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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ausgangsspannung Thermoelement verstärken


Autor: Alex S. (Gast)
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Hallo zusammen,
ich bin ein Neuling in Sachen Analogtechnik.
In einem kleinen Projekt möchte ich die Ausgangsspannung eines 
Thermoelementes in den Bereich 0-10V verstärken.
Mit dem Thermoelement müssen Temperaturen im Bereich von 50 - 150 °C 
gemessen werden können. Dies entspricht einer Ausgangsspannung von ca. 
2,6 - 8 mV am Thermoelement. Zur Verstärkung hab ich, wie im Dateianhang 
dargestellt, an eine nichtinvertierende Operationsverstärker 
Grundschaltung gedacht mit den dargestellten Widerstandswerten.
Damit müsste ich doch dann eine Ausgangsspannung von ca. 2,6 - 8 V 
erhalten.

Meine Frage ist nun. Bin ich auf dem richtigen Weg oder laufe ich in 
eine grobe falsche Richtung.
Ist das Anbringen des Thermoelementes problematisch (hinsichtlich 
Kompensation). Was für ein Operationsverstärker würde sich anbieten.

Für konstruktive Kritik oder Tipps wäre ich sehr dankbar. Eine für mich 
passenden vorherigen Beitrag habe ich leider nicht gefunden.
Gruß Alex

Autor: MaWin (Gast)
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> Meine Frage ist nun. Bin ich auf dem richtigen Weg

Nicht wirklich.
Du solltest ein paar Baubeschreibungen lesen.

Zwar stimmt das Prinzip, aber du kennst noch nicht die Probleme.
Thermospannungen in der Schaltung selber, cold junction compensation, 
passenden OpAmp verwenden für ausreichende Genauigkeit, Schwingen durch 
Mitkopplung in so hoch verstärkenden Verstärkern, Probleme an den 
Bereichsgrenzen.

http://www.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00929a.pdf

http://www.analog.com/static/imported-files/data_s...

http://www.simplecircuitdiagram.com/2010/05/16/typ...

Autor: Mathias Fendl (minglifu)
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MaWin schrieb:
>> Meine Frage ist nun. Bin ich auf dem richtigen Weg
>
> Nicht wirklich.
> Du solltest ein paar Baubeschreibungen lesen.
>
> Zwar stimmt das Prinzip, aber du kennst noch nicht die Probleme.
> Thermospannungen in der Schaltung selber, cold junction compensation,
> passenden OpAmp verwenden für ausreichende Genauigkeit, Schwingen durch
> Mitkopplung in so hoch verstärkenden Verstärkern, Probleme an den
> Bereichsgrenzen.

Hallo,

toll jetzt hast du ihm 3 Links an den Kopf geworfen. Und?

Im Grunde ist das letzte Datenblatt nix anderes als dass noch ein TP und 
Kleinzeugs eingebaut wurde um das ganze ein bisschen zu stabilisieren! 
Zu der Frage: "Bin ich auf dem richtigen Weg..." Ich finde du bist es. 
Es gibt andere Konsorten die schon andere Sachen geliefert haben.

Was ich dir evtl noch empfehlen würde wär noch nen Impedanzwandler 
einzubauen, der dir dein Thermoelement ein bisschen entlastet! Aber 
ansonsten für die ersten Gehversuche würd ich das so durchgehen lassen.
Natürlich kann man so eine Schaltung bis zu einem gewissen Maximum 
aufblasen aber für dich wird es wohl auch so gehen.

MfG
MingliFu

Autor: Peter R. (pnu)
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Der standard-Operationsverstärker hat eine Eingangs-Offsetspannung von 
einigen mV. Ohne Offset-Kompensation ist der Fehler des OpAmps größer 
als das vom Thermoelement gelieferte Nutzsignal.

Man muss also einen Operationsverstärker heraussuchen, der sehr kleine 
Eingangs-Offsetspannung hat. (eventuell reicht der OP07, wenn  man 
einige Grad Messfehler toleriert)
Bei höheren Ansprüchen nimmt man sog. Chopper-Operationsverstärker.

Dazu kommt dann, dass auch der Anschluss der Thermolementdrähte am OpAmp 
auch ein Thermoelement bildet. Die Schaltung oben misst nur eine 
Temperaturdifferenz, nämlich die zwischen Element und Anschlüssen am 
OpAmp. Man muss entweder die Anschlüsse am OpAmp auf definierte 
Temperatur legen oder eine temperaturabhängige Korrekturspannung 
erzeugen ( sog. aktive Vergleichsstelle)wenn  man auf wenige Grad genau 
messen will.

Wenns mehr auf das Temperaturmessen ankommt als auf den Wunsch, das 
Messen mit TElement zu lernen, sind fertige IC's z.B. von Analog-Devices 
ein guter Weg.
AD liefert IC's, die die Vergleichsstelle gleich mitintegriert haben.

Autor: MaWin (Gast)
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> Was ich dir evtl noch empfehlen würde wär noch nen Impedanzwandler
> einzubauen, der dir dein Thermoelement ein bisschen entlastet!

Eine quasi 0 Ohm Spannunjgsquelle noch "entlasten" ?

Du hast (leider) keine Ahnung, aber bist groß darin, andere
"Kopf geworfen. Und?" blöd anzumachen.

Wundert es dich nicht, daß man in den Schaltungen, deren Links ich
gepostet habe, so was nirgendwo findet.

Autor: unikum (Gast)
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Hallo, Alex!

Nee, nee, so einfach geht das mit den Thermoelementen nicht.
Trotz der "an den Kopf geworfenen" Links, dem gut gemeinten
Rat vom Mathias und die Ermunterung zu Deinen "ersten Gehversuchen".
Temperaturmessung mit Thermoelementen sind, was die Elektronik betrifft,
ein ziemlich komplexes Thema. Informiere Dich da erst mal eingehender
hier:
  http://www.temp-web.de/cms/front_content.php?idcat=75
Besorge Dir auch die Datenblätter der 
Kaltstellenkompensation/Verstärkerkombi
LT1025/LTK001.
Es reicht nicht einen vorzüglichen, hochverstärkenden OPV zu haben, wenn 
keine
Kaltstellenkompensation erfolgt. Warum?:
Angenommen, am Meßpunkt sind 25°C und am OPV-Anschluß sind auch 25°C, 
dann
ist die Thermospnnung am OPV ==> 0V!!
Du mißt am OPV-Eingang nur dann die 25°C des Meßpunktes, bzw. die 
entsprechende Thermospannung, wenn am OPV-Eingang 0°C wären. Deshalb 
"Kaltstellenkompensation".
Das Thema ist aber viel zu weitläufig und komplex um es hier weiter 
erläutern
zu können. Du findest alles im Netz.
Benutze die Stichwörter
"Thermoelement"
"Thermoelementverstärker"
"Typ K", usw.

Gruß, unikum.

P.S.: Zwischenzeitlich ist hier schen einiges mehr gesagt worden.
Beherzige dieses auch.

Autor: Alex S. (Gast)
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Vielen Dank für die schnellen Antworten.
Da das Projekt doch etwas eilt, werde ich mich wohl in Richtung fertiges 
IC bewegen.
@Peter danke für den Tipp.
@MaWin mir war schon bewusst, dass die cold junction compensation ein 
Problem darstellt. Deswegen habe ich ja gefragt. Deswegen vielen Dank 
für die Tipps und Links. Trotzdem ist es als Einsteiger oft nicht ganz 
so einfach.
Gruß Alex

Autor: Mathias Fendl (minglifu)
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MaWin schrieb:
> blöd anzumachen

wen mach ich denn bitte "blöd" an? dich? dann zeig mir doch bitte dieses 
posting!

Ich bin ja nur auf die Stellungsnahme des TE eingegangen in der er 
meinte: "...Ich bin Neuling in Sachen Analogtechnik..." wenn er mir das 
böse nimmt dann tuts mir leid!

Ich wollt ihn hald einfach ned mit der vollen Packung konfrontieren! Und 
was den Impedanzwandler angeht: Was spricht dagegen? Klar Offset ist 
immer ein Problem..
Schau ich mir aber zB den OP07 an, der eine Vos von ca. 25µV (max) laut 
DB hat dann macht das insgesamt bei kleinster Aussteuerung mit ca. 2mV 
macht das ganz groß ca. 1,3% Fehler. Und ich gehe laut Thread nicht 
davon aus, dass er Ströme im nA Bereich für Sensorik messen will!

MfG
MingliFu

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Was soll die Verstaerkung denn bringen ? In den ADC damit ? Man kann 
auch einen richtigen ADC nehmen und gleich rein mit dem Signal.

Autor: Alex S. (Gast)
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Ne keinen ADC. Ich brauche das Signal schon Analog.

Autor: Olaf (Gast)
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> Ne keinen ADC. Ich brauche das Signal schon Analog

Das ist bloed weil du dann wirklich die volle Packung brauchst.
Also ignorier die anderen Postings und halte dich an die Grundlagen
von Mawin.
Sollte dein Signal doch irgendwann digital werden dann haettest du
die Moeglichkeit einfach die Kaltstellenkompensation in Software zu
machen.

Empfehlen kann ich dir noch bei den diversen Herstellern mal nach 
Applikationen zu suchen. Thermocouples sind ein beliebtes Thema ueber 
das da schon viel geschrieben wurde.
Ich verwende gerne den LT1006 weil er gut ist und es ihn bei Reichelt 
gibt.Ausserdem verwendete Linear das Wort 'Guaranteed' oft und 
hervorgehoben. .-)


Olaf

Autor: Arc Net (arc)
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Olaf schrieb:
>> Ne keinen ADC. Ich brauche das Signal schon Analog
>
> Das ist bloed weil du dann wirklich die volle Packung brauchst.
> Also ignorier die anderen Postings und halte dich an die Grundlagen
> von Mawin.
> Sollte dein Signal doch irgendwann digital werden dann haettest du
> die Moeglichkeit einfach die Kaltstellenkompensation in Software zu
> machen.
>
> Empfehlen kann ich dir noch bei den diversen Herstellern mal nach
> Applikationen zu suchen. Thermocouples sind ein beliebtes Thema ueber
> das da schon viel geschrieben wurde.
> Ich verwende gerne den LT1006 weil er gut ist und es ihn bei Reichelt
> gibt.Ausserdem verwendete Linear das Wort 'Guaranteed' oft und
> hervorgehoben. .-)
>
>
> Olaf

Für sehr viele Anwendungsfälle völlig ausreichend:
AD8494/AD8495/AD8496/AD8497
Einfache Beschaltung, Typ K und Typ J Varianten, Eingänge bis +-25V 
oberhalb/unterhalb der Versorgungsspannung geschützt, 
Kaltstellentemperatur darf zw. 0 °C - 50 °C oder 25 °C - 100 °C liegen, 
Ausgang 5 mV/°C

Autor: Olaf (Gast)
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> AD8494/AD8495/AD8496/AD8497

Guter Tip. Die kannte ich noch garnicht. Bei dem Preis muesste
man dann fast doof sein wenn man noch was anderes verwendet.
Die alten Klassiker fuer diese Anwendung sind ja deutlich teurer.

Allerdings frag man sich immer ob man so was spezielles die naechsten 
5Jahre kaufen kann.

Olaf

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