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1-2016

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Messtechnik

Messtechnik Temperaturmessung mit elektrischen Sensoren Bild 1: Charakteristik von NTC- und PTC-Sensorelementen Typen mit negativem oder positivem Temperaturkoeffizienten (NTC oder PTC, s. Bild 1). Für die Messung des am Sensorelement auftretenden Widerstands wird der Spannungsabfall herangezogen. Der dafür notwendige Messstrom liegt im Milliampere-Bereich. Er sollte möglichst gering sein, weil es sonst durch die Eigenerwärmung zu einem verfälschten Messergebnis kommen kann. Arten von Temperaturfühlern Ein Temperaturfühler funktioniert auf Basis von PTC- oder NTC-Sensorelementen und ist je nach Anwendung unterschiedlich aufgebaut. Zum einen lassen sich Temperaturfühler nach ihrer Bauart unterschieden (Bild 2). Zum anderen unterscheidet man nach Art des Ausgangssignals zwischen passiven oder aktiven Temperaturfühlern: • passiv: Sensorelement + Anschluss (Klemmleiste) • aktiv: wie passiv, dazu elektronische Signalaufbereitung mit Spannungs-/Stromausgang oder digitalem Ausgang Die 2/3/4-Leitermessung Bild 2: Kabelfühler (1), Kanal-/Tauchfühler (2), Anlegefühler (3), Temperaturfühler für Wandmontage (4) oder mit abgesetztem Kabelfühler (5) Da die Temperaturmessung über elektrische Sensorelemente auf der Messung des Widerstands basiert, haben die Zuleitungen speziell bei passiver Messung einen erheblichen Einfluss auf das Messergebnis. Abhängig vom Anwendungsfall gilt es daher, den Temperatur-Offset, resultierend aus einem zusätzlichen Widerstand durch die Leitungen, zu berücksichtigen. Je nach geforderter Genauigkeit, Leitungslänge bzw. Kosten sind folgende Verdrahtungsarten der Temperaturfühler möglich: • 2-Leitermessung: Der Widerstand der Zuleitungen R Ltg kann nicht automatisch berücksichtigt werden. Diese Art der Verdrahtung eignet sich für kurze Kabel und Temperatursensoren mit hohen Nennwiderständen. Im Falle von niederohmigen Sensorelementen muss der Temperaturoffset in der Steuerungs- Temperaturmessung ist ein wesentlicher Aspekt bei der Überwachung und Steuerung von technischen Prozessen, beispielsweise in der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik. Dieser Artikel befasst sich mit den für die Temperaturmessung verfügbaren, elektrischen Sensorelementen, den Autor: Thomas Lehner, MSc Produktmanager bei E+E Elektronik GmbH darauf aufbauenden Temperaturfühlervarianten und insbesondere den Vorund Nachteilen der unterschiedlichen Verdrahtungsmöglichkeiten. Elektrische Temperatursensoren Üblicherweise erfolgt die Temperaturmessung mit der sogenannten Kontaktmethode. Dazu werden Thermistoren verwendet. Ein Thermistor ist ein temperaturabhängiger Widerstand. Nach Art der Widerstandsänderung und der Bauform lassen sich Thermistoren in zwei Gruppen einteilen. Man unterscheidet zwischen Bild 3: Schaltbild 2-Leitermessung 36 Haus + Elektronik 1/2016 Haus & Elektronik 1-2016.indd 36 18.12.2015 10:09:47

Messtechnik Bild 4: Schaltbild 3-Leitermessung Bild 5: Schaltbild 4-Leitermessung einheit unbedingt manuell korrigiert werden (Bild 3). • 3-Leitermessung: Mit einem eigenen Schaltkreis für eine der beiden Zuleitungen kann der Widerstand der Zuleitungen R Ltg , sofern beide Zuleitungen weitestgehend identisch sind, kalkulatorisch oder schaltungstechnisch kompensiert werden. Diese Lösung ist günstiger als eine 4-Leitermessung und insbesondere bei langen Leitungen sinnvoll (Bild 4). • 4-Leitermessung: Diese Verdrahtung (Bild 5) ist die teuerste und führt zu den genauesten Messergebnissen. Ein jeweils eigener Kreis für die beiden Zuleitungen sorgt dafür, dass der resultierende Gesamtleitungswiderstand – auch im Falle von unterschiedlichen Zuleitungen – vollständig kompensiert werden kann. Fazit Bei aktiven Ausgängen spielt der Widerstand der Zuleitungen für die Messgenauigkeit keine Rolle. Lediglich der Verlust des elektronisch aufbereiteten Sensorsignals bei Spannungsausgang sollte bei langen Kabeln beachtet werden. Bei passiver Temperaturmessung muss unbedingt die korrekte Art der Verdrahtung gewählt werden. Eine 2-Leitermessung sollte nur über kurze Distanzen und mit hochohmigen Sensorelementen erfolgen. Bei längeren Leitungen sollte eine 3- bzw. 4-Leitermessung angewandt werden, weil dabei der Widerstand der Zuleitungen automatisch kompensiert werden kann. • E+E Elektronik GmbH www.epluse.com Zweipoliger Spannungsprüfer beschleunigt Messungen Das neuste Messgerät der Spannungsprüfer-Serie 2100, der Gamma von Beha- Amprobe, eignet sich mit seinem Messbereich, seiner Sicherheitsspezifikation und seiner Robustheit optimal für raue Einsatzbedingungen. Die 2100 ist eine robuste, vollausgestattete und zuverlässige Messgeräte-Serie für eine Vielzahl von elektrischen Messungen. Der zweipolige Spannungsprüfer 2100- Gamma ist nach CAT III 1000 V / CAT IV 600 V sicherheitsspezifiziert und misst in einem Bereich von 1000 V AC und 1200 V DC. Er eignet sich damit für höhere Spannung in Wohn-, Gewerbe- und Solaranwendungen. Der 2100-Gamma mit Doppeldisplay ist kompakt und bietet dennoch alle Funktionen, die ein Elektriker braucht: • automatische AC/DC-Spannungserkennung mit Polaritätsanzeige • Drehfeldrichtungs-Anzeige links/rechts • automatische Durchgangsprüfungen mit optischer Anzeige • Widerstandsmessung mit Anzeige für geringen Widerstand • berührungslose Spannungserkennung Die 1,5 m langen Messleitungen verfügen über zwei Isolationsschichten für zusätzliche Haltbarkeit und Sicherheit, und Verschleißindikatoren machen darauf aufmerksam, wenn Leitungen ausgetauscht werden müssen. Die Leitungen sind mit unverlierbaren Messspitzen-Schutzkappen zur Verminderung der Verletzungsgefahr ausgestattet. Die über zwei Drucktasten zuschaltbare Last bietet im Hochimpedanzmodus zusätzlichen Schutz bei der Prüfung von stromführenden Stromquellen und verhindert versehentliches Auslösen von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen/- Schutzschaltern (RCD/FI-Schutzschalter). Im Niedrigimpedanzmodus werden ungenaue Messwerte infolge von Geisterspannung eliminiert. Darüber hinaus ist es möglich, 10- oder 30-mA-RCDs aus der Ferne auszulösen, um festzustellen, ob sie korrekt angeschlossen sind. Der Spannungsprüfer 2100-Gamma verfügt über eine integrierte Taschenlampe zum Ausleuchten schlecht beleuchteter Arbeitsbereiche und macht mit einem akustischen Signalton darauf aufmerksam, wenn eine Spannung über 50 V AC oder 120 V DC festgestellt wird. • Beha-Amprobe www.beha-amprobe.de Haus + Elektronik 1/2016 37 Haus & Elektronik 1-2016.indd 37 18.12.2015 10:09:47

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