Mit einer Schaltung soll die Temperatur überwacht werden. Überschreitet die Temperatur einen voreingestellten Wert,
soll ein Temperaturalarm, indem eine rote Warnleuchte zum Blinken gebracht wird, ausgelöst werden.
In diesem Beispiel wird die Aufgabe mit drei Haupt-Elementen realisiert. Als Temperatursensor wird ein NTC-Widestand (Heißleiter)
eingesetzt. Den Temperaturanstieg wird von dem Komparator LM311 überwacht. Für das Blinken der Warnleuchte wird der Timer NE555
verantwortlich sein.
Temperatursensor (NTC)
Bei dem Heißleiter handelt es sich um einen Thermistor Vishay 2381 640 63222. Sein Widerstand sinkt mit
steigender Temperatur. Die Berechnung des Widerstands bei beliebiger Temperatur erfolgt mit folgender Formel:
Heißleiter Formel
Die Variablen A, B, C und D stammen aus dem Datenblatt, der Wert Rref beträgt 2,2 kOhm (Wert bei 25°C).
In dem Versuch wird der Temperaturalarm bei 30°C ausgelöst. Bei dieser Temperatur beträgt der Widerstand des
Heißleiters 1773 Ohm.
LM311, NE555
An den Pins 2 und 3 des Komparators werden zwei Spannungen verglichen. Das Bezugspotenzial, gebildet mit dem
Spannungsteiler R1-R2, wird dem Pin 3 zugeführt. Die Widerstandswerte des Teilers betragen hier 10kOhm und 1773 Ohm (Mit Poti
einstellbar). Die Vergleichsspannung beträgt damit ca. 1,81 V.
An dem zweiten Spannungsteiler (R3-NTC1) nimmt der Heißleiter teil. Folglich wird sich hier die Spannung abhängig von der
Temperatur ändern. Diese Spannung wird dem Pin 2 des Komparators zugeführt. Mit der steigender Temperatur verringert sich der
Widerstand des Heißleiters. Damit sinkt auch die Spannung am Pin 2. Fällt sie unter 1,81V, schaltet der Komparator durch und verbindet
seinen Pin 7 mit der Masse.
Schaltplan Temperaturalarm
Genau darauf wartet der Timer NE555. Jetzt ist seine „persönliche“ Schaltung, bestehend aus R5, R6, C1 und C2, aktiv
und er kann agieren. Der Kondensator C1 lädt sich auf. Erreicht die Spannung an dem Kondensator 2/3 der Versorgungsspannung, schaltet
der Timer intern um und verbindet seinen Pin 3 mit der Masse (Pin 1), der wiederum über Pin 7 des Komparators mit der Masse der
Versorgungsspannung verbunden ist. Die Leuchtiode LD1 geht an. Jetzt beginnt über den Pin 7 die Entladung des Kondensators.
Fällt die Spannung am Kondensator unter 1/3 der Versorgungsspannung, schaltet der Timer erneut um und die Leuchtdiode geht wieder
aus. Das Blinken dauert solange, bis die Temperatur wieder fällt und der Komparator die Verbindung zur Masse blockiert.
Die Lade- und Entladezeit kann mit dem Widerstand R6 und der Kapazität des Kondensators C1 reguliert werden.
Mit dem Widerstand R4, der die Pins 2 und 7 des Komparators verbindet, kann für die Schaltung eine Hysterese eingestellt werden.
An den Pin 3 des Timers NE555 kann statt einer Leuchtdiode ein Relais, mit dem eine echte Warnleuchte
zum Blinken gebracht werden kann, angeschlossen werden.
