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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Aussentemeratur messen - aber genau.


Autor: Wärmegestalt (Gast)
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Hallo Forum!

Ich möchte mit mehreren PT100 die Lufttemperatur in verschiedenen Höhen 
über dem Boden recht genau (Messfehler besser als 0,2K) messen.

Wenn ich einen Sensor einfach in die Luft hänge wird er neben der 
umströmenden Luft auch von Strahlung z.B. Infrarot erwärmt. Damit begehe 
ich einen Messfehler. Gibt es eine praktikable Art dies rechnerisch zu 
kompensieren?

Danke im Voraus

Autor: Gast (Gast)
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Klar. Strahlung messen, Erwärmung des Sensors berechnen, subtrahieren.

Autor: Gast4 (Gast)
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Wie hoch ist das Budget?

Gast4

Autor: Wärmegestalt (Gast)
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Hmm...

So ähnlich hatte ich mir den Lösungsweg schon vorgestellt. Aber bei den 
Details tapp' ich im Dunkeln:

- Klar : kein Problem

- Strahlung messen: Welche Strahlung? Mit welchem Energiegehalt? Mit was 
messen? Wie die Temperatur da rauskompensieren?

- Erwärmung des Sensors berechnen: Strahlungsdichte in Abhängigkeit vom 
Quellpunkt integriert über die Fläche des Sensors verwurstelt mit der 
Rückreflexion des Sensors... Alles nicht linear...

- subtrahieren: kein Problem

@ Gast (Gast): => bitte ein wenig Konkreter ;-)

Eine einfache Näherung (= praktikable Art) würde mir genügen.

Budget: 10-20 Euro @Farnellpreis.

Autor: Tobias (Gast)
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Es wird einfacher sein gegen irgendwelche Infrarotstrahlung durch ein 
Gehäuse abzuschirmen. Das Gehäuse muss dann noch im Schatten hängen und 
am besten möglichst gut reflektierend sein.

Autor: Gast4 (Gast)
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>Budget: 10-20 Euro @Farnellpreis.

Vergiss es, Genauigkeiten von 0,1 Celsius kosten locker vierstellige 
Betraege.
Mit dem Budget bekommst Du  Anzeigen, die Dir vorgaukeln so genau zu 
sein, es aber nicht annaehernd sind.

Gast4

Autor: Klaus2 (Gast)
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ne, das wär ja viel zu einfach :)

@OP: hier gibts haufenweise threads zu tempmessung und vor allem zum 
thema GENAUIGKEIT! -> sufu!

Klaus.

Autor: KlaRa (Gast)
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Hallo,
wie sehen denn die Wetterstationen aus? Ich meine dort hätte man den 
Sensor vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt. Schau Dir mal diese 
Gebilde an.

Messfehler < 0,2K ? Sag mal Bescheid wie man das für 10€ macht.

Gruss Klaus.

Autor: micha (Gast)
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Messfehler < 0,2K

Für einen engen Temperaturbereich: TSic 506 ~10€

Auflösung 0.034°C

Genauigkeit
+5°C to +45°C  < ±0.1°C
-5°C to +55°C  < +0.2°C > -0.1°C
-10°C to +60°C < +0.3°C > -0.1°C

Autor: ms (Gast)
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Das problem ist ja nicht die Genauigkeit des Sensors sondern die Wahl 
des Messplatzes (gut Belüftet, nicht in Sonneneinstrahlung) usw. usw.

Autor: Wärmegestalt (Gast)
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@Klaus2 (Gast):
Dann lass doch meinen Thread löschen oder sei bitte leise. Im Gegensatz 
zu dir bin ich eben nicht perfekt. Ich kann verstehen, das es wesentlich 
schlauere Leute gibt als ich es bin. Aber trotzdem ärgert es mich, wenn 
ich vorgeführt werden. Vermutlich wolltest Du das aber.

@/Klaus2:
Wo verschwinden denn die vierstelligen Beträge? Und wie funktionieren 
die?

Ich weis nicht, ob ich die Strahlung so gut abgeschirmt bekomme und 
trotzdem genug Wärmekontakt zu Luft besteht. Beispiel:

Der PT1000 steckt in einem Metallisch poliertem Rohr. Mit einem Lüfter 
wird ein definierter Massenstrom erzeugt. Nun hab Ich Wechselwirkung der 
Luft mit dem Rohr und dem Lüfter. Beides wird sich im Lauf der Zeit 
durch die Strahlung aufheizten und mien Messergebnis verfälschen.


Mein PT100 (Klasse A) hat einen Fehler von besser als 0,15K. Wenn durch 
die Strahlung das Ergebnis weiter verfälscht wird und ich das irgendwie 
so hinkompensieren kann, das ein Gesamtfehler von 0,2K entsteht => Alles 
Paletti.

Autor: Wärmegestalt (Gast)
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Die TSic haben die Auswerteelektronik eingebaut. Da vermute ich einen 
zusätzlichen Fehler durch die entstehende Abwärme. Das kann beim PT100 
auch ein Problem werden, lässt sich aber durch einen geringen Messstrom, 
denke ich, leichter in den Griff bekommen.

Autor: Klaus2 (Gast)
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ich wollte dich nicht vorführen, nur ist es wohl offensichtlich am 
einfachsten, wenn man einfach für schatten sorgt? und zum thema temp vs. 
genauigkeit gibts hier halt schon haufenweise threads, aus denen du 
erlesen könntest (!), dass das für 20 flocken nix wird mit deinen 
0.2k...bzw steht da auch seitenweise, wie man den pt1000 dann am besten 
auswertet und und und.

Klaus.

Autor: Tom (Gast)
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Die Strahlung wegrechnen wird nicht funktionieren, wenn der Sensor auch 
noch von Wind angeblasen wird. Und bei Feuchtigkeit wird noch 
komplizierter.

Autor: Frank B. (frankman)
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Wärmegestalt schrieb:
> Hallo Forum!
>
> Ich möchte mit mehreren PT100 die Lufttemperatur in verschiedenen Höhen
> über dem Boden recht genau (Messfehler besser als 0,2K) messen.
>
> Wenn ich einen Sensor einfach in die Luft hänge wird er neben der
> umströmenden Luft auch von Strahlung z.B. Infrarot erwärmt. Damit begehe
> ich einen Messfehler. Gibt es eine praktikable Art dies rechnerisch zu
> kompensieren?
>
> Danke im Voraus

Steck den PT100 in eine Thermoskanne, die unten offen ist. Schwups, 
schon scheit nix mehr drauf....

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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Hier ( 
http://wetter.iei.tu-clausthal.de/geraete/geraete1... ) 
findet sich etwas zu der Thematik - sogar einschließlich Referenz zu 
einem Hersteller.

Bernhard

Autor: Gerhard O. (gerhard_)
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Hallo Forum!

Ich möchte mit mehreren PT100 die Lufttemperatur in verschiedenen Höhen
über dem Boden recht genau (Messfehler besser als 0,2K) messen.

Wenn ich einen Sensor einfach in die Luft hänge wird er neben der
umströmenden Luft auch von Strahlung z.B. Infrarot erwärmt. Damit begehe
ich einen Messfehler. Gibt es eine praktikable Art dies rechnerisch zu
kompensieren?

Danke im Voraus

Hallo,

die genauesten Lufttemperaturmessungen werden mit Luefter aspirierten 
Waerme daemmenden Vorrichtungen realisiert. Damit laesst sich der 
Radiation
induzierte Fehler auf 0.05 Grad reduzieren.

Man kann sich das bestimmt leicht selber bauen indem man eine 
Kombination Gill-shield und konzentrische Rohre verwendet durch die ein 
Luefter die Luft austauscht.

Mit passiven Schutz nach Gill oder Stevenson sind die Fehler meist um 
die 1-2 Grad.

Hier ein kommerzielles Beispiel:
http://www.metone.com/documents/076BShieldDSTemp.pdf

http://www.darrera.com/product_documents/weather/m...

Vielleicht hilft Dir das als Ansatz.

Wenn Du im Internet suchst, verwende:

"FAN ASPIRATED RADIATION SHIELD" und da wirst Du gleich fuendig.

mfg,
Gerhard

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Wärmegestalt schrieb:
> Die TSic haben die Auswerteelektronik eingebaut. Da vermute ich einen
> zusätzlichen Fehler durch die entstehende Abwärme. Das kann beim PT100
> auch ein Problem werden, lässt sich aber durch einen geringen Messstrom,
> denke ich, leichter in den Griff bekommen.

Ja, das ist richtig : Der Meßstrom sollte nicht unnötig hoch sein.

Ich nehme Pt100 Temperaturmeßgeräte von Waldsee Electronic. Erreichen 
problemlos Genauigkeiten von 0.05K im von Dir genannten 
Temperaturbereich, habe die Geräte  bei ebay für 15 bis 30 Euro 
bekommen.


hth,
Andrew

Autor: aha (Gast)
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Das weniger Tolle an Temperaturmessungen, speziell von Luft, ist, dass 
man auch bei beliebig genauem Messfuehler/Messgeraet auch ziemlich 
ungenau messen kann. Das 50mK Geraet von oben kannste in die Tonne 
druecken. Die Aussage dieses Gerates ist lediglich, dass der 
Temperaturfuehler an dieser Stelle diese Temperatur auf 50mK genau 
sieht. Das hat mit der tatsaechlichen Temperaturverteilung in der Luft 
nicht unbedingt viel zu tun.

Autor: Wärmegestalt (Gast)
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@Klaus2 (Gast): Meine Emotionen sind nun wieder abgekühlt... Alles 
Bestens.

Ganz klar: Die Herausforderung liegt nicht darin die physische Größe 
Temperatur umzuwandeln, zu digitalisieren usw. Da trau ich mir schon zu 
das entsprechende Handwerkszeug mitzubringen. Auch sind 
ISO/DKD-kalibrierte Messgeräte in meinem gewünschten Genauigkeitsbereich 
von den üblichen verdächtigen (Testo, Hygrosens, Driesen+Kern...  ) 
kaufbar.

Die Herausforderung liegt darin nur die Lufttemperatur zu bestimmen. 
Eben ohne weitere Störgrößen. Nun haben wir zwei Wege:

1. Isolation des Sensors vor Strahlung usw. kräftigen Volumenstrom damit 
der thermische Übergangswiderstand zwischen Fühler und Medium keine 
große Rolle Spielt. Prinzip "FAN ASPIRATED RADIATION SHIELD"

2. Scheiße messen und das irgendwie kompensieren (Siehe 2. Post: "Klar. 
Strahlung messen, Erwärmung des Sensors berechnen, subtrahieren.")

Der Zweite Weg wäre mir aber lieber, da ich eine Hang zum elektrischen 
habe und mir Schreinerarbeiten nicht so liegen. Vielleicht geht's aber 
nicht ohne....

http://www.darrera.com/product_documents/weather/m...
werd' ich mit mal genauer ansehen. Da sind schöne Zeichnungen drin.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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aha schrieb:
> Das weniger Tolle an Temperaturmessungen, speziell von Luft, ist, dass
> man auch bei beliebig genauem Messfuehler/Messgeraet auch ziemlich
> ungenau messen kann. Das 50mK Geraet von oben kannste in die Tonne
> druecken. Die Aussage dieses Gerates ist lediglich, dass der
> Temperaturfuehler an dieser Stelle diese Temperatur auf 50mK genau
> sieht. Das hat mit der tatsaechlichen Temperaturverteilung in der Luft
> nicht unbedingt viel zu tun.

Diese Aussage ist zwar korrekt, aber nicht so außergwöhnlich neu das man 
sie hier bneötigt und auch nicht zielführend. Es gilt fast immer: Bei 
jedem Meßgerät ist die Anzeige auf den Geber bezogen.

Das gleiche kann man über  einen Tachometer im Pkw sagen der 50km/h 
+-1m/s anzeigt.
Es sagt nur aus das sich ein Teil des Wagens mit dieser angezeigten 
Gschwindigkeit bewegt. Schon wenn Du mit der Hand winkst, hat diese eine 
Andere Geshcwindigkeit (bezogen auf den Bezugspunkt des Tacho). Etc.

Letztlich gilt bei jeder Messung: Wer Mist, misst Mist

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Wärmegestalt schrieb:
> Ganz klar: Die Herausforderung liegt nicht darin die physische Größe
> Temperatur umzuwandeln, zu digitalisieren usw. Da trau ich mir schon zu
> das entsprechende Handwerkszeug mitzubringen. Auch sind
> ISO/DKD-kalibrierte Messgeräte in meinem gewünschten Genauigkeitsbereich
> von den üblichen verdächtigen (Testo, Hygrosens, Driesen+Kern...  )
> kaufbar.
>
> Die Herausforderung liegt darin nur die Lufttemperatur zu bestimmen.
> Eben ohne weitere Störgrößen. Nun haben wir zwei Wege:
>
> 1. Isolation des Sensors vor Strahlung usw. kräftigen Volumenstrom damit
> der thermische Übergangswiderstand zwischen Fühler und Medium keine
> große Rolle Spielt. Prinzip "FAN ASPIRATED RADIATION SHIELD"
>
> 2. Scheiße messen und das irgendwie kompensieren (Siehe 2. Post: "Klar.
> Strahlung messen, Erwärmung des Sensors berechnen, subtrahieren.")
>

Und als dritter Weg geht auch:
Prinzip SERVOED SHIELD . Letztlich ein Kunstgriff die 
Übergangswiderstände durch Minimierung der Temperaturdifferenz 
rauszubringen.

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