AW: Temp sensor an wasserkühler
Die NTC-Sensoren selbst haben eine Widerstandstoleranz die ca. +-2K bei RT entspricht. Eine Absolutgenauigkeit von +-0,2 K ist mit 10kΩ-NTCs folglich nur möglich, wenn man sie gegen ein mindestens so präzises Messinstrument kalibriert und gilt dann aufgrund der fehlenden Kennlinienkompensation auch nur in einem kleinen Spektrum um den Kalibierierpunkt (sofern man keine Mehrpunkt-Kalibirierung durchführt). Um solche Genauigkeiten also mit einem 10kΩ-NTC Sensor zu erreichen ist ein teures Präzisionsthermometer nötig, welches geeicht ist und mindestens +-0,2K Absolutgenauigkeit bringt. Für so was muss man aber ganz schön tief in die Tasche greifen. Viele verwechseln ja dabei die Genauigkeit mit der Auflösung. Diesem Trugschluss sollte man nicht aufsitzen. Absolutgenauigkeiten von +-0,2K sind bei Temperaturmessungen bereits keine ganz einfache Herausforderung mehr - da kann das Thermometer auch zwei Nachkomma-Digits auflösen - genauer wird es dadurch nicht. Präzisionsthermometer mit +-0,2K Absolutgenauigkeit mit Kalibrierprotokoll vom Eichamt gehen jedenfalls gewaltig ins Geld.
Die Messung von Absoluttemperaturen ist daher, insbesondere wenn Präzision gefordert wird, absolut keinen triviale Aufgabe mehr und +-0,2K Absolutgenauigkeit geht eindeutig bereits in den Präzisionsbereich. So genau kann man mit haushaltsüblichen Thermometern nicht messen (Fieberthermometer bei 37°C mal ausgenommen) und somit seinen Sensoren nicht genauer kalibrieren. Deshalb sind bei Temperaturangaben im Hobby-Bereich eigentlich auch nur Temperaturdifferenzen, die unter gleichen Bedingungen entstanden sind einigermaßen ernst zu nehmen (z.B. Wasser/Luft an geeigneten Messstellen). Eine genauere Messung als, sagen wir, ca. +-1K scheitert bei Absoluttemperaturmessungen mit 10kΩ-NTCs einfach an der Präzision des Equipments und den häuslichen Kalibriermöglichkeiten (Eiswasser) - und bereits dafür muss man sich ganz schön ins Zeug legen. Höhere Genauigkeiten kann man ohne Laborequipemnt fast nur mit digitalen Sensoren mit Kennlinienkompensation besserer Grundgenauigkeit erreichen.
Bei üblichen Analog-Thermometern und billigen Haushaltsthermometern kann man ungefähr mit der gleichen Grundgenauigkeit wie bei den NTCs rechnen (ca. +-2K). Entsprechend kann eine Kalibrierung dagegen auch nicht genauer sein
. Am saubersten kommt man noch mit Eiswasser hin, weil die Temperatur einigermaßen bekannt ist , aber da spielen bereits Faktoren wie die Standzeit und die Isolierung des Gefäßes wieder eine Rolle. Eigentlich müsste man da natürlich am Tripelpunkt von Wasser messen, aber eine Tripelpunktzelle, gehört nicht gerade zum Standardequipment der meisten Leute. Ein Absolutgenauigkeit von +-0,2K wäre daher schon mit Eiswasser recht ambitioniert und eine quantitative Aussage über die erreichte Kalibriergenauigkeit kann man dabei auch nicht treffen, wenn keins der o.g. Präzisionsinstrumente zur Verfügung steht.
Die genauesten haushaltsüblichen Thermometer sind übrigens Fieberthermoemter, aber die arbeiten nur in einem sehr kleinen Temp-Spektrum um 37°C herum genau. Deutlich besser als +-0,2K sind aber auch die im Regelfall nicht. Wenn man also mit einem 10kΩ-NTC Temperaturen messen will die mutmaßlich im Bereich von 40°C liegen, wäre das beste Workaround wohl die Kalibrierung gegen ein Fieberthermomter bei Körpertemperatur, aber ehrlich gesagt möchte ich mir das gar nicht ausmalen
Edit: Das Kontaktflächenproblem am IHS lässt sich zumindest Näherungsweise lösen, wenn die Nut sehr präzise ist und mit einem geeignetem Füllmaterial aufgefüllt und wieder geglättet wird. Die exakte mittlere Temperatur eines DIEs im Ausleiferugnszustand ist aber in der Tat nicht messbar.
Zudem kommt bei der Intel-Methode zum Tragen, dass man nur einen Punkt des DIEs abdeckt. Die Temperaturverteilung im DIE ist ja auch nicht ganz gleichmäßig (hot- and coldspots). Um dennoch einen brauchbaren Mittelwert zu bekommen, könnte man mit mehreren Thermoelementen arbeiten, die die nicht direkt an der Auflagefläche platziert sind. Damit könnte man auch ohne Veränderung der Kontaktfläche das Temperaturfeld Rückrechnen, aber zumindest Richtung des Kühler müsste man auch das wieder denn IHS manipulieren, denn nur von den DIE-Kanten her ist das kaum möglich.
Aber wie dem auch sei - wir bewegen uns hier sowieso schon weit außerhalb des Bereichs der für den Hausgebrauch interessant ist.
Was man also festhalten kann: Die genaue Absoluttemperatur von Chips ist definitiv nicht exakt messbar. Da kann man sich auf den Kopf stellen und mit den Füßen wackeln - es gibt einfach keine Möglichkeit. Man kann sich lediglich mit immer größerem Aufwand den realen Temperaturen, bzw. der realen Temperaturverteilung nähern oder die Wärmeabgaben auf Planbasis simulieren (mit den üblichen Ungenauigkeiten die Simulationen allgemein mit sich bringen).
