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Tankanzeige mit NTC

Viele ältere Motorräder haben nur eine rudimentäre Tankanzeige mit einer Warnleuchte für Reserve.
Tank NTC Tank NTC

Als Sensor wird dort ein NTC-Widerstand benutzt. NTC ist die Abkürzung für Negative Temperature Coefficient, auf deutsch Heissleiter, der Widerstand sinkt mit zunehmender Temperatur.
Ein Grund für die häufige Verwendung ist die super-simple Beschaltung:
Tank NTC

Funktionsprinzip

Bei normaler Umgebungstemperatur hat der NTC einen Widerstand von ~1kOhm. Der kleine, resultierende Strom reicht nicht aus um die Lampe zum Leuchten zu bringen. Er reicht aber aus um den NTC langsam zu erhitzen. Dadurch sinkt sein Widerstand, der Strom nimmt zu und die Erhitzung wird beschleunigt. Am Ende fliesst ausreichend Strom um die Lampe zu erleuchten. Es stellt sich ein stabiler Zustand ein weil der Glühfaden der Lampe ein PTC-verhalten besitzt und den Strom wieder begrenzt.
Der NTC hat im eingeschwungenen Zustand eine Temperatur von ~85°C und einen Widerstand von ~100 Ohm.

Im Normalfall wird der NTC durch das Benzin im Tank gekühlt und die Lampe bleibt aus. Die Einbauposition im Tank ist so gewählt dass er erst unterhalb der Reservemenge "in der Luft hängt" und nicht mehr gekühlt wird.

Auf den ersten Blick erscheint es absurd einen heissen Fühler direkt ins Benzin zu hängen. Die Zündtemperatur von Benzindämpfen liegt aber deutlich oberhalb von 200°C, es ist daher genug Sicherheitsmarge vorhanden. Ausserdem scheint das Prinzip augenscheinlich in Millionen von Fahrzeugen sehr gut zu funktionieren..

Betrieb ohne Glühbirne

Besonders bei Cockpit-Umbauten hat man öfters das Problem dass keine Glühlampe vorhanden ist. Oder es wird ein digitales Schaltsignal benötigt. In diesem Fall helfen die folgenden Schaltungsentwürfe weiter.
Tank NTC Tank NTC

Die Glühbirne wird durch einen 100 Ohm Widerstand ersetzt. Der Spannungsabfall an diesem Widerstand wird ausgewertet und schaltet entweder einen Transistor oder direkt eine LED. Die 100 Ohm entsprechen ~ dem Widerstand der glimmenden Glühbirne (die ja nie die vollen 12V erhält). Durch den Wegfall der Glühbirne ist das Aufheizen des NTC etwas verlangsamt, die Anzeige daher etwas träger.

Tank NTC
In diesem Beispiel ist die LED durch ein Relais ersetzt. Der Ausgang schaltet zwischen 10 Ohm und 100 Ohm. Damit wird ein Schwimmer-Tankgeber simuliert. Der Ausgang kann direkt an ein linear anzeigendes Cockpit angeschlossen werden.

Der Transistor (P-Mosfet) schaltet durch sobald die Spannung an R6 grösser als ~1.0V ist und aktiviert das Relais.
Die Widerstände R6/R9 müssen eventuell leicht angepasst werden, abhängig vom verwendeten Transistortyp und evtl. Streuungen der Bauteile.

Links und Hinweise

Die NTCs sind üblicherweise in einem Metallbecher eingebaut, mit kleinen Bohrungen für das Benzin. Ich vermute das ist auch eine Vorsichtsmassnahme für den Fehlerfall. Durch die kleinen Bohrungen kann keine Flamme nach aussen gelangen falls doch mal eine Zündung stattfindet (gleiches Prinzip wie bei einer Grubenlampe).

Bei Basteleien mit NTCs im Tank würde ich dringend empfehlen den Metallbecher weiter zu benutzen! Man kann nie ausschliessen dass der NTC nicht doch durch einen dummen Zufall direkt an 12V kommt und durchbrennt und den Tank zündet.

Ein Link zu einem Datenblatt:
http://maocc.com/pdf/hdk/e023101.pdf