Zwei
durch Erhitzen oxidierte Kupferdrähte bilden einen
zuverlässigen Temperatursensor, auch Thermistor genannt.
Erhitzt
man die Kontaktstelle, beginnt die LED zu leuchten. Nach dem
Abkühlen geht der Strom wieder auf kleine Werte
zurück.
Einen
Thermistor ist ein temperaturabhängiger Widerstand. Ein
üblicher
NTC-Widerstand (negativer Temperatur-Koeffizient) besteht aus einem
Halbleitermaterial, dessen Widerstand sich bei Erwärmung
verringert.
Auch Kupferoxid ist ein Halbleiter. Deshalb ist die Sache ganz einfach.
Zwei dünne Kupferdrähte werden mit einem
Gasbrenner zum
Glühen gebracht und bilden eine dunkle Oxidschicht. Dann dreht
man
sie vorsichtig zusammen und erhitzt sie noch einmal gemeinsam. Mit
etwas Probieren erhält man eine Verbindung über die
beiden
Oxidschichten. Die Kontaktstelle zeigt einen Kaltwiderstand von ca. 100
kOhm. Durch vorsichtiges Erhitzen sinkt der Widerstand kontinuierlich
auf unter 1 kOhm. Beim Abkühlen erreicht man wieder 100 kOhm.
Das
Verhalten entspricht genau dem eines üblichen NTC-Widerstands.
Im
Prinzip kann man mit diesem Thermistor auch ein Relais schalten. Hier
wurde ein Versuch mit einem 24-V-Ralais gemacht. Beim Erhitzen stieg
der Strom wie erwartet langsam an. An einem bestimmten Punkt zog das
Relais mit deinem hörbaren Klack an. Aber beim Abschalten gab
es
ein Problem. Das Relais fiel zwar wie geplant ab, zog dann aber sofort
wieder an. Was war passiert? Jeder Halbleiter hat ja eine begrenzte
Spannungsfestigkeit. Beim Abfallen des Relais gab es durch die
plötzliche Bewegung des Ankers einen Spannungsstoß.
Und
dieser hat den Halbleiterkontakt zerstört. Zweiter
Durchbruch, Kontakte zusammengebraten, alles niederohmig.
Das zentrale
Problem
wird leicht übersehn.
(Dietrich Drahtlos)
Zum
Glück ist dieser Eigenbau-Halbleiter leicht zu reparieren.
Drähte etwas auseinanderdrehen, neu ausglühen.,
wieder
vorsichtig zusammendrehen, Widerstand messen, eventuell
nachglühen, fertig. Und beim zweiten Versuch erhält
das
Relais eine Schutzdiode zur Begrenzung der Abschaltspannung.
Und
tatsächlich, jetzt bildet die Schaltung einen
zuverlässigen
Temperaturschalter. Den Schaltpunkt schätze ich auf etwa 200
Grad.
Und es gibt eine deutliche Hysterese, wie man sie zum Aufbau eines
Temperaturreglers braucht.
Der
Glas-Thermistor
Glas ist ja eigentlich ein Isolator. Aber bei sehr hohen Temperaturen
verhält es sich wie ein typischer Halbleiter, so
wie Kupferoxid bei viel geringeren Temperaturen. Der
Unterschied ist also nur, dass sehr viel höhere Temperaturen nötig sind
um die gleiche Leitfähigkeit zu erreichen. Wenn man also Glas ernsthaft
als Thermistor einsetzen will geht es um Temperaturen von vielen
hundert Grad.
Der Versuch kann mit einer kleinen zerbrochenen Glühlampe
durchgeführt werden. Wenn man die Glasperle zwischen den
Haltedrähten mit einem Gasbrenner erhitzt beginnt die grüne LED zu
leuchten. Nachdem die Glasperle ein paarmal stark erhitzt wurde sieht
sie dunkler aus. Aber nach dem Abkühlen ist sie wieder ein guter
Isolator.
Der
Kupferoxid-Thermistor
