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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperaturfühler-Spannungsteiler für ADC-Eingang


Autor: Stefan S. (stsc)
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Hallo,

ich habe einen Temperaturfühler mit folgender Kennlinie.
Wie würdet ihr diesen Temperaturfühler am besten am ADC Eingang des 
Atmega32 vermessen, welchen Spannungsteiler würdet ihr verwenden. Als 
Auflösung ist 1Grad ausreichend.

°C Ohm
+20 500
+22 468
+24 438
+26 410
+28 386
+30 358
+32 339
+34 320
+36 300
+38 283
+40 265
+42 252
+44 238
+46 223
+48 211
+50 200
+52 191
+54 181
+56 171
+58 161
+60 153
+62 145
+64 137
+66 130
+68 123
+70 116
+72 109
+74 103
+76 97
+78 93
+80 89
+82 85
+84 82
+86 79
+88 75
+90 72
+92 69
+94 65
+96 62
+98 59
+100 56


Danke!

Stefan

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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150 Ohm

Autor: yalu (Gast)
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Die maximale Spannungsänderung und damit die beste Auflösung erreicht
man, wenn der in Reihe zum Temperaturfühler geschaltete Widerstand das
geometrische Mittel von Rmin und Rmax ist, in diesem Fall also
sqrt(500Ω*56Ω)=167Ω. Der beste Wert aus E12 ist 180Ω. Die 150Ω, wie von
No Way vorgeschlagen, sind aber nur unwesentlich schlechter.

Autor: Anja (Gast)
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Hmmm,

wie sieht es da mit der Selbsterwärmung des Sensors aus???
bei 20 Grad 5V VRef und 150 Ohm (+500 Ohm) fließen 7,7mA bei 3,8V am 
Sensor. Sind knapp 30mW. Bei angenommenen 100K/W Wärmewiderstand für den 
Sensor heizt dieser sich bei 20 Grad um 3 Grad auf.
-> ich würde einen höherohmigen Sensor nehmen. Ansonsten habe ich 
einiges an zusätzlichem Aufwand um die Referenzspannung herunterzuteilen 
und das Signal wieder zu verstärken.

Autor: Stefan S. (stsc)
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Das würde mich auch interessieren, der Fühler kann schon mal über 
längere Zeit 80 Grad warm werden und dann werdens ziemlich schnell 
Faktor 10 mehr Verlust.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ja. Die Verlustleistung ist viel zu hoch. Also entweder einen 
hochohmigeren NTC nehmen, oder mit der Messspannung runtergehen. Ich 
mach diese Messungen mit einem 10k @ 25Grad NTC.

Autor: Stefan S. (stsc)
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Der Fühler ist fix, den kann ich nicht ändern. Erwähnen sollte ich auch, 
dass er bei -20Grad 2300 Ohm hat. (Das war in meinem ersten Beitrag 
nicht ganz richtig)
Also sollte auch der ganze Messbereich von -20Grad bis 100Grad mit einer 
Auflösung von 1Ohm messbar sein. Der geringste Widerstand wäre also 
56Ohm, der höchste 2300Ohm. Das geometriche Mittel wäre also 
sqrt(2300Ω*56Ω)=359 Ohm.
-> Der Strom wäre schlechtestens Falls immer noch 12mA.

Wie hoch könnte man max. mit dem Widerstand gehen um immer noch auf 1 
Ohm genau messen zu können.

Autor: Jürgen (Gast)
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Hallo,
du könntest auch den Messstrom nur kurzzeitig für den Moment der Messung
einschalten, damit der Fühler keine Zeit zum Erwärmen hat.
Geht aber nur, wenn keine Kondensatoren im Messkreis vorhanden sind.

Gruß Jürgen

Autor: Stefan S. (stsc)
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Hallo,

ich denke das beste ist, wenn ich eine Konstantstromquelle mit 1mA 
verwende. Wäre dafür ein BF256B geeignet? Es wären insgesamt 8 
Temperatursensoren, also müsste ich die Stromquelle 8x aufbauen.
Der Spannungsbereich würde sich dann von 0,056 bis 2,3V bewegen. Das 
müsste der AVR doch auf 1mV genau messen können?

Autor: Stefan S. (stsc)
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Das mit dem BF256B könnte schwierig werden eine 1mA Stromquelle zu 
bauen.
Ich habe aber nochmals nachgerechnet. Falls ich einen Widerstand von 5k 
verwenden würde, hätte ich keinen Strom größer 1mA. Der zu messenden 
Spannungsbereich wäre dann zw. 454mV und 1,57V. Das müsste doch messbar 
sein?

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,
der ATMEGA32 hat 10 Bit Auflösung d.h. 5mV bei 5V Meßbereich.
Bei -20Grad .. 100 Grad wirst Du wahrscheinlich eine 
Meßbereichsumschaltung brauchen. (2-4 Widerstände bzw. Bereiche).

Wenn Du es geschickt anstellst sind die Teilbereiche sogar halbwegs 
linear und die Abweichung von der Geraden kleiner 0.3 Grad.
Ich lade mir die Werte normalerweise in eine Tabellenkalkulation und 
rechne das mit dem Pull-up und der jeweiligen Quanitisierung des ADC 
durch, dann sieht man ja direkt die Fehler.

Ich verwende z.B. 33K-Ohm NTCs im Bereich 10 bis 40 Grad mit einem 
Pull-up von 27K-Ohm. Die Auflösung beträgt da etwa 8-13 counts je Grad 
bei 10 Bit A/D-Wandler. Wenn ich eine Ausgleichsgerade durch die Punkte 
lege habe ich maximal etwa 0.3 Grad Fehler an den Rändern bei einer 
mittleren Auflösung von ca 0.1 Grad.

Bei Verwendung einer Stromquelle solltest Du darauf achten daß der Strom 
proportional zur Referenzspannung erzeugt wird (erfordert einen OPAMP) 
ansonsten leidet die Meßgenauigkeit. Ein FET hat auf jeden Fall einen 
völlig anderen

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Allenfalls sollte man sich vom internen ADC loesen und einen externen 
verwenden.

Autor: Stefan S. (stsc)
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Kennt ihr einen externen ADC IC mit I2C Bus. Wäre mir ehe lieber, dann 
bräuchte ich nicht so viele PINs opfern.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Was spricht gegen eine kleine Recherche bei den ueblichen Herstellern ?

Autor: Marcel (Gast)
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fragt mal die jungs von Fuehlersysteme, die können euch evtl. 
weiterhelfen

http://www.fuehlersysteme.de

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

der LTC2400 (Reichelt/Conrad) ist zwar kein I2C braucht aber nur 3 Pins 
an den Prozessor.
Zusätzlich gibt es noch den LTC1390 (Conrad) als 8-fach Multiplexer der 
sich mit dem LTC2400 dieselben Leitungen teilt.

Die Referenzspannung für ADC und den Spannungsteiler zum NTC kannst Du 
dann fast beliebig klein machen (100 mV minimal). Der ADC hat bis zu 24 
Bit Auflösung.

Die Komplettlösung wäre dann ein LTC2408 (8-Kanal-Mux + ADC)
Ist jedoch schwieriger erhältlich.

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