Messen der Wärmestrahlung eines Feuers

Nabend,

ich plane, im Rahmen eines Projekts während der FH-Projektwoche die Wirksamkeit von Wasserwänden sogenannter Hydroschilde hinsichtlich der Abschirmung von Wärmestrahlung ein wenig zu untersuchen, da die bei Feuerwehrs über die Abschirmmöglichkeiten ein wenig auseinandergehen. Jetzt stellt sich die Frage, wie man die hinter der Wasserwand ankommende Strahlungleistung messtechnisch erfassen kann.

Übliche Fernthermometer arbeiten AFAIK ja meist so, dass sie aus dem Intensitätsverhältnis mehrerer Spektrallinien die Temperatur des anvisierten Objekts errechnen. Hier stellt sich IMHO das Problem, dass durch wellenlängenabhängige Transmission durch die Tröpfchenwand eine Temperaturverfälschung auftreten kann. Sollten hingegen die Linien einer vergleichbaren Schwächung unterliegen, dürfte sich die angezeigte Temperatur ja nicht verändern, wenn die Verhältnisse gleich, die Intensitäten nur schwächer sind. Fernthermometer dürften damit IMHO ausscheiden.

Wie arbeiten Wärmebildkameras? Ich vermute auf eine vergleichbare Weise. Oder wären sie geeignet?

Derzeit favorisiere ich eine Lösung in Richtung Pyranometer. - Nur, wie realisiert man so etwas zu bezahlbaren Kosten? Auf der Homepage eines Hobbymeteorologen bin ich auf eine Anleitung gestoßen, wo PT1000- Sensoren mit weißen und schwarzen Plättchen beklebt worden. Scheint mir soweit recht geeignet, es bleibt jedoch die Frage nach dem Material für die Sensorflächen. Wie erreicht man möglichst 100%ige und überhaupt keine Absorption der Strahlungswärme? Für die nicht absorbierende Fläche weiße Farbe? Oder besser blank poliertes Metall? Und die dunkle Fläche? Mattschwarze Farbe? Kann wer eien auch im IR-Bereich möglicht wenig reflektierend empfehlen?

Hab neulich was von den TINOX-Blechen in Solarkollektoren gehört, wäre das geeignet? Problematisch dabei ist IMHO, dass die Absorption sehr Wellenlngenabhängig ist. Wenn im langwelligen Bereich nichts abgestrahlt wird, wird wohl auch nur wenig langwellige Strahlung an's Blech kommen:

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das bei einem ein paar hundert...tausend Grad heißen Feuer vernachlässigbar oder wird damit der größte Teil der Abstrahlung ausgelassen? Hat wer eine Kennlinie über die transportiere Energie in Abhängigkeit von der Wellenlänge zur Hand?

Eure Meinung dazu? Weitere Ansätze zur Messung der Strahlung sind ebenfalls willkommen.

schöne Grüße, Thorben

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Thorben Gruhl
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Vielleicht ist das zu banal, aber wieso nimmst Du nicht einfach ein "stinknormales" Quecksilberthermometer (Lufttemperatur) und zusätzlich ein weiteres mit Fühler in einer geschwärzten Holhkugel (Globe-Thermometer).

Gruss, Robert

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Robert Wittmann

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Thorben Gruhl schrieb:

Es wird durch Selbstbau wahrscheinlich nicht billiger.

Letzteres. Wobei: das reflektiert auch nur 90 % oder so (messen!).

Der Standardabsorber ist ein Paket Rasierklingen, dessen Schneiden "beleuchtet" werden: Kohlrabenschwarz, durch die Mehrfachreflexionen kommt kein Licht mehr raus. (Als Paket zusammenspannen (evtl. durchbohren), und dann von der Rückseite her durchtrennen und blankschleifen - Vorsicht: darf nicht warm werden - obwohl: "reflektierender" wird die Packung dadurch auch nicht ...)

Bolometer?

Gruß aus Bremen Ralf

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Ralf Kusmierz

Moin,

Thorben Gruhl schrub:

Ich weiß von einer Art Wärmebildkamera, dass sie stumpf die Gesamtleistung zwischen 8um und 15um Wellenlänge misst. Man macht sich dabei wohl zu Nutze, das bei den Wellenlängen die allermeisten Dinge schwarz sind. Ob alle Wärmebildkameras so funktionieren, weiß ich aber auch nicht.

Also Optik einen selbstgebastelten Spiegel nehmen, dass kann gehen. Poliertes Kupfer ist ein guter Reflektor, im Idealfall erreicht man damit 99% Reflektion (bei 10um Wellenlänge - was ungefähr dem Maximum eines schwarzen Strahlers mit 300K entspricht)

Ich schätze ein Kühlkörper müsste gut absorbieren.

Wie gesagt, poliertes Kupfer ist gut. Gold noch besser:-)

z.B. Wikipedia:

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CU Rollo

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Roland Damm

und =C3=BCberhaupt

tp://

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Nimm ein geschw=C3=A4rztes Peltierelement (ca. 30 =E2=82=AC) auf einem m=C3= =B6glichst totalreflektierenden thermisch massiven K=C3=BChlk=C3=B6rper. Das PE sollte= ein Hochleistungselement sein, weshalb es dann wegen des sehr geringen dT zw. Vorder und R=C3=BCckseite recht schnell reagiert (Zeitkonstante =3D klein)

Das PE mu=C3=9F noch etwas gegen Wind gesch=C3=BCtzt werden, damit die Stra= hlung nicht durch Konvektion zu sehr verf=C3=A4lscht wird.

Vorteil: Sehr preiswert und sehr gro=C3=9Fes Ausgangssignal.

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martin.muller1

e und =C3=BCberhaupt

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> Ist das bei einem ein paar hundert...tausend Grad hei=C3=9Fen Feuer

Man mi=C3=9Ft damit direkt den Strahlungsflu=C3=9F in W/m=C2=B2. Nat=C3=BCrlich mu=C3=9F man das vorher eineichen. Gr=C3=B6=C3=9Fe ca. 30mm*=

30mm.

Die dicken Cu-Anschlu=C3=9Fdr=C3=A4hte sollte man wegmachen und stattdessen= mit thermisch schlecht leitenden Dr=C3=A4hten das Sensorsignal weiterleiten.

Empfindlichkeit liegt in der Gr=C3=B6=C3=9Fenordnung von ca. 5-10 mV je W/m= =C2=B2

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martin.muller1

Moin,

snipped-for-privacy@gmx.de schrieb:

totalreflektierender, thermisch massiver Kühlkörper - du redest jetzt von der dem Feuer abgewandten Seite als Referenztemperatur? Oder soll der KüKö die einfallende Strahlungswärme "fangen" (dann aber nicht totalreflektierend, oder?)? Thermisch massiv *überleg* klingt nach Eiswasser?

Was empfiehlt sich zum Schwärzen? Hat da wer'n Tipp, womit's auch im IR-Bereich noch "schwarz" aussieht?

Gruß, Thorben

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Thorben Gruhl

Hi,

Roland Damm schrieb:

Hmm, ich fürchte etwas zu massiv. In einem Brandversuch wird die Leistung des Feuers nicht sonderlich konstant sein. Hatte gedacht, die Wasserwand in der Größenordnung von Sekunden ein- und auszuschalten. Da scheint mir ein handelsüblicher KüKö zu massiv = träge. Eher ein dünnes Blechstückchen (1...5cm²) mit entsprechender Oberflächenbehandlung. Alternativ in Tiefe oder Breite gestaffelt mehrere Sensoren, von denen ein Teil von der Wasserwand verdeckt ist, dann könnte man längere Zeiten fahren, hat dafür ein größeres Kalibrierproblem. Hmm... :-\

Da hab ich wohl zu kompliziert gedacht. Abschatten sollte es ja auch tun, sofern man den Wind vernachlässigen kann.

Gruß, Thorben

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Thorben Gruhl

Moin,

Ralf Kusmierz schrieb:

Danke für das Stichwort. Was der Wetterfritze da als Pyranometer hat, scheint sich mit dem Bolometer zu decken - nur einmal reflektierende und einmal abgeschattete Referenzsensoren. Damit wäre das IR-"weiß"-Problem schonmal behoben.

Öhm - Skizze? *nicht ganz folgen könnend*

schönen Gruß, Thorben

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Thorben Gruhl

Die meisten Feuerwehren haben Wärmebildkameras. Sie sind zwar nicht unbedingt zum Temperaturmessen geeignet, geben aber immerhin eine gute Orientierung. Die genausten Messungen liefern üblicherweise gekühlte Scanner-Kameras oder sehr viel teurere Bolometerkameras. Bei dem zu erwartenden Temperaturbereich sollte man allerdings auch schon mit den neuen Billig-Wärmekameras (um 8.000,- Euro, sind ebenfalls Bolometer) gut genug hin kommen. Man muss sich die teure Technik nicht selber kaufen. Dafür gibt es Dienstleister (bin selber einer). Damit kann man die WärmeQUELLE ganz gut untersuchen. Wenn es allerdings um die WIRKUNG der Quelle geht, würde ich mir zwei speziellen Sensoren bauen. Zwei kleine Holzrahmen ca. 150x150 mm^2 und darin eingespannt einmal eine einfach und einmal eine beidseits geschwärzte Alu-Haushaltsfolie. Diese kann man dann optisch sehr gut "abfragen". Auch mit den schnellen Einpunkt-Messgeräten für ca. 100,- Euro im Baumarkt. Sinnvoll messen kann man damit natürlich nur auf die geschwärzten Seiten. Mit diesen beiden Sensorflächen kann man dann etwas herumprobieren. Die beidseits geschwärzten stehen mit der Umgebung in innigem Strahlungskontakt. Die einseitig geschwärzte nur auf einer Seite. Diese könnte zur weiteren Entkopplung von der Umwelt auf der ungeschwärzten Seite noch mit einem Alublech und ein paar mm Luftabstand versehen werden. Diese Sensorflächen sollten eigentlich recht schnell reagieren und die Ergebnisse sollten auch recht gut reproduzierbar sein. Wie man dann letztlich mit den Messergebnissen umgeht, dürfte Erfahrungssache sein.

Servus Christoph Müller

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Christoph Müller

Moin,

Thorben Gruhl schrub:

Hmm, und schnell solls auch noch sein...

Wie wär's mit einem Bewegungsmelder? Es gibt fertige pyroelektrische Sensoren für ~5¤ beim Elektronikversand. Die haben zwei Sensorflächen drauf, die eine ist durch ein IR-durchlässiges Fenster von außen sichtbar, die andere ist abgeschattet (Funktionsprinzip: so ähnlich wie ein Piezo-Wegaufnehmer, nur eben empfindlich für Wärme). Ein FET-Transistor-Verstärker ist auch gleich eingebaut. Dieser verstärkt das Differenzsignal der beiden Sensorflächen. Das hat den Sinn, dass beide Sensorflächen weil auf einem Chip angeordnet gleiche Temperatur haben und somit bei Wärmestrahlung = Gerätetemperatur einfach nichts passiert. [Grad nachgesehen: zwei Sensorflächen ja, aber beide können empfangen. Die beiden liefern umgekehrte Vorzeichen im Signal was für Erkennen von Bewegung gebraucht wird. Also für deinen Fall die teuren mit abgeschattetem einen Sensor kaufen (da sind auch zwei Sensoren drin, um den Offset zu kompensieren) oder einen Billigen für Bewegungsmelder und dann den Deckel absägen und selbst eine Blende einbauen.]

Diese Sensoren liefern ein Signal immer, wenn sich die Wärmestrahlung ändert, also sozusagen die zeitliche Ableitung der Strahlungsleistung. Wenn man vor einen solchen Sensor ein Shutterrad setzt, also eine rotierende Scheibe mit einem Loch drin oder besser noch eine Scheibe, die die Hälfte einer Umdrehung abdeckt, die andere durchlässt (so funktionieren übrigens auch manche Wärmebildkameras), müsste man ein Wechselspannungssignal bekommen, dessen Betrag der Wärmestrahlung entspricht. Das Shutterrad mit einer Lichtschranke ausgelesen und auf einen Lock-In-Verstärker gegeben müsste ein passable Gleichspannung ergeben.

Kalibrieren muss man das Gerät natürlich mit irgendwelchen Probemessungen: Backofen, Herdplatte, offenes Feuer.

Als Optik (der Sensor soll ja nur Strahlung aus der Richtung detektieren, die einen interessiert) geht wie gesagt auch ein Hohlspiegel, aber diese Sensoren sind so empfindlich, dass eine Lochkamera auch hinreichen dürfte, du willst ja schließlich Feuer messen, nicht Körpertempertur - wofür Bewegungsmelder ausgelegt sind. Also erst Lochblende, dann Shutterrad (damit der Shutter meistens ebenfalls nicht betrahlt wird und sich nicht erwärmt), dann nochmal Lochblende, damit der vielleicht doch erwärmte Shutter nicht dauernd auf den Sensor strahlt - nur mal so aus dem Bauch heraus.

Noch trickreicher ist es natürlich, anstatt Shutter ein Spiegelrad zu verwenden. Wie auch immer es aussieht, es sollte die Strahlung mal aus einer, mal aus einer anderen Richtung auf den Sensor leiten. Dann misst die gesamte Anordnung quasi die Differenz aus zwei Strahlungsquellen. Ein erwärmtes Shutterrad würde dann wegen Lock-In-Verstärker keinen Einfluss mehr haben. Vielleicht könnte man die beiden Strahlengänge sogar so anordnen, dass der eine durch die Wasserwand, der andere dran vorbei das selbe Feuer sehen.

CU Rollo

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Roland Damm

m=C3=B6glichst

Im Prinzip reicht entweder bereits die Keramikfl=C3=A4che des PE als guter "schwarzer" Absorber aus oder die noch mit einer Kerzenflamme etwas anru=C3=9Fen. Evtl. kann man auch eine "geeignete" d=C3=BCnne Folie aufkleb= en.

Eine Referenztemperatur wird eigentlich nicht ben=C3=B6tigt bzw. die Umgebungslufttemperatur reicht bereits aus. Ohne Strahlung ist dann das Ausgangssignal unabh=C3=A4ngig von der Umgebungstemperatur 0.

W=C3=BCrde man auf Eis beziehen, h=C3=A4tte man wegen der Lufttemperatur (Konvektion, W=C3=A4rme=C3=BCbergang) und Feuchteniederschlag bereits ein starkes Signal.

Der thermisch massive Block k=C3=B6nnte einfach eine z.B. 30mm Aluplatte sein, deren Oberfl=C3=A4che poliert ist oder mit Alu- oder Goldfolie noch etwas verbessert ist. Es kommt nur darauf an, da=C3=9F dieser K=C3=BChlk=C3= =B6rper w=C3=A4hrend der Messung die Umgebungstemperatur "einigerma=C3=9Fen" beibeh= =C3=A4lt und sich durch die Strahlung selbst nicht zu schnell erw=C3=A4rmt. Dies ebenfalls nur wegen des W=C3=A4rme=C3=BCbergangs am Peltierelement wegen Temperaturunterschied zur Luft.

Die bestrahlte Fl=C3=A4che des PE liegt "vielleicht" um 0,1=C2=B0 =C3=BCber= der Umgebungstemperatur/K=C3=BChlk=C3=B6rpertemperatur, je nach Strahlungsleist= ung.

Letztendlich zeigt die "Eichung", wie gut alles geklappt hat.

Alternativ kann man das Messystem in seiner Reaktionsgeschwindigkeit noch wesentlich schneller machen, indem man mit einer kleinen Elektronik die Temperaturdifferenz zw. Vorderseite und R=C3=BCckseite (=3DK=C3=BChlk=C3=B6rpertemp.) des PE auf 0 h=C3=A4lt und den hierf=C3=BCr = ben=C3=B6tigten Strom mi=C3=9Ft. Dieser Strom ist dann ebenfalls direkt prop. zur eingestrahlten spezifischen W=C3=A4rmeleistung (W/m=C2=B2).

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martin.muller1

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Thorben Gruhl schrieb:

_ _ /\ /\ /\ /\ /\ /\ /\ /\ /\ /\ /\ /\ ^ | | | | | | | | | | | | | | wenige | | | | | | | | | | | | | | Milli- | | | | | | | | | | | | | | meter |__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__| _|_

Paket Rasierklingen, Schneiden nach oben, unten abgeschnitten und blankgeschliffen. Von oben betrachtet sieht dieses Paket absolut schwarz aus: Durch die Mehrfachreflexionen an den Schneiden wird einfallendes Licht vollständig absorbiert. Wenn die Schneiden nicht mehr so blank sind, sollte es aber eiegntlich nicht schlechter werden.

So ein Ding nimmt man, wenn man Licht vollständig absorbieren und in Wärme umwandeln will.

Gruß aus Bremen Ralf

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Ralf Kusmierz

m m=C3=B6glichst

r ben=C3=B6tigten Strom

Noch ein Hinweis zur Zeitkonstenate des PE:

Angenommen, bei einer Einstrahlung von 100 W/m=C2=B2 w=C3=BCrde die eine Se= ite sich um 0.1K bis zum station=C3=A4ren Zustand erw=C3=A4rmen. Diese Annahme begr=C3=BCndet sich auf die W=C3=A4rmeleitung zwischen Vorder und R=C3=BCck= seite des PE (der Wert 0.1K selbst ist jetzt frei phantasiert). Im Strahlungsgleichgewicht ohne diese W=C3=A4rmeleitung w=C3=BCrde die eine Se= ite sich hierbei um etwa 15K erw=C3=A4rmen. Die eine Seite hat eine Dicke von etwa 1mm, was einer spezifischen W=C3=A4rmekapazit=C3=A4t von rund 2000 J/m= =C2=B2K entspricht. Die Zeitkonstante w=C3=BCrde in diesem Fall (ohne WL) dann etwa

2000J/(m=C2=B2K) * 15 K /100 J/sm=C2=B2 =3D 300s betragen.

Mit W=C3=A4rmeleitung betr=C3=A4gt die Zeitkonstante jedoch 2000 * 0.1/100 = =3D

2s !

Das ist also schon vieeeel schneller.

Wird nun das dT elegtronisch auf 0 gehalten, betr=C3=A4gt (theoretiech) die Zeitkonstante 2000 * 0 /100 =3D 0s!

Praktisch stimmt das nat=C3=BCrlich nicht, weil einiges Weitere noch zu ber=C3=BCcksichtigen ist, aber die Zeitkonstante kann auf jeden Fall bestimmt noch um den Faktor 5-20 reduziert werden.

Hierf=C3=BCr ist eine Elektronik =C3=A4hnlich wie bei Hitzdrahtsonden zur Luftgeschwindigkeitsmessung n=C3=B6tig. Dabei wird "einfach" der Drahtwiderstand konstant gehalten und dieser Widerstand entspricht dann genau der Drahttemperatur. Der Hitzdraht wird einfach auf z:B.

200 K =C3=BCber Lufttemperatur beheizt, wobei er dann einen ganz bestimmten Widerstand hat. Bl=C3=A4st man den Draht an, w=C3=BCrde er sich abk=C3=BChl= en und der Widerstand und Strom w=C3=BCrde sich solange =C3=A4ndern, bis der Gleichgewichtszustand erreicht ist.

Wenn man allerdings die Stromregelung so aufbaut, da=C3=9F der Drahtwiderstand konstant bleibt, egal wie stark geblasen wird, mu=C3=9F sich auch seine Temperatur nicht =C3=A4ndern und der augenblickliche Strom ist dann ein sofortiges Ma=C3=9F f=C3=BCr die Str=C3=B6mungsgeschwindigkeit.

Genau dasselbe kann man mit dem PE machen. Es ist also kein weiterer Temperatursensor notwendig!

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martin.muller1

m m=C3=B6glichst

r ben=C3=B6tigten Strom

Noch ein Hinweis zur Zeitkonstenate des PE:

Angenommen, bei einer Einstrahlung von 100 W/m=C2=B2 w=C3=BCrde die eine Se= ite sich um 0.1K bis zum station=C3=A4ren Zustand erw=C3=A4rmen. Diese Annahme begr=C3=BCndet sich auf die W=C3=A4rmeleitung zwischen Vorder und R=C3=BCck= seite des PE (der Wert 0.1K selbst ist jetzt frei phantasiert). Im Strahlungsgleichgewicht ohne diese W=C3=A4rmeleitung w=C3=BCrde die eine Se= ite sich hierbei um etwa 15K erw=C3=A4rmen. Die eine Seite hat eine Dicke von etwa 1mm, was einer spezifischen W=C3=A4rmekapazit=C3=A4t von rund 2000 J/m= =C2=B2K entspricht. Die Zeitkonstante w=C3=BCrde in diesem Fall (ohne WL) dann etwa

2000J/(m=C2=B2K) * 15 K /100 J/sm=C2=B2 =3D 300s betragen.

Mit W=C3=A4rmeleitung betr=C3=A4gt die Zeitkonstante jedoch 2000 * 0.1/100 = =3D

2s !

Das ist also schon vieeeel schneller.

Wird nun das dT elegtronisch auf 0 gehalten, betr=C3=A4gt (theoretiech) die Zeitkonstante 2000 * 0 /100 =3D 0s!

Praktisch stimmt das nat=C3=BCrlich nicht, weil einiges Weitere noch zu ber=C3=BCcksichtigen ist, aber die Zeitkonstante kann auf jeden Fall bestimmt noch um den Faktor 5-20 reduziert werden.

Hierf=C3=BCr ist eine Elektronik =C3=A4hnlich wie bei Hitzdrahtsonden zur Luftgeschwindigkeitsmessung n=C3=B6tig. Dabei wird "einfach" der Drahtwiderstand konstant gehalten und dieser Widerstand entspricht dann genau der Drahttemperatur. Der Hitzdraht wird einfach auf z:B.

200 K =C3=BCber Lufttemperatur beheizt, wobei er dann einen ganz bestimmten Widerstand hat. Bl=C3=A4st man den Draht an, w=C3=BCrde er sich abk=C3=BChl= en und der Widerstand und Strom w=C3=BCrde sich solange =C3=A4ndern, bis der Gleichgewichtszustand erreicht ist.

Wenn man allerdings die Stromregelung so aufbaut, da=C3=9F der Drahtwiderstand konstant bleibt, egal wie stark geblasen wird, mu=C3=9F sich auch seine Temperatur nicht =C3=A4ndern und der augenblickliche Strom ist dann ein sofortiges Ma=C3=9F f=C3=BCr die Str=C3=B6mungsgeschwindigkeit.

Genau dasselbe kann man mit dem PE machen. Es ist also kein weiterer Temperatursensor notwendig!

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martin.muller1

Moin,

snipped-for-privacy@gmx.de schrub:

Richtig, nur bist du dir sicher, dass du die Temperaturdifferenz am PE messen kannst, allein aus Strom und Spannung? Beim Hitzdrahltanemomenter geht das leidlich, wenn man dafür angemessene Materialien verwendet und dann noch eine etwas aufwändigere Kompensationsmessung macht.

Was du beim PE messen musst (für diesen Zweck) ist ja die Differenztemperatur. Ich glaube kaum, dass man aus Strom und Spannung diese errechnen kann, ohne die Temperatur an sich zu kennen. Immerhin stecken da Halbleiter drin.

CU Rollo

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Roland Damm

Das ist eine einfache Schaltung mit 1 OP, 1 Transistor und einigen Widerst=E4nden. Mit dem Hitzdrahtanemometer geht das nicht leidlich sondern klappt im 20 kHz Bereich (aus der Erinnerung)!

Das Einzige, was daran leidlich sein mag, ist die Richtungsempfindlichkeit des Drahtes aber nicht das Prinzip, den Draht selbst direkt als "Universalsensor" f=FCr alles zu nehmen :-)

Als Material braucht man nur einen Draht, dessen Tempkoeff # 0 ist und so einen gibt es nicht mal als Konstantan :-)

Beim PE wird aufgrund des Peltiereffekts die Tempdiff genau auf Null gehalten und hieraus resultiert ein genau definierter Widerstand (entsprechend der Umgebungstemp.). Der (K=FChl)Strom, welcher durch das PE flie=DFt, um den Widerstand konstant zu halten, macht nat=FCrlich an diesem eine Differenzspannung. Dies kann aber leicht kompensiert werden, soda=DF am Ende alles passt. W=E4re mir dies nicht selbst schon einmal einmal gegl=FCckt, w=FCrde ich das nicht schreiben :-)

Wenn man das auf die Spitze treiben will, nimmt man ein zweites PE, welches nur als Widerstandsreferenz bei der jeweiligen Umgebungstemperatur dient und klebt das mit auf den K=FChlblock, aber ohne Bestrahlungsm=F6glichkeit. Dann kann man sich einen Widerstand ersparen :-)

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martin.muller1

Nochmal erkl=E4rt und mit richtigen Daten:

Am PE haben wir:

UpeIST =3D Rpe * I + dT * Konstante

Die Regelung mu=DF so sein, da=DF dT gleich 0 wird, also

UpeSOLL =3D Rpe * I + 0 * Konstante =3D Rpe * I

Wenn Rpe bekannt ist (im Idealfall z.B. durch das ReferenzPE). entspricht der Strom I genau der Gr=F6=DFe, welche notwendig ist, um dT wegen der Einstrahlung auf 0 zu halten. Da sich Rpe bei unterschiedlichen K=FChlblock/Umgebungstemperaturen sich =E4ndern wird, "kann" es sinnvoll sein, das ReferenzPE als Sollwert f=FCr Rpe heranzuziehen. Der Strom durch das PE ist sehr gering (mA), wenn man z=2EB. wei=DF, da=DF ein PE bei dT =3D 0 eine K=E4lteleistung von rund 33 W= hat also etwa 3,66W/cm=B2 und hierf=FCr z.B. 3,8A ben=F6tigt. Das entspricht bereits einer Strahlungsempfangsleixtung von 36,6kW/m=B2. Wenn die Sonnenstrahlung (1kW/m=B2) zu kompensieren w=E4re, wird ein Strom von

3,8/36.6 =3D 104mA ben=F6tigt. Die Stromkonstante dieses Elementes w=E4re dann etwa 104mA/1000W/m=B2 =3D 0.104mA/W/m=B2 oder 9.6W/m=B2 je mA.

Das Element hat einen Rpe von 3,6 Ohm, einen thermischen Leitwert von

0,25 W/K und liefert 49mV/K. Fl=E4che 9cm=B2. Bei der 1kW/m=B2 Einstrahlung =3D 0.9W erg=E4be sich demnach ein dT von 0=2E9W/0.25W/K =3D 3.6K und 49mV/K*3.6K =3D 176.4 mV

Aha, da hatte ich in meinem Eingangspost bei der Empfindlichkeit einen Reziprokwert im Kopf: Nicht 5mV/(W/m=B2) sondern 5.66 W/(m=B2mV) =3D 0.176m= V/ (W/m=B2)

Die "nackte" Zeitkonstante betr=E4gt dann nach den bisherigen Annahmen etwa 2000J/m=B2K / 1000J/sm=B2 * 3.6 K =3D 7.2s

Diese Zeitkonstante kann auch bereits etwas verringert werden, wenn man eine Strommessung mit Saugschaltung macht, also bei dU =3D 0 mV. Wegen der doch recht gro=DFen Zeitkonstante von 7s empfiehlt sich aber die "richtige" Kompensation entsprechend meines Vorschlages.

PE z.B. letztes Element von

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martin.muller1

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