In den Wintermonaten und in der Übergangszeit haben wir im Wohnzimmer tagsüber eine Raumtemperatur
von ca. 22 °C, die durch der Wärmeabstrahlung der drei Nachtspeicherheizkörper erzeugt wird.
Unser Wunsch bestand nun darin, in den Abendstunden die Raumtemperatur auf genau 23 °C zu erhöhen.
Dafür wird ein kleiner Standheizkörper mit den möglichen Schaltstufen, Stufe I mit 700 W, Stufe II mit
1400 W und Stufe III mit 1800 W mit einer von mir konstruierten temperaturabhängigen Regeleinrichtung
zum Einsatz kommen.
Dei Abmessungen des Heizkörpers sind: Breite 70 cm, Höhe 40 cm und Tiefe 10 cm.
In der Elektrotechnik gibt es temperaturabhängige Bauteile. Besonders beim NTC-Widerstand, auch Thermistor
genannt, wird bei steigender Umgebungstemperatur der Widerstand kleiner. Die Abkürzung NTC bedeutet:
Negativer Temperature Coeffizient. Die NTC-Widerstände werden meistens scheibenförmig hergestellt. Die
Kennzeichnung R25 ist der NTC-Widerstandswert bei einer Temperatur von 25 °C.
Die abnehmenden Widerstandswerte bei steigender Temperatur zeigt das folgende Bild:
Im Bereich um 20 °C würde eine Temperaturabsenkung um 1 °C eine Widerstanderhöhung von
100 Ohm zur Folge haben.
Die folgende Schaltung aus vier Widerständen bietet die Möglichkeit, eine Widerstandsänderung mess-
technisch zu erfassen. Zwei parallel geschaltete Spannungsteiler aus ohmschen Widerständen bilden
die Wheatstonsche Brückenschaltung. Die Verbindung zwischen A und B wird als Brücke bezeichnet und
kann als Messgröße Verwendung finden.
Die Punkte A und B haben das gleiche Potential, wenn das Verhältnis der Spannungsteilerwiderstände
gleich groß ist. Verändert sich einer der Widerstände, z.B. durch eine Temperaturerhöhung, fließt ein
Strom von A nach B.
Um die Empfindlichkeit der Wheatstonschen Brücke zu erhöhen, erhält jeder Spannungteiler einen
NTC-Widerstand. Die folgende Schaltung soll näher betrachtet werden.
Die Anordnung der NTC-Widerstände hat bei einer Temperaturerhöhung folgende Wirkung: Im ersten
Widerstandzweig R1 - R2 wird der NTC-Widerstand R1 kleiner, d.h. Punkt A nimmt ein höheres Potential
an. Im zweiten Zweig R3 - R4 wird der NTC-Widerstand R4 auch kleiner, aber am Punkt B wird das
Potential kleiner. Die Spannungsdifferenz U1 - U2 geht von Null auf positive Werte.
Wir nehmen einmal an, dass eine geringe Temperaturabsenkung an den beiden NTC-Widerständen in der
obigen Schaltung den Widerstandswert um den Betrag Rx erhöht. Mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes
I = U / R lässt sich die Spannungdifferenz U2 - U1 berechnen zu:
U2 - U1 = U . Rx / (9400 + Rx)
Die Spannungsdifferenz U2 - U1 zeigt einen linearen Verlauf in Abhängigkeit von Rx.
Das folgende Bild zeigt die Schaltung mit einem OP und einer regelbaren Wheatstonschen Brückenschaltung.
Wenige Millivolt für die Differenzspannung (UDiff) reichen aus, um den Ausgang am OP voll auszusteuern:
Das Gesamtschaltung zeigt das folgende Bild:
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