Warum darf bei einem Thermoelement die Spannungsquelle nicht belastet werden?
Was meint man überhaupt mit einer Spannungsquelle beim Thermoelement und wieso sollte man diese nicht belasten?
3 Antworten
Ein Thermoelement ist eine Spannungsquelle (ähnlich einer Solarzelle), die eine elektrische Spannung aufgrund der Temperaturdifferenz zweier Metalle erzeugt. Die dabei erzeugte Energie ist aber sehr klein, so dass die Spannung sehr schnell zusammen bricht, wenn man eine Last anschließt. Eine Messung der Spannung und dementsprechend eine Messung der Temperatur würde dann nicht mehr gut funktioniert. Daher werden zur Auswertung Verstärker benutzt, die einen hochohmigen Eingang besitzen.
Ich muss mir korrigieren, ein Thermoelement kann durchaus relativ ansehnliche Ströme liefern, ist also nicht besonders hochohmig. Der Beitrag von @tunik123 ist hier vollkommen richtig.
Das Hauptproblem besteht darin, dass man mit einem Thermoelement nur einen relativen Temperaturunterschied zur Referenzstelle messen kann, die idealerweise identisch aufgebaut ist, wie die Messstelle selbst, oder zumindest eine möglichst exakte Nachbildung darstellt. In der Regel ist also die Referenzstelle ebenfalls ein Thermoelement gleichen Typs, wie das an der Messstelle selbst.
Wenn du jetzt das Thermoelement an der Messstelle belastest, unterscheiden sich Messstelle und Referenzstelle, und es entsteht ein falscher Messwert. Zusätzlich verschiebt sich der Temperatur-Änderungs-Einfluss auf die Messung mehr und mehr in Richtung (unbelasteter) Referenzstelle, was man natürlich ebenfalls nicht möchte.
Theoretisch könnte man Mess- und Referenzstelle auf exakt identische Weise belasten, in der Praxis würde die Symmetrie aber eine Herausforderung und es den zur Messung übrig bleibenden Strom unnötig reduzieren.
Dazu kommt, dass die Kennlinie eines Thermoelementes nicht linear ist und durch zusätzliche Belastung der linearen Kennlinie der Last annähern würde, so dass eine Temperaturmessung ohne Rekalibrierung nicht sinnvoll wäre.
Das Problem bei Thermoelementen ist nicht, dass die nicht belastbar sind und dass die Thermospannung unter Last zusammenbricht. Man hat da zwei ganz andere Probleme:
Man braucht für die elektronische Messung eine Bezugsgröße. Wenn ich an einen Widerstand eine Spannung anlege und den Strom messe, ist es keine Kunst, aus der angelegten Spannung und dem gemessenen Strom den Widerstandswert zu ermitteln. Wenn ich aber nichts weiß und nur irgendeinen ADC-Wert habe, dann weiß ich auch nichts.
Um mit einem Thermoelement eine Temperatur messen zu können, brauche ich die Temperatur der "Kaltstelle". Wie soll ich den die genau genug ermitteln?
Hallo,
du solltest zuerstmal selbst im Lexikon nachschlagen was da zu diesem Begriff steht und dann fragen, wenn du davon etwas nicht verstehst.
Was meint man überhaupt mit einer Spannungsquelle
Da steht, einfach zu verstehen:
"Ein Thermoelement ist ein Paar elektrischer Leiter aus unterschiedlichen Metallen, die an einem Ende miteinander verbunden sind und aufgrund des thermoelektrischen Effektes zur Temperaturmessung geeignet sind. Im Prinzip liefert das Thermoelement elektrische Energie aus Wärme bei einer Temperaturdifferenz entlang des elektrischen Leiters."
wieso sollte man diese nicht belasten
"Diese Thermospannung ist vergleichsweise klein und liegt im Bereich einiger 10 µV pro 1 °C Temperaturdifferenz."
Wegen der hochohmigen Thermoelemente kann man diese Spannung auch nur mit sehr hochohmigen Meßgeräten messen!
Grüße aus Leipzig
Danke für die Antwort! Eine letze Frage: Wieso bricht überhaupt die Spannung sehr schnell (also wenn möglich etwas genauer, da ich im internet nicht wirklich etwas hilfreiches gefunden habe, Danke!)