1 Ãberblick Ã¼ber die Sensorik

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92 3.3 Resistive Temperatursensoren 3.3.4 Keramikwiderstände: Heißleiter 93 Bild 3.3.4-6 Bauformen von NTC-Widerständen (nach [3.28]): Die Umhüllung erfolgt häufig mit Weichglas (Einsatztemperaturen bis 300°C) oder Hartglas (Einsatztemperaturen bis 600°C) a) Tablettenform b) Perlen- oder Pillenform (engl. bead) H. Schaumburg: Band 3 – Sensoren 31.5.2007 31.5.2007 H. Schaumburg: Band 3 – Sensoren
94 3.3 Resistive Temperatursensoren 3.3.4 Keramikwiderstände: Heißleiter 95 Bild 3.3.4-7 Datenblatt eines schnell ansprechenden Heißleiters mit Pillenform und Glasgehäuse Einen technologischen Fortschritt im Hinblick auf eine geringere Exemplarstreuung bei der Fertigung von Heißleitern hat die bereits oben erwähnte Sägetechnik gebracht: Dabei werden zunächst größere Sinterkörper mit weitgehend homogenen Eigenschaften hergestellt, anschließend werden die gewünschten Sensorformen durch mehrere Sägeprozesse gefertigt. Die Kontaktanschlüsse werden durch Löten befestigt. Im Vergleich zu den bisher beschriebenen Temperatursensoren zeichnet sich der NTC- Widerstand aus durch – einen hohen Widerstand – einen hohen TK – eine Temperaturbeständigkeit bis hin zu relativ hohen Temperaturen – (bei entsprechendem Aufbau:) kurze Ansprechzeiten – relativ niedrigen Preis Die Linearisierung erfolgt wie beim spreading resistance -Sensor in Bild 3.3.3-7. In Bild 3.3.4-8 wird die Kennlinie des linearisierten NTC-Widerstandes mit denen von Thermoelementen verglichen. Strom-Spannungskennlinien U(I), die durch die Eigenerwärmung des Sensors bestimmt werden. Mit (3.1-1) gelten nämlich im stationären Fall nach Einsetzen der Jouleschen Wärme P = U · I für jede Sensorkennlinie R(T) gleichzeitig die Gleichungen: Die Elimination der Variablen T aus (8a) und (8b) ergibt die Strom-Spannungskennlinie U(I). Da die mathematische Beschreibung der Kennlinie R(T) häufig aufwendig ist, wird das folgende graphische Verfahren angewendet: Die Kennlinie R(T) kann unmittelbar den Datenblättern des Sensors entnommen werden. Die Beziehung (8b) wird in die folgende Form umgewandelt, wobei zwei alternative Randbedingungen vorausgesetzt werden können: Bild 3.3.4-8 Vergleich einer für den Temperaturbereich um 600 o C linearisierten Kennlinie (S- Form wie in Bild 3.3.3-8) eines NTC-Widerstandes mit denen zweier Thermoelementsysteme (nach [3.28]) Kennzeichnend für Temperatursensoren sind neben den Sensorkennlinien R(T) die Je nach Meßführung (konstanter Strom oder konstante Spannung, vorgegebene Umgebungstemperatur) kann jetzt die Funktion (9a) oder (9b) in das Koordinatensystem der Sensorkennlinie aus dem Datenblatt eingetragen werden. Der Schnittpunkt beider Kurven ergibt für die Umgebungstemperatur T u und bekanntem Wärmeableitungskoeffizienten die Sensortemperatur T und den dazugehörigen Widerstandswert R(T) des Sensors (dieses Verfahren wird beim Kaltleiter in Bild 3.3.5-5 explizit angewendet). Über (8a) kann dann der dazugehörige Strom (bei konstanter Spannung) oder die Spannung am Sensor (bei konstantem Strom) bestimmt werden. Daraus ergibt sich die Strom- H. Schaumburg: Band 3 – Sensoren 31.5.2007 31.5.2007 H. Schaumburg: Band 3 – Sensoren
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