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# System prepended metadata

title: 'Ausarbeitung zur Brückenschaltung:'

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# Ausarbeitung zur Brückenschaltung:
Im folgenden soll die Funktion und das Funktionsprinzip der unten stehenden Schaltung erläutert werden, sowie der zweck der einzelnen Bauteile.

![reference link](https://i.imgur.com/43RUwi8.png)
**Funktion der Schaltung:** Die Schaltung dient zur Auswertung des resistiven Temperatursensors NTC1 und wandelt die Temperatur in eine Spannung an den Klemmen OUT+ und OUT- um.
**Dynamik der Schaltung:**
Die Schaltung ist von zwei externen Eingängen abhängig, die Einstellung des Potentiometers und die Temperatur des NTC1. Steigt der Widerstand vom NTC1 sinkt die Spannung an OUT+, steigt der Widerstand von P1 sinkt die Spannuing an OUT-.
**Funktionsprinzip:** Die Schaltung basiert auf dem Prinzip der Wheatstoneschen Brückenschaltung. Diese beruht auf zwei parallel geschalteten Stromteilern:
![](https://i.imgur.com/u7aiXuk.png =200x200) Die Schaltung links zeigt einen Spannungsteiler
Bei zwei in Reihe geschalteten Widerständen fällt die Spannung über die Widerstände einzeln ab, was bedeutet, dass eine Spannung zwischen den Widerständen existiert. Diese Spannung ist abhängig von der Gesamtspannung und dem Verhältnis der beiden Widerstände und wird nach folgender Formel berechnet: $$U2 = U \cdot\frac{R2}{R1+R2} $$
Daraus ist ersichtlich, dass sich bei veränderung eines der beiden Widerstände sich die Spannung U2 auch verändert. Wird R1 kleiner, so wird U2 Größer, wird R2 größer so wird U2 kleiner, da U2 vom Verhältnis der beiden Widerstände abhängt. Bezogen auf die zu erklärende Schaltung Bilden NTC1(entspricht R1 in der Formel) und R2(entspricht R2 in der Formel) einen Spannungsteiler mit OUT+ als Zwischenspannung(U2). Verändert sich der Widerstand des NTC1 durch Temoperaturänderung, so ändert sich die Spannungsdifferenz zwischen GND und OUT+. Gleiches Gilt für P1(Entspricht R1 aus der Formel) und R4(entspricht R2 der Formel). Wird P1 durch Drehen des Potentiometers verändert ändert sich OUT-.
**Wheatstonesche Brückenschaltung:**
Die Schaltung ist aufgebaut auf zwei parallel geschalteten Spannungsteilern(Im Falle der oben stehenden Schaltung, wie im vorigen Absatz beschrieben), durch die unterschiedlichen Zwischenspannungen bildet sich eine Spannungsdifferenz zwischen OUT+ und OUT-, welche von dem Temperaturabhängigen Widerstand von NTC1 und der Einstellung des Potentiometers (P1) abhängt. Eine Temperaturveränderung vom NTC1 hat also eine Veränderung der Ausgangsspannung zur Folge.
**Aufgaben der einzelnen Bauteile:**

**P1:** P1 dient zum Kallibrieren der Messbrücke. Ein Potentiometer ist ein variabler, einstellbarer Widerstand.Er dient dazu die Spannung die an OUT- anliegt einzustellen. Wird P1 größer eingestellt ergibt sich aus der Spannungsteilerregel, dass die Spannung OUT- sinkt, wird er kleiner eingestellt steigt die Spannung.

**NTC1:** Der NTC 1 ist ein Temoperaturabhängigerwiderstand mit negativen Temperaturkoeffizienten. Das bedeutet, dass sich sein Widerstand mit steigender Temperatur verkleinert. Da der NTC1 mit R2 einen Spannungteiler bildet hat dieses Auswirkungen auf OUT+. Bei steigender Temperatur wird nach der Spannungsteilerregel auch OUT+ größer.

**D2:** Dioden haben die Eigenschaft, dass Spannung in nur eine Richtung durchfließen kann, hierbei gibt es eine Durchflussrichtung und eine Sperrrichtung,die Diode ist in der Schaltung so angeordnet, dass die Durchflussrichtung in Spannungsrichtung bei richtigem Anschluss der Spannungsquelle. Sollte es passieren, dass wir unsere Spannungsquelle falsch verpolen, dient die Diode somit dem Verpolungsschutz und sperrt den Stromfluss, so dass kein Strom mehr fließen kann. 

**D1:** D1 ist eine Z-Diode, das bedeutet, dass sie in Sperrrichtung ab einer bestimmten Spannung(in diesem Fall bei 9,1 V) schlagartig anfängt Strom durchzulassen und sich in Durchflussrichtung wie eine normale Diode verhält. Die Eingangssppannung der Schaltung liegt bei 12-15V, die Diode lässt also so viel Strom durch, dass die Spannung die Über die Messbrücke anliegt 9V ist. Dadurch ist es möglich die Schaltung mit einer weniger genauen oder konstanten Eingangsspannung zu betreiben. D1 stabilisiert also die Spannung über die Messbrücke.

**R3:** R3 steht unmittelbar im Zusammenhang mit D1. Er dient als Vorwiderstand um den Strom zu begrenzen, der über Z1 fließt, da diese ansonsten durchbrennen würde.


## Mögliche Arten von Defekten:
**Bei einem Kurzschluss:** Wird ein Wiederstand überbrückt und fällt auf null. Dies kann passieren durch Spähne im System, einen Wasserschaden oder wenn man die beiden Pole im System mit einander verbindet.
**Bei keinem Durchgang:** Wenn das der Fall ist geht der Strom gegen null,die mögliche Ursachen können sein, das Bauteil beim löten zu heiß geworden, durchgebrannt durch Überlastung oder ein mechanischer Defekt(Bauteil abgerissen).

**D1** Hat die Diode keinen Durchgang ist die spannungsregelnde Funktion der Diode nicht mehr gegeben und es liegen dauerhaft 12-15V an der Messbrücke an.
Liegt ein Kurzschluss vor ist die Messbrückenschaltung überbrückt, das bedeutet Der gesamte Strom fließt über die Diode und die Spannung zwischen GND und der linken Seite von R3 ist 0, an den Ausgängen liegt dann somit auch 0V an.

**D2** Bei einem Kurzschluss ist der Verpolungsschutz nicht mehr gegeben. 
Hat die Diode keinen Durchgang ist die Ausgangsspannung 0V und die Brückenspannung 0V, da die Schaltung mit keiner Spannung versorgt wird. 

**R3** Sollte es passieren, dass der Vorwiedersand R3 einen Kurzschluss hat ist die Strombegrenzung nicht mehr gegeben, die Folgen dessen wären weitere Defekte an D1 und D2. 
Gibt es bei R3 keinen Durchfluss, ist das Verhalten wie bei schadhafter D2.

**R2,R4** Bei einem Kurzschluss in den Wiederständen R2 oder R4 wird die Spannung an der Messtelle Out+ bzw. Out- auf 0V fallen. 
Ist der Wiederstand ohne Kontakt findet kein Spannungsabfall über NTC 1 bzw. über das Potentiometer mehr statt,somit ist die Spannung an Out+ und Out- die runtergeregelte Spannung von 9V.

**NTC1** Bei einem Kurzschluss entsteht im Bauteil NTC1 der Fehler, dass der Wiederstand nicht mehr Temperaturbezogen regelt, somit führt dieser Defekt zu einem Messfehler und es liegen dauerhaft 9V an OUT+ an. 
Sollte der NTC1 keinen Durchfluss haben, fällt die Spannung auf 0V. Sein Fehlerverhalten ist also antilog zu den Widerständen R2 und R4. 

**P1** Bei einem Kurzschluss bzw. keinen Durchgang ist das Verhalten Analog zum NTC1. Allerdings kann durch seinen Mechanischen Aufbau beim Potentiometer ein weiterer Defekt auftreten, der bei den anderen Bauteilen nicht auftritt.  Durch Korosion oder Verschmutzung des Schleifkontaktes kann der Widerstand beim Einstellen stark schwanken, was sich auf OUT- auswirkt.





