meßfühler auf eine Temperatur von 10°C bringt und R0 so einstellt,
daß an den Signaleingängen des Operationsverstärkers keine Spannungsdifferenz besteht, bedeutet
die Nullstellung des Zeigers im Meßinstrument eine Temperaturanzeige von 10°C.
Eine zweite Markierung auf der Anzeigeskala läßt sich durch die Einstellung der Verstärkung am
Operationsverstärker festlegen. Angenommen, am Skalenende soll der Temperaturwert 50°C
anzeigt werden. Dazu muß der Temperaturfühler auf 50°C erwärmt werden und der
Trimmerwiderstand R2 so eingestellt werden, daß der Zeiger des Meßinstruments auf das
Skalenende zeigt.
Das Widerstandsverhältnis R2, R1 bestimmt, wie üblich, die Spannungsverstärkung des
Operationsverstärkers. Der Meßbereich des Spannungsmessers muß auf den möglichen
Einstellbereich der Ausgangsspannung am Operationsverstärker abgestimmt sein. Wenn
beispielsweise im vorgesehenen Meßbereich am Meßfühler eine Änderung des Spannungsabfalls bis
zu 0,1V zu erwarten ist und ein Meßinstrument mit dem Meßbereich 1V zur Verfügung steht, muß
am Operationsverstärker eine Verstärkung von 10 eingestellt werden, damit der Zeigerausschlag den
gesamten Skalenbereich umfaßt.