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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik NTC Angleichen


Autor: Christian D. (krischie)
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Hallo an alle hier im Forum.

Ich habe folgendes Problem: Die Temperaturanzeige an meinem Motorrad 
zeigt zu niedrige Werte an. Eine Messung ergab, dass der Widerstandswert 
gegenüber der Anzeige um 65Ohm abweicht.
Das heißt, um brauchbare Werte angezeigt zu bekommen, müsste ich den 
Widerstand des NTC´s ohne Veränderung der Kennlinie um 65Ohm verringern.

Problem 2: Die Garantie.
An der Anzeige zu Werke gehen möchte ich erstmal vermeiden.
Also möchte ich zwischen Anzeige und NTC eine Schaltung einbringen, die 
ich jederzeit zur Inspektion einfach abstecken kann.

Kann ich durch eine Transitorschaltung den Widerstand verringern?
Sollte aber durch einen Spindeltrimmer angleichbar sein.

Der NTC ist an einer Seite mit der Anzeige verbunden, die andere mit 
Masse.

Ich bin zwar Elektroinstallateur, baue aber lieber auf die Erfahrung der 
Elektroniker hier im Forum.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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????


Wenn Du da so vehement ein Problem mit Gewährleistung aka Garantie 
siehst, warum forderst Du nicht einfach die Gewährleistung ein und läßt 
den ganzen Hobel während der Gewährleistung in Ordnung bringen?


Statt hier nach Selbstfrickellösungen zu fragen.

Klingt so wie Du es formulierst "Wasch mich, aber mach mich nicht naß"

Autor: Christian D. (krischie)
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Andrew Taylor schrieb:
> ...,warum forderst Du nicht einfach die Gewährleistung ein und läßt
> den ganzen Hobel während der Gewährleistung in Ordnung bringen?

Soweit war ich schon vorher.

Selbst mit dem dritten NTC ergab sich keine Änderung der Anzeige. Laut 
Hersteller UND Händler ist alles in Ordnung. NTC und Anzeige.
Auch andere Fahrer dieses "Hobels" haben das gleiche Problem. Ich bin 
also nicht der Einzige, den das stört.

Da diese Balkenanzeige aber sechs Balken zur Verfügung hat, von der aber 
nur zwei genutzt werden, möchte ich das selbst in die Hand nehmen.
Ohne "nass" zu werden.

Darum würde ich mich über hilfreiche Antworten freuen, an Stelle von 
solchen Aussagen á la "Frag erstmal jeden anderen Menschen auf diesem 
Planeten, bevor Du hier nervst"

Autor: Peter R. (pnu)
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Na Ja, mit einem parallel an den Anschlüssen geschalteten Widerstand 
kann man die Kurve Richtung kleinerer Widerstände verschieben.

Damit verändert man aber immer die Steilheit der Widerstandskurve, 
sodass der Fehler bei anderen Temperaturen größer wird.

Wenn man den Parallelwiderstand etwas kleiner macht als notwendig und 
das mit einem zusätzlichen Serienwiderstand wieder ausgleicht, bekommt 
man sogar eine Linearisierung, mit etwas weniger steiler Kennlinie.

Berechnen der Werte geht sinnvoll aber nur, wenn man die Kurve des NTC 
kennt und z.B. für verschieden Werte von Rp und Rs die resultierende 
Kurve ausrechnet, bis eine optimale Linearisierung erreicht ist.

Dazu kommt noch, dass eventuell die Kennlinie des Anzeigegeräts bereits 
korrigiert, und dass diese Korrektur durcheinander gebracht wird.

Also: Ein Eingreifen in ein fertiges System ist wenig erfolgversprechend 
bzw. kann schief gehen.

Autor: Christian D. (krischie)
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Danke Peter, für Deine Antwort.
Das mit der Linearisierung ist schon klar, wird aber, wie Du schon 
sagtest in der Anzeige geregelt. Ist somit also nicht erforderlich.

>Berechnen der Werte geht sinnvoll aber nur, wenn man die Kurve des NTC
>kennt und z.B. für verschieden Werte von Rp und Rs die resultierende
>Kurve ausrechnet, bis eine optimale Linearisierung erreicht ist.

Die einzige Bedingung die ich stelle, ist das der Widerstand der der 
Anzeige quasi vorgegauckelt wird, an jeder Stelle der NTC-Kennlinie im 
Bereich ab 200Ohm abwärts um 65Ohm verkleinert wird.
Ich dachte, dass es mit einem Transitor oder FET, die ja als Verstärker 
eingesetzt werden können, realisierbar wäre.
Ganz banal gesagt, über den Basis- bzw. Gateanschluss den Transistor / 
FET
so zu steuern, dass dieser der Anzeige einen um die besagten 65Ohm 
geringeren Widerstand vortäuscht.

>Also: Ein Eingreifen in ein fertiges System ist wenig erfolgversprechend
>bzw. kann schief gehen.

Ich habe probehalber ein Spindeltrimmer als "Quasi-NTC" angeschlossen 
und die Werte ermittelt (leider nicht notiert und vergessen), bei 
welchem Widerstand die Balkenanzeige welche Werte anzeigt.

Jetziger Stand:
Temperatur      NTC     Anzeige
ca.13°C       1260Ohm     0 Balken
ca.80°C        100Ohm     1 Balken
ca.90°C        ???        2 Balken

Um drei Balken bei 80°C angezeigt zu bekommen, brauche ich 35Ohm.
Macht nach Adam Ries: 100Ohm-35Ohm=65Ohm Diffrenz.

Autor: Matze (Gast)
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Schalte doche einfach mal einen 100Ohm Widerstand parralel und schau ob 
es dir so besser gefällt.
Wenn du genauere Aussagen haben willst, dann musst du den NTC komplett 
vermessen. D.h. in den Kochtopf damit und ein Thermometer dazu. Jetzt 
schreibst du aller 10°C die Widerstände auf. Dann musst du noch mal mit 
einem veränderlichen Widerstand ausprobieren wann wieviel Balken an 
sind. Aber diesmal auch aufschreiben ;)

Aber so blöd finde ich die Balkenaufteilung garnicht. Was interessiert 
mich ob der Motor 40, 50, oder 60°C warm ist?
0 Balken bedeutet Motor kalt, Motor nicht voll aufdrehen.
1-3 Balken bedeutet Motor hat Betriebstemperatur.
4-5 Balken bedeutet ???
6 Balken bedeutet anhalten sonst überhitzt der Motor.

Die meisten Autos haben auch nur Temperaturanzeigen mit 80-100-120°C 
Wertebereich. Wie gesagt alles unter 80° bedeutet nur dass ich noch 
nicht vollgas geben sollte. Wieviel Grad es aber genau sind ist 
unwichtig.

Autor: Christian D. (krischie)
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Das macht schon Sinn. Gerade in der kalten Jahreszeit. Dann braucht der 
Motor bei langsamer Fahrweise ewig bis er die Betriebstemperatur 
erreicht. Zumahl beim Motorrad ist der Motor dem Fahrtwind vollkommen 
ausgesetzt, wird durch den Fahrtwind auch stärker gekühlt.
Dies bedeutet, umso mehr sich der Motor erwärmt umso mehr kann ich 
gasgeben, umso schneller ist er betriebswarm.
Banal gesagt:
40°C viertel Gas
60°C Halbgas
80°C Spaß haben
Es geht dabei auch nicht um Grad genaue Messwerterfassung, eher um eine 
Verschiebung der Anzeige in einen höheren Bereich. Der Rest im unteren 
Temperatur-/Anzeigenbereich regelt sich dann ja von selbst.
Meine Anzeige kennt bislang nur zwei Zustände:
Bertiebswarm und Etwas-zu-warm. Dann springt aber auch schon der Lüfter 
an.
Den sechsten Balken erreiche ich derzeit wahrscheinlich nur, wenn das 
Möpped brennt.

Autor: Manuel B. (j-manuel)
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Wenn Du nur gewisse Zustandswerte zur Anzeige benötigst, dann würde ich 
Dir vorschlagen Du schaltest zwischen dem NTC und der Mopped Steuerung 
eine kleine Auswerteelektronit mit "Transitoren" ;-).

Folgende Funktion der Elektronik:
1.) Du entscheidest dich für eine Reihe an Temp. Werten (z.B. 0, 
20,40,60,80 Grad).
2.) Durch sogenante Spannungsteiler werden dann die jeweiligen 
Transistoren geschalten, und mit einem Festwiderstand (Ermittelt) in der 
Kollektorleitung des Transitors kannst Du dann deine Gewünschte Anzeige 
bekommen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Christian,

es passiert immer wieder, daß in solchen Schaltungen ein falscher NTC 
eingesetzt wird. Vergleicht man einmal NTCs, die niederohmiger sind, die 
also bei 80°C 350R ergeben und nicht 1000R, dann stellt man fest, daß 
das, was du vorhast nicht mit dem Abziehen eines konstanten Widerstands 
geht, mal abgesehen ob das elektronisch überhaupt realisierbar wäre.

Man stellt vielmehr fest, daß sich alle Widerstände im selben Verhältnis 
verkleinern. Also, wenn bei 80°C der Widerstand statt 1000R 350R sein 
müßte, also rund 3 mal weniger, dann ist das auch bei den anderen 
Temperaturen ein Verhältnis von ungefähr 3.

Was du also bräuchtest, wäre eine Schaltung, die einen anderen NTC 
simuliert, indem sie, wie in deinem Fall, statt des Meßstroms den 
3-fachen Meßstrom fließen läßt, also so eine Art Strommultiplizierer.

Es gibt schöne Schaltungen mit dem MAT-04, die solche Ströme 
multiplizieren können, allerdings sind die in deinem Fall nicht zu 
gebrauchen, weil sie mit der direkten Masseverbindung des NTC nicht klar 
kommen würden.

Im Anhang siehst du deshalb eine Schaltung, die so etwas mit OPamps 
macht. Ob sie funktioniert kann ich nicht sagen, da ich keinerlei 
Details deiner Schaltung kenne (Spannungsabfälle am NTC, Meßstrom durch 
den NTC, etc). Aber wenn ich das machen wollte, dann würde ich es so 
probieren.

In dieser Schaltung kann nur der AD822 eingesetzt werden, oder ein 
ähnlich überlegener OPamp. Den 50k-Trimmer solltest du so einstellen, 
daß sich bei 80°C, also bei den 1000R des NTCs, die Schaltung wie ein 
350R Widerstand verhält.

Wenn es geht, solltest du den 100R Meßwiderstand verkleinern, da er bei 
höheren Temperaturen einen Meßfehler verursacht. Allerdings spielen dann 
die Offsetspannungen und Offsetströme des AD882 eine größere Rolle, was 
auch nicht gut ist. Mußt eben ein wenig ausprobieren.

Wenn du den 100R Meßwiderstand auf 51R verringerst, solltest du 
gleichzeitig den 51R Widerstand auf 25R verringern und die beiden 5k6 
Widerstände auf 10k vergrößern.

Du kannst mir ja mal mitteilen, was für Spannungsabfälle am NTC bei 
verschiedenen Temperaturen (Widerstandswerten) zu messen sind.

Viel Spaß,

Kai Klaas

Autor: Christian D. (krischie)
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Danke Kai für diese super Antwort.
So wie Du das beschreibst, ist das genau die Art von Schaltung, die ich 
benötige.

Allerdings sind die Widerstandswerte die ich benötige gegenüber Deiner 
Beschreibung um den Faktor 10 kleiner. Also bei 80°C statt 100 Ohm 
benötige ich 35 Ohm.

An Werten kann ich, da kein Thermometer vorhanden ist, nur drei Zustände 
messen.
Werde ich nachher mal machen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Christian,

>Allerdings sind die Widerstandswerte die ich benötige gegenüber Deiner
>Beschreibung um den Faktor 10 kleiner. Also bei 80°C statt 100 Ohm
>benötige ich 35 Ohm.

Mann, bin ich verblödet! Ich habe doch glatt das "O" von Ohm für eine 
Null gehalten...

Dann muß der Meßwiderstand auf jeden Fall verkleinert werden! Mindestens 
auf 10R runter. Ob dann die Schaltung aber noch so funktioniert? Das 
Problem ist einfach, wenn die Meßströme sehr klein sind, dann ergibt 
sich am Meßwiderstand nur ein sehr kleiner Spannungsabfall und als Folge 
davon am Ausgang des ersten OPamp eine sehr kleine Ausgangsspannung, die 
der OPamp vielleicht nicht schafft. Dann müßte man eventuell eine kleine 
negative Hilfsspannung erzeugen.

Ein anderes Problem ist, daß auch der BS170 überlastest werden könnte, 
wenn der 51R Widerstand dann auf 5,1R verkleinert wird und dort viel 
größere Ströme fließen. Auch Einschaltgeschichten könnten ein Problem 
werden. Der 100n Cap am "+" Eingang des ersten OPamp sollte auf jeden 
Fall kräftig vergrößert werden, vielleicht auf 10µF oder so. Außerdem 
die beiden 5k6 Widerstände auf 560R verkleinern.

Kai Klaas

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Christian,

>An Werten kann ich, da kein Thermometer vorhanden ist, nur drei Zustände
>messen.

Es würde schon viel helfen, wenn du einen bekannten Widerstand als 
NTC-Ersatz reinhängen und die daran abfallende Spannung messen könntest. 
Vielleicht bei 1k, 100R und 10R.

Kai Klaas

Autor: Christian D. (krischie)
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Das Wetter hat es zugelassen, dass ich einige Werte Aufnehmen konnte.
Der NTC wird, wie sich rausgestellt hat, gepulst vermessen.
Alle Werte sind nur ungefähre Angaben, da nur ein langsames Multimeter 
verwendet wurde. Ein Thermometer ist nicht vorhanden. Die Temperaturen 
beziehen sich auf die Außentemperatur und die Betriebszustände des 
Motors.
Also die Temperaturzusammenhänge bitte nicht all zu kritisch betrachten.

Die Werte:

    Zum NTC

    Temp.        R           U
       9°C     1300 Ohm    260mV
     (12°C     1260 Ohm    ?????)
  ca. 80°C       68 Ohm     95mV
  ca. 90°C       65 Ohm     90mV


    Zur Anzeige

    Balken      R
      1       142   Ohm
      2        64   Ohm
      3        37,5 Ohm
      4        33   Ohm
      5        28   Ohm
      6        19,8 Ohm

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Christian,

>Der NTC wird, wie sich rausgestellt hat, gepulst vermessen.

Oh je!

Wenn du immer noch mit meiner Schaltung experimentieren willst, dann 
ändere die Bauteilewerte wie folgt:

100R -> 10R
51R -> 5R1
5k6 -> 560R
50k -> 5k
300k -> 30k
330k -> 33k
100n -> 4n7

Die "Beschleunigung" ist notwendig, damit die Schaltung das Gepulse 
mitmachen kann. Ob das aber so funktioniert...

Verbinde den Ausgang des linken OPamp mit dem Eingang des rechten über 
einen 1k Widerstand und schalte vom "+" Eingang des rechten OPamp eine 
1N4148 Diode nach Masse (Kathode an Masse). Das bewirkt eine Begrenzung 
des Stroms durch den BS170 auf ungefährliche Werte.

Viel Glück,

Kai Klaas

Autor: Christian D. (krischie)
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Hallo Kai,
überprüfe mal bitte diesen Schaltplan bevor ich losrenne und Widerstände 
und Kondensatoren mit falschen Werten kaufe.

Danke.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Christian,

ich habe gerade eine Simulation laufen gehabt. Werde einen 
überarbeiteten Entwurf hier morgen posten...

Kai Klaas

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Christian,

eine Simulation hat ergeben, daß die Schaltung recht schwingfreudig ist, 
wenn bei den Zeitkonstanten der Tiefpaßfilter und bei der 
FET-Ansteuerung Fehler gemacht werden.

Die Schaltung im Anhang scheint jedenfalls stabil zu arbeiten bei 
NTC-Widerständen zwischen 10 Ohm...2k Ohm und Strömen zwischen 
1mA...5mA. Sie benötigt ca. 1msec um auf den richtigen Wert 
einzuschwingen.

Der Abgleich ist relativ einfach, lediglich die Gleichtaktunterdrückung 
muß abgeglichen werden: Dazu schließt du den 10R Meßwiderstand kurz, 
setzt an Stelle des NTC einen 100R Widerstand ein und verbindest den 
Eingang der Schaltung über einen 12k Widerstand mit dem +12V-Anschluß. 
Jetzt +12V an die Schaltung anhängen und den Mehrgang-Cermet-Trimmer so 
verstellen, bis am Ausgang des linken OPamp eine SPannung >0V erscheint. 
Jetzt das Poti so zurück drehen, bis die Ausgangsgangsspannung gerade 0V 
wird. Unter +5mV wird die aber kaum gehen.

Die Schaltung funktioniert übrigens auch mit einem BC337-40 anstelle des 
BS170, allerdings nur bei nicht zu kleinen NTC-Widerständen. Du kannst 
die Schaltung ja mal selbst simulieren.

Kai Klaas

Autor: Christian D. (krischie)
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Danke für Deine Mühe.

Leider habe ich kein Programm um Schaltungen zu simulieren.

Kann ich das Regelverhalten der Schaltung über einen Trimmer verändern, 
um sie an meine Anzeige anzupassen? Besser gesagt um den 
Strommultiplikator zu verändern. Wenn ja wie?

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Christian,

>Leider habe ich kein Programm um Schaltungen zu simulieren.

TINA von TI, gibts kostenlos! Oder LTspice von LT, ebenfalls kostenlos.

>Kann ich das Regelverhalten der Schaltung über einen Trimmer verändern,
>um sie an meine Anzeige anzupassen? Besser gesagt um den
>Strommultiplikator zu verändern. Wenn ja wie?

Wenn du an der Schaltung etwas ändern willst, mußt du das vorher 
simulieren! Am Poti gleichst du nur die Gleichtaktunterdrückung ab, um 
auf diese Weise Toleranzen der Spannungsteiler rund um den ersten OPamp 
auszugleichen.

Die Schaltung mißt den Spannungsabfall, den der Meßstrom am 10R 
Meßwiderstand verursacht, mit Hilfe des ersten OPamp, der als 
Differenzverstärker geschaltet ist. Da der Meßwiderstand bekannt ist, 
ist der Spannungsabfall an ihm also ein Maß für den Meßstrom.

Um am Ausgang des ersten OPamp nicht zu geringe Spannungen erzeugen zu 
müssen (er kann nicht auf 0V, sondern nur auf rund 5mV) wird der 
Spannungsabfall am Meßwiderstand mit dem ersten OPamp gleichzeitg um den 
Faktor 11 verstärkt.

Am Ausgang des ersten OPamp ist ein Spannungsteiler, der die Meßspannung 
wieder zurückteilt, ebenfalls um den Faktor 11. Also liegt die 
Meßspannung letztlich unverändert wieder am Eingang des rechten OPamp.

Der versucht nun den BS170 so aufzusteuern, daß die Meßspannung 
ebenfalls am 5R1 Widerstand anliegt. Damit dies der Fall ist, muß der 
BS170 einen Strom ziehen, der 10R/5,1R also rund 2mal größer ist als der 
Meßstrom durch den 10R Meßwiderstand und damit NTC.

Ist die Schaltung erst einmal eingeschwungen, zieht sie also einen 
Strom, der rund 3mal größer ist der Meßstrom durch den NTC: 2mal der 
Meßstrom (durch den BS170) + 1mal der Meßstrom (durch den NTC) = 3mal 
der Meßstrom (durch die ganze Schaltung).

Die Schalltung ist so dimensioniert, daß ein NTC-Widerstand von 100R 
(entsprechend 80°C, nach deinen Angaben) in einen 35R Widerstand 
verwandelt wird.

Wenn du also am Stromverhältnis etwas drehen willst, solltest du den 5R1 
Widerstand etwas verändern. Aber Vorsicht! Erst simulieren!!

Kai Klaas

Autor: Christian D. (krischie)
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Werde ich machen.
Ich melde mich dann ob es geklappt hat.

Danke Dir recht herzlich.

Christian

Autor: Christian D. (krischie)
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So, da bin ich wieder.
Ich war leider arbeitstechnisch verhindert, darum konnte es nur in 
kleinen Schritten voran gehen.
Aber ich bin fertig.

@ Kai: Vielen herzlichen Dank für Deine Mühe. Die Schaltung macht genau
       das was sie machen soll.

Ich habe sie nur leicht abgeändert:

- 78L08 + Beschaltung für eine saubere Versorgung des AD822.
- 10 Ohm Spindeltrimmer statt des 5,1 Ohm Widerstandes, zum Anpassen der 
Anzeigenwerte.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Christian,

>@ Kai: Vielen herzlichen Dank für Deine Mühe. Die Schaltung macht genau
>       das was sie machen soll.

Glückwunsch!

Kai Klaas

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