1 Ãberblick über die Sensorik
1 Ãberblick über die Sensorik
1 Ãberblick über die Sensorik
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
Seite 28<br />
54 3.2 Thermoelektrische Sensoren 3.2.4 Leistungsthermoelemente 55<br />
Der Meßaufbau in Bild 3.2.3-2 hat den Nachteil, daß <strong>die</strong> Thermospannung nur dann ausgewertet<br />
werden kann, wenn <strong>die</strong> Referenztemperatur T 1 bekannt ist, d.h. <strong>die</strong>se muß<br />
durch einen zusätzlichen Sensor gemessen werden (Bild 3.2.3-3). Die Korrektur der<br />
Thermospannung mit der Temperatur T 1 kann in einem Rechner erfolgen.<br />
Um <strong>die</strong> Messung zu vereinfachen und eine Rechnerkorrektur einzusparen, kann <strong>die</strong> Referenztemperatur<br />
auch durch ein physikalisch vorgegebenes Temperaturnormal, z.B. <strong>die</strong><br />
Temperatur von schmelzendem Eis (ca. 0 °C) vorgegeben werden (Bild 3.2.3-4). Die<br />
Bereitstellung eines Eisbandes, in welches ständig Eis nachgefüllt werden muß, ist zwar<br />
technisch simpel, aber unbequem. Man kann das Eisbad auch durch eine gesteuerte<br />
Spannungsquelle ersetzen, wenn man von einer Schaltung wie in 3.2.3-4a ausgeht und<br />
über eine elektronische Schaltung <strong>die</strong>selbe Thermospannung erzeugt, <strong>die</strong> an dem Thermoelement<br />
zwischen Eistemperatur und Blocktemperatur entsteht (Bild 3.2.3-5).<br />
3.2.4 Leistungsthermoelemente<br />
Wie im Abschnitt 3.2.1 dargelegt, erzeugen Thermoelemente bei Wirkung eines Temperaturgra<strong>die</strong>nten<br />
eine EMK, mit welcher ein Stromfluß durch einen Verbraucherwiderstand<br />
erzeugt werden kann. Damit können Thermoelemente als Stromgeneratoren<br />
eingesetzt werden; <strong>die</strong> für <strong>die</strong>se Anwendung optimierten Bauelemente werden als Leistungsthermoelemente<br />
oder thermoelektrische Generatoren bezeichnet. In Tab.<br />
3.2.4-1 sind verschiedene Ausführungsformen und Anwendungsgebiete zusammengestellt,<br />
Bild 3.2.4-1 zeigt <strong>die</strong> Konstruktion eines flammenbeheizten Stromgenerators.<br />
Bild 3.2.4-1<br />
Flammenbeheizter thermoelektrischer Generator mit 500W elektrischer Leistung<br />
(nach [3.7]).<br />
Bild 3.2.3-5<br />
Ersatz des Eisbades zur Erzeugung der Referenztemperatur durch eine gesteuerte<br />
Spannungsquelle.<br />
a) Erweiterung des isothermen Blocks in Bild 3.2.3-4a. Die Funktion des Eisbades<br />
ist <strong>die</strong> Erzeugung einer Spannung, <strong>die</strong> durch <strong>die</strong> Thermospannung des Eisen-<br />
Konstantan-Thermoelements zwischen Eisbadtemperatur und Temperatur T 1<br />
des isothermene Blocks definiert wird. Diese Spannung kann bei bekanntem T 1<br />
auch für jede Thermoelementkombination berechnet und elektronisch erzeugt<br />
werden.<br />
b) Einspeisung der elektronisch erzeugten Referenzspannung in <strong>die</strong> Meßschaltung<br />
des Thermoelements. Die Messung der Temperatur T 1 des isothermen<br />
Blocks kann im Funktionsumfang der integrierten Schaltung enthalten sein, welche<br />
auch <strong>die</strong> Referenzspannung erzeugt.