Experiment: Temperaturmessung mit Halbleiterdiode

Das folgende Experiment soll den Einsatz einer gewöhnlichen Signaldiode zur Messung der Temperatur im Bereich von -20 bis +120 °C zeigen. Die Durchlassspannung der Diode wird mit Hilfe einer Operationsverstärker-Schaltung um einen einstellbaren Faktor von etwa 50 verstärkt und invertiert. Durch die Offset- und Verstärkungspotentiometer lässt sich der Ausgangsspannungsbereich so verschieben, dass sich für den Temperaturbereich 0 bis 100 Grad Celsius eine Spannung von 0 bis 10 Volt einstellen lässt. Die Diode wird am besten mit zwei langen angelöteten Drähten in Kunstharz eingegossen, um Fehlmessungen durch Kriechströme zu vermeiden.

Schaltung zur Temperaturmessung mittels Diode

Das Experiment wird mit Hilfe der Platine LINMLT aufgebaut. Für den Abgleich der Schaltung verwendet man am besten die auf der Platine vorgesehenen Cermet-Trimmpotentiometer.

Ist das Experiment aufgebaut, so kann in einem ersten Versuch ein Voltmeter an den Ausgang geklemmt werden, um die zur Temperatur proportionale Spannung zu messen. Greift man die Diode an, so steigt die Spannung. Um die Temperatur exakt messen zu können, muss das Thermometer jedoch noch abgeglichen werden.

Für diesen Abgleich wird zuerst die Diode auf 0°C gebracht und der Wert der Ausgangsspannung notiert. Dann wird die Diode auf 100°C gebracht und mit dem Potentiometer P1 die Ausgangsspannung so eingestellt, dass die Differenz zum Wert für null Grad gleich 10 V wird. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die Differenz zwischen null und 100 Grad genau 10 Volt beträgt. Zuletzt wird dann die Diode noch auf null Grad gebracht und das Potentiometer P1 so verdreht, dass am Ausgang 0 Volt anliegen. Nach Beendigung des Abgleichs liefert die Schaltung eine der Temperatur proportionale Spannung, wobei bei einer Temperatur von null Grad Celsius eine Ausgangsspannung von null Volt erzeugt wird und bei 100 Grad Celsius 10 Volt.