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Temperaturalarm


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

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

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

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

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.

testschaltung_temperatur_alarm

Testschaltung Temperaturalarm

Temperaturmessung

Temperaturmessung

Kurzvideo


Temperatur


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