Kontaktthermometer

Kontaktthermometer werden zur Temperaturkontrolle von  - vorzugsweise unbeaufsichtigten Apparaturen verwendet. Zum Einstellen der Solltemperatur haben diese Thermometer oben eine bewegliche Kappe. Diese Kappe liegt leider nur lose auf dem Thermometer und fällt daher leicht herunter, wenn man das Thermometer nicht greade hält.

Bei dem Kontaktthermometer macht man sich die elektrische Leitfähigkeit des Quecksilbers zunutze, indem man von oben einen feinen Draht in die Kapillare des Thermometers einführt und zwischen diesem Draht und dem Quecksilber eine kleine ungefährliche Prüfspannung anlegt. Trifft das Quecksilber auf die Spitze des Drahtes, so schließt sich der Prüfstromkreis. Eine - in der nebenstehenden Abbildung nur vereinfacht als Relais dargestellte Auswertelektronik im Magnetrührer unterbricht daraufhin den Heizstromkreis. Fällt die Temperatur  - und damit die Quecksilbersäule - daraufhin wieder etwas ab, so öffnet sich der Prüfstromkreis und das Spiel beginnt von vorn.

Was sich so einfach anhört, ist hinsichtlich der Verwirklichung ein kleines Kunstwerk. Der Draht wird durch eine Mutter in der Höhe verschoben, die auf einer drehbaren Gewindestange hoch und runter geschraubt werden kann. Da die gesamte Mechanik vollkommen in Glas eingekapselt ist, erfolgt der Antrieb durch eine magnetische Kupplung, zu der die oben schon erwähnte Kappe gehört. Entnehmen Sie Einzelheiten der Videosequenz. Fahren Sie mit der Maus über die Videosequenz hinweg. Dort wo sich der Pfeil in einen Zeiger verwandelt, können Sie sich ein Detailfoto anzeigen lassen.

Anschlussstecker

Der Anschluss des Kontaktthermometers erfolgt durch einen 5-poligen "Dioden"stecker. Leider gibt es davon verschiedene Sorten. Bei dem einen sind die 5 Steckerstifte im Halbkreis (180°) angeordnet, beim anderen in einem Dreiviertelkreis (270°). (Siehe Abbildung) Üblich ist heutzutage der 270°-Stecker, aber es tauchen immer mal wieder Restbestände mit 180°-Steckern oder -Buchsen auf.

• 180°-Stecker lassen sich verständlicherweise nicht in 270°-Buchsen stecken und umgekehrt. Wer es dennoch gewaltsam versucht, zerstört oft die Buchse!

Doch das sind immer noch nicht alle Schwierigkeiten: Für den Schaltvorgang braucht man nur 2 der 5 Steckerstifte. Leider gibt es immer mal wieder Normänderungen, die zu einer Änderung der Kontaktbelegung führen. Wenn Sie den 270°-Stecker so halten, dass die Steckerstifte direkt auf Sie zeigen, so erwarten die Magnetrührer des Praktikums den Schaltvorgang an den in der Abbildung rot markierten Steckerstiften.

Prüfung vor Inbetriebnahme

• Probieren Sie jedes Kontaktthermometer vor dem Verwenden aus, ob es richtig funktioniert!
  • Stecken Sie es in den Magnetrührer!
  • Schalten Sie die Heizung ein!
  • Regeln Sie Solltemperatur durch Drehen der Kappe auf Raumtemperatur herunter, so dass der Draht in der Kapillare in das Quecksilber eintaucht. Die Heizung des Magnetrührers muss dann ausgehen. (Rotes Kontrollämpchen beachten.) Gleichzeitig müssen Sie ein vernehmliches Klicken des Schaltrelais hören.
  • Regeln Sie die Solltemperatur wieder etwas hoch! Es muss erneut klicken und das Kontrolllämpchen für die Heizung muss wieder angehen. Vergewissern Sie sich, dass diese Schaltvorgänge zuverlässig erfolgen.

Wenn das Kontaktthermometer nicht richtig funktioniert, so probieren Sie es an einem anderen Magnetrührer aus und probieren Sie umgekehrt ein anderes Kontaktthermometer an Ihrem Magnetrührer aus. Auf diese Weise finden Sie heraus, ob entweder Ihr Magnetrührer oder das Kontaktthermometer defekt sind. Geben Sie das als defekt erkannte Gerät zur Reparatur.

Betrieb des Kontaktthermometers

Wenn Sie die Apparatur mit dem Kontaktthermometer in Betrieb nehmen, so beachten Sie die folgenden Dinge:

• Auf die Temperaturanzeige des Kontaktthermometers und auf die Einstellung der Solltemperatur sollten Sie sich nicht 100%ig verlassen, wenn es auf den exakten Wert der Temperatur ankommt. Installieren Sie statt dessen ein zusätzliches Laborthermometer. Zeigt dieses die gewünschte Solltemperatur an, so drehen Sie an der Einstellkappe des Kontaktthermometers, bis dieses gerade bei dieser Temperatur schaltet.
• Passen Sie die Heizleistung des Magnetrührers der Solltemperatur an. Wenn Sie die Heizplatte "voll aufdrehen", so gibt es starke Regelschwingungen, weil dann die heiße Platte auch nach dem Öffnen des Heizstromkreises noch tüchtig nachheizt. Richtig ist es, wenn Ein- und Ausschaltzeiten des Heizstromkreises etwa gleich lang sind.
  • Regelungstechnisch erfolgt allerdings die Reduzierung der Heizleistung ebenfalls durch intermittierendes An- und Abschalten des Heizstromkreises. Sie müsen also den Heizregler für einen Augenblick voll aufdrehen, um festzustellen, ob zu einem gegebenen Zeitpunkt das Kontaktthermometer oder der Temperatursensor in der Heizplatte die Ursache für das Abschalten der Heizung war.

Zuverlässigkeit der Temperraturregelung

Da die Kontaktthermometer unbeaufsichtigte Apparaturen steuern sollen, sind an die Zuverlässigkeit der Temperaturkontrolle hohe Anforderungen zu stellen. Leider gibt es bei den Kontaktthermometern weitere Fehlerquellen, z.B. korrodierte Steckerstifte, die dazu führen können, dass der Magnetrührer den Prüfstromkreis nicht mehr als geschlossen erkennt, wenn das Quecksilber auf den Draht trifft. Die Folge ist fatalerweise, dass der Magnetrührer weiter heizt, obwohl die Solltemperatur längst erreicht oder sogar schon überschritten ist.

• Für die Arbeit im Nachtlabor gibt es deshalb weitere Vorschriften, die verhindern sollen, dass ein Ausfall des Kontaktthermometers zu einem Überschreiten der zulässigen Betriebstemperatur führt.

Es hat Versuche gegeben, den Betrieb der Kontaktthermometer störungssicherer zu machen. Der Preis für Quecksilberthermometer geht dadurch aber so in die Höhe, dass er nicht mehr konkurrenzfähig mit elektronischen Kontaktthermometern ist.