Ah, jetzt hab ich auch was gefunden (dank Bax indirekter Unterstützung)
Nachzulesen auf:
http://www.elv-downloads.de/service/...7223-T1100.pdf
ab Seite 4 (wegen der fehlenden Bilder und der Formeln)
Thermoelement
Ein Thermoelement ist ein TemperaturSensortyp, mit dem sich Temperaturen bis zu 1500 °C messen lassen. In Abbildung 3 sind zwei unterschiedliche Bauarten von Thermoelementen dargestellt, zum einen ein Eintauchfühler und zum anderen ein Oberflächenfühler, wobei die Funktion beider Fühler gleich ist.
Der messbare Temperaturbereich mit einem Thermoelement hängt vom inneren
Aufbau des Fühlers ab. Das in dieser Schaltung verwendete Thermoelement stammt aus der Gruppe der „Nickel-Chrom-Nickel“-Thermoelemente, womit sich Temperaturen bis zu 1000 °C messen lassen.
Funktionsprinzip des Thermoelementes
Ein Thermoelement entsteht, wenn zwei verschiedene Metalle eine Kontaktstelle bilden (z. B.: NiCrNi). Bei einer Temperaturdifferenz
zwischen einer Messstelle und einer Referenzstelle entsteht an den beiden
Enden dann eine Thermospannung UTh.
Diese Thermospannung UTh liegt im Bereich von einigen Mikrovolt pro Kelvin
Temperaturdifferenz, bei einem Nickel-Chrom-Nickel-Thermoelement beträgt
sie etwa k = 40,6 μV/K. Je heißer die Messstelle im Vergleich zu einer definierten Referenzstelle wird, umso höher ist die gemessene Spannung (siehe Infobox „Seebeck-Effekt“).
In der Abbildung 4 ist die Prinzipschaltung eines Thermoelementes dargestellt.
In der Zeichnung ist zu erkennen, dass ein einzelnes Thermoelement im Prinzip aus 2 Thermoübergängen besteht, was ja auch bereits aus der Bezeichnung NiCrNi hervorgeht. Jeder Nickel-Chrom-Übergang bildet solch einen Thermoübergang. Die Messstelle befindet sich am Punkt T2, an der „Perle“ des Thermoelementes. Der Punkt T1, der am Übergang zur K-Type-Buchse
zu finden ist, bildet die Referenzstelle.
Die Temperatur T2 ist aus der Temperaturdifferenz und der Referenztemperatur T1 ermittelbar. Zur genauen Bestimmung der Messstellen-Temperatur befindet sich die Referenzstelle oft in einem Eis-Wasser-
Gemisch (Eisbad), dessen Temperatur ziemlich genau bei 0 °C liegt.
Mit folgender Formel lässt sich nun die Spannung dieser Temperaturdifferenz berechnen:
U k (T 2 T1) Th = ⋅ −
Da die Thermoelement-Spannung bekannt ist und die Referenztemperatur
T1 = 0 °C beträgt, kann die Formel zur Ermittlung der Messstellen-Temperatur T2
wie folgt umgestellt werden:
k
U
T 2 = Th
In der praktischen Ausführung ist die Methode mit dem Eis-Wasser-Gemisch
aber nicht sehr praktikabel und daher unüblich. Aus diesem Grunde wird als Referenztemperatur die Umgebungstemperatur TA herangezogen. Im Allgemeinen ist die Referenzstelle bei einem handelsüblichen
Thermoelement an der Buchse zu finden, wo auch die Umgebungstemperatur
vorherrscht. In diesem Fall stellt sich eine Spannung ein, die sich aus der Temperaturdifferenz zwischen Messstellen-Temperatur
T2 und Umgebungstemperatur TA ergibt. Um nun die reale Temperatur am
Messobjekt zu ermitteln, wird mit einem weiteren Temperatursensor die Umgebungstemperatur ermittelt und bei der Berechnung
berücksichtigt:
Berechnung berücksichtigt:
Bild 2: So erscheint das LC-Display
des T 1100 während des Displaytests.
Infobox Seebeck-Effekt
Bringt man zwei verschiedene Metalle in Berührung, treten Elektronen über,
weil im anderen Material potentiell günstigere energetische Bedingung
herrscht. Der Elektronenfluss lässt elektrische Energie (eine Spannungsdifferenz) entstehen. Wird diese Kontaktstelle
noch erwärmt, werden die Elektronen von einem Metall in das
andere regelrecht getrieben. Dieser Elektronenfluss – sog. thermoelektrischer
Effekt oder Seebeck-Effekt –bildet den Thermostrom (Strom aus
Temperaturdifferenzen). Die dafür benötigte Energie wird der Wärmequelle
entzogen.
Bild 4: Die Prinzipschaltung eines
Thermoelementes
ELVjournal 2/04 5
TA
k
U
T 2 = Th +
Dies ist übrigens auch (meist) der Grund, warum Multimeter, die einen Temperaturmessbereich haben und mit einen „K-Type-
Sensor“ messen, bei nicht angeschlossenem Thermofühler in der Regel die Umgebungstemperatur anzeigen.