Forschung -

Gleichzeitige Bestimmung von Widerstandsänderung und Temperatur in Messbrücken

Brückenschaltungen dienen in zahlreichen Anwendungen zur genauen Bestimmung von Messgrößen. Ein neues Konzept ermöglicht die gleichzeitige Bestimmung der Widerstandsänderung und der Temperatur aus den anliegenden Spannungen – ohne Temperatursensoren. Das zahlt sich speziell in Bereichen aus, wo eine hohe Genauigkeit gefordert ist, wie in der Sensorik.

Aufgrund der Änderung der Sensorwiderstände kann aus der Ausgangsspannung einer Brückenschaltung auf die zu messende Größe geschlossen werden. Dank dieses einfachen Prinzips kommen Messbrücken in vielen Anwendungen zum Einsatz, etwa in der Mess- und Regelungstechnik oder in Sensoren für die Bestimmung von Druck, Kraft und Magnetfeld.

Um die Messgröße möglichst genau zu bestimmen, muss die Temperatur der Messbrücke bekannt sein, da die Widerstandswerte selbst und auch die Widerstandsänderung temperaturabhängig sind. Die Unterdrückung eines möglichen Offsets der Ausgangsspannungen ist ebenso wünschenswert.Derzeit existieren zum Ausgleich des temperaturbedingten Offsets in Schaltungen unterschiedliche Lösungen, die jedoch stets mit dem Einsatz zusätzlicher Temperatursensoren und so mit zusätzlichem Aufwand verbunden sind.

Forscher der Hochschule Karlsruhe – Wirtschaft und Technik entwickelten nun ein Konzept zur Auswertung von Brückenschaltungen, welches die gleichzeitige Bestimmung der Widerstandsänderung und der Temperatur aus den anliegenden Spannungen ermöglicht. Dazu verknüpfen sie verschiedene Informationen – wie Temperaturkoeffizienten und Spannungswerte.

Das Verfahren beschreibt zwei Varianten, entweder ohne (Variante 1) oder mit zusätzlichem Widerstand (Variante 2) in Serie zur Brücke. Damit lässt sich nicht nur die Temperatur der Brückenschaltung ohne zusätzlichen Temperatursensor bestimmen und eine höhere Genauigkeit aufgrund der Kompensation des Temperatureinflusses erzielen, sondern es ist zudem kein Abgleich der Brückenschaltung erforderlich.

Zur Versorgung können sowohl Strom- als auch Spannungsquellen dienen. Ein Mikrocontroller berechnet die reine Widerstandsänderung und die Temperatur.

Das Technologie-Lizenz-Büro (TLB) unterstützt die Hochschule Karlsruhe bei der Patentierung und Vermarktung der Innovation.

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