Hallo, was nimmt man, wenn man die Lufttemperatur schnell messen möchte? Kleine (<0,2K) Luftemperaturänderunge sollten sich schon nach weniger als 2s messen lassen. Die Genauigkeit soll im Bereich 10°C .. 40°C kleiner als 2°C sein. Z.B. ein einfacher ds18b20 scheint zu viel Wärmekapazität zu haben.
Jens S. schrieb: > Z.B. ein einfacher ds18b20 scheint zu viel Wärmekapazität zu haben. Lüfter davor.
Ansonsten würde ich ein Thermoelement nehmen. Die bestehen im einfachsten Fall aus zwei Drähten mit quasi null Masse und damit null Wärmeträgheit. Schnell und genau. Nachteil: Du musst dich mit sehr kleinen Spannungen herumärgern.
stift schrieb: > Jens S. schrieb: >> Z.B. ein einfacher ds18b20 scheint zu viel Wärmekapazität zu haben. > > Lüfter davor. Was meinst Du mit Wärmekapazität? Der DS18B20 misst die aktuelle Temperatur mit dem im Datenblatt angegebenen Fehler. Da eine Konversion 750ms dauert, sollte eine Messung alle 2s gut möglich sein. Bei 0,5°C Fehler kann es natürlich sein, dass Du einen 0,2K Sprung nicht mitbekommst.
Jens S. schrieb: > was nimmt man, wenn man die Lufttemperatur schnell messen möchte? > > Kleine (<0,2K) Luftemperaturänderunge sollten sich schon nach weniger > als 2s > messen lassen. So etwas ist fast unmöglich, weil normalerweise die Temperatur schon in wenigen cm Abstand deutlich abweicht.
Pete K. schrieb: > Der DS18B20 misst die aktuelle Temperatur mit dem im Datenblatt > angegebenen Fehler. Da eine Konversion 750ms dauert, sollte eine Messung > alle 2s gut möglich sein. Schön, wenn er die Gehäusetemperatur in 750 ms bestimmen kann. Dazu muss aber das Gehäuse auch erstmal die Umgebungstemperatur haben, was nicht in den 750 ms enthalten ist. Vermutlich ist das mit Wärmeträgheit gemeint. Je mehr Luft da hinkommt, desto schneller ändert sich die Gehäusetemperatur, weil der Temperaturunterschied hoch bleibt (höher als wenn die abgekühlte Luft neben dem Gehäuse rumschwebt). Dementsprechend beschleunigt ein Lüfter die Angleichung der Gehäusetemperatur an die Umgebungstemperatur. Funktioniert ja umgekehrt bei jeder x-beliebigen aktiven Kühlung auch.
Mein Vorschlag: Pt100-Pt500-Pt1000 in der kleinsten Bauform (ca 2x2mm). In dem kleinen Temperaturbereich kann die Kennlinie linear angenähert werden. Gruß - Werner
Jens S. schrieb: > was nimmt man, wenn man die Lufttemperatur schnell messen möchte? Wenn man wirklich schnell messen will: Ultraschall. Ziemlich schnell: Ein langer dünner Draht mit schwankendem Widerstand je nach Temperatur, also KEIN Konstantan, eher Platin. Ansonsten tut es wohl ein kleines Thermoelement oder ein kleiner NTC.
Pete K. schrieb: > Was meinst Du mit Wärmekapazität? https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmekapazit%C3%A4t Die Wärmekapazität C eines Körpers ist das Verhältnis der ihm zugeführten - oder abgeführten - Wärme ( Δ Q ) zu der damit bewirkten Temperaturerhöhung - oder Temepraturerniedrigung - ( Δ T ). Je mehr Kapazität desto mehr Wämeenergie musst Du abführen um den auf die Temperatur zu bringen - hence "Lüfter" :). Im Falle des DS1820 ließe sich die Wärmekapazität aus den Anschlussdrähten und des MouldCompound schätzen und damit wahrscheinlich auch die Reaktionszeit - sofern es da nicht sogar beim Hersteller Tabellen dafür gibt :) rgds
Falls es genau sein soll: https://www.omega.com/pptst/PR-25AP.html Ansonsten gibt es dort auch extrem dünne Typ K Elemente, aber die haben mehr als 2K Abweichung. Kommt halt daruf an od Du einen genauen Absolutwert oder einen genauen Wert für die Änderung haben willst...
Die SHT3x reagieren sehr schnell, müssten nur auf eine möglichst kleine Platine oder Folie gebracht werden. https://www.sensirion.com/de/umweltsensoren/temperatursensoren/
6a66 schrieb: > Pete K. schrieb: >> Was meinst Du mit Wärmekapazität? > > https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmekapazit%C3%A4t > > Die Wärmekapazität C eines Körpers ist das Verhältnis der ihm > zugeführten - oder abgeführten - Wärme ( Δ Q ) zu der damit bewirkten > Temperaturerhöhung - oder Temepraturerniedrigung - ( Δ T ). > > Je mehr Kapazität desto mehr Wämeenergie musst Du abführen um den auf > die Temperatur zu bringen - hence "Lüfter" :). > > Im Falle des DS1820 ließe sich die Wärmekapazität aus den > Anschlussdrähten und des MouldCompound schätzen und damit wahrscheinlich > auch die Reaktionszeit - sofern es da nicht sogar beim Hersteller > Tabellen dafür gibt :) > > rgds Die Reaktionszeit könnte die Wandlungszeit 750ms sein. Vermutlich ist der TO aber sowieso nicht in der Lage, 0,2K Änderungen reproduzierbar herbeizuführen und wir reden über ein theoretisches Problem.
stift schrieb: > Schön, wenn er die Gehäusetemperatur in 750 ms bestimmen kann. Dazu muss > aber das Gehäuse auch erstmal die Umgebungstemperatur haben, was nicht > in den 750 ms enthalten ist. Daher ja auch die Angabe von 0,5°C Fehler bei der Messung.
"Die Lufttemperatur" ist schwierig zu messen. Welche Lufttemperatur ? Luft, ab einem gewissen Stoemungsquerschnitt, zB 2cm, hat nicht einfach eine feste Temperatur, sondern eine Verteilung. Auch ein sehr genauer Sensor misst erstmal sich selbst. Schon was 1mm davon weg ist kann anders sein. Luft effizient und schnell zu heizen ist auch schon ein Abenteuer. Wir wollten mal Stickstoff auf 600 Grad heizen. Also in einem vakuumisolierten Quarzrohr eine Metallwendel, viel Strom und guten Durchfluss. Schon eine Weile bevor der Wendel rot wird, nimmt die Temperatur schon wieder ab. Der Wendel ist dann durch die Grenzschicht von weniger als 1mm isoliert. Der Waermeueberganz geschieht dann per Infrarot, aber nicht auf das Gas, sondern die Umgebung.
Jens S. schrieb: > Kleine (<0,2K) Luftemperaturänderunge sollten sich schon nach weniger > als 2s messen lassen. Die Lufttemperatur genauer als auf 0.5K messen zu wollen halte ich für ... "sportlich". Und das ganze dann auch noch "schnell"? Wozu soll das gut sein?
Hi Ein PT1000 als 0603 braucht in bewegter Luft schon >8s um einer Temperaturänderung zu 90% zu folgen. >Die Lufttemperatur genauer als auf 0.5K messen zu wollen halte ich für >... "sportlich". Und das ganze dann auch noch "schnell"? Genau. MfG Spess
In Gaschromatografen wird Luft auch schnell erhitzt, meist sogar mit einem Temperaturprogramm, das funktioniert. Freie Heizwendel (wie beim Fön) mit 1-2 kW, Messung mit Mini-Pt-Widerstand. Wichtig ist ein kräftiger Ventilator gegen den Temperaturgradienten. Genaueres in der Spezifikation bei den Geräteherstellern. Gruß - Werner
Jens S. schrieb: > Z.B. ein einfacher ds18b20 scheint zu viel Wärmekapazität zu haben. Du kannst auch einen nicht einfachen DS1820B nehmen, nämlich den im uSOP Gehäuse.
Andreas B. schrieb: > Du kannst auch einen nicht einfachen DS1820B nehmen, nämlich den im uSOP > Gehäuse. Und Du denkst da wird es besser :) Der hat 8 Anschlüsse mit denen er sich an der Temperatur der Leiterplatte orientiert :) rgds
Vielleicht eine Überlegung wert: :) http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an131f.pdf
Es gibt auch noch NTCs in sehr kleinem Gehäuse mit langen dünnen Anschlußdrähten. Die Temperaturkennlinie ist halt nicht linear. https://de.tdk.eu/download/1490228/d38b740d3cab99ea4e6cc4229db5ebc2/pdf-selectorguide.pdf Auf Seite 6 von 10: Miniature sensors with bendable wires das könnte passen dazu wird eine Hitzekapazität angegeben, z.B. Heat capacity Cth approx. 22.5 mJ/K für den Typ S863 oder 18mJ/K für S869
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6a66 schrieb: > Und Du denkst da wird es besser :) Der hat 8 Anschlüsse mit denen er > sich an der Temperatur der Leiterplatte orientiert :) Einen Temperatursensor der schnell reagieren soll, macht man bestimmt nicht auf eine Leiterplatte. Die nicht verwendeten Anschlüsse lassen sich auch noch abknipsen, um das letzte rauszuhoĺen. Noch kleiner und etwas genauer ist der SHT35. (natürlich auch frei verdrahtet ;-) )
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IR Temperatursensor auf ein sehr masse-armes (bzw. mit wenig Wärmekapazität) Target richten. z.B. CTF-SF15-C3 https://www.micro-epsilon.de/download/products/_temperature/dax--thermoMETER-CTfast--de.html
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http://www.zabex.de/site/deltatemp.html Das Video zeigt schön welche Geschwindigkeiten möglich sind, misst aber die Ableitung!
delta schrieb: > http://www.zabex.de/site/deltatemp.html > Das Video zeigt schön welche Geschwindigkeiten möglich sind, misst aber > die Ableitung! Und vor allem zeigt das Video auch schön, wie träge die Messung ist. Die Ableitung(!) wird noch größer, lange nachdem er mit der Hand weggegangen ist. Ist zugegeben auch ein ziemlich massiver Sensor, zeigt aber auch den Wahnsinn, den der TO mit seiner Spezifikation vor hat.
Jens S. schrieb: > kleiner als 2°C sein. > > Z.B. ein einfacher ds18b20 scheint zu viel Wärmekapazität zu haben. Bei deinen Kriterien reicht der lang und schmutzig.
F. F. schrieb: > Bei deinen Kriterien reicht der lang und schmutzig. Nicht bei der Ansprechzeit von 2s. Man kann ja mal überschlagen wieviel Luft da drüberströmen muß, um den SHT3x Sensor zu erwärmen. Wärmeableitung durch Anschlußdrähte mal großzügigerweise vernachlässigt(die liegen ja ebenfalls im Luftstrom) Luft hat ca. 1kJ/kgK Viele Feststoffe haben ähnliche Werte. Der SHT3x hat etwa 5mm³, wiegt demzufolge ca. 15mg bei einer Dichte von 3kg/l. Luft hat eine Dichte von 1.2kg/m³. 15mg entsprechen also ca. 12000mm³ So kann man also bei idealen Wärmeaustausch etwa 50cm³ Luft rechnen, die da drüber strömen muß, um 0.95% der T zu erreichen. (4-fach Luftmenge gerechnet, da bei einem Austausch die Hälfte der Energie übertragen wird) Wenn der Sensor also in 2s ansprechen soll und eine Fläche von ca. 6mm² hat, braucht man eine Strömungsgeschwindigkeit von ca. 1m/s. Machbar.
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Rufus Τ. F. schrieb: > Jens S. schrieb: >> Kleine (<0,2K) Luftemperaturänderunge sollten sich schon nach weniger >> als 2s messen lassen. > > Die Lufttemperatur genauer als auf 0.5K messen zu wollen halte ich für > ... "sportlich". Seit > 40 Jahren bekommt man das deutlich besser hin: https://publikationen.bibliothek.kit.edu/270009700 pdf-Seite 11. Die Fühler sind belüftet, und zum Schutz vor Sonnenstrahlung mit doppelten konzentrischen und verchromten Strahlungsschutzrohren umgeben. > Und das ganze dann auch noch "schnell"? Gut, die im Link verwendeten Pt100 Fühler sind träger. 2s sind aber mit entsprechender Bauform machbar. > Wozu soll das gut sein? Die Meteorologen messen auch mal Lufttemperaturen mit 20 Hz Abtastrate. Dient zur Messung von Turbulenzen im Rahmen der Bestimmung der Energiebilanz an der Erdoberfläche. Als Sensoren dienen feine Thermoelemente oder Platindrähte (20 µm und dünner), die leicht kaputtgehen. Zugegeben, das ist schon eine spezielle Anwendung.
Wenn es um schnell geht, so gibt es nur sehr wenige Schrauben, an denen Du drehen kannst. 1. Die Masse der Messsonde so gering wie möglich wählen. 2. Die Messsonde auf eine kleine, gut wärmeleitfähige Platte montieren und für ordentlich Luftströmung sorgen. Luftströmung hilft praktisch immer. Bei Systemen, die nicht beobachtet werden können, sollten aber eventuelle Staubablagerungen, wie sie ein Luftstrom fast immer bedingt, im Auge behalten werden.
Amateur schrieb: > Bei Systemen, die nicht beobachtet werden können, sollten aber > eventuelle Staubablagerungen, wie sie ein Luftstrom fast immer bedingt, > im Auge behalten werden. Das kann man durch ein Umpolen des Lüfters abmildern. Oder einen zweiten entgegengerichteten verbauen.
Bernhard D. schrieb: > Seit > 40 Jahren bekommt man das deutlich besser hin: > https://publikationen.bibliothek.kit.edu/270009700 pdf-Seite 11. Autsch... Messunsicherheit +-0.03 K, 1976, beim Messen der Lufttemperatur? Beim Kalibrieren im Wasserbad, ok, aber definitiv nicht beim Messen der Lufttemperatur. Zumal da u.a. Langzeitdrift der Sensoren in der Betrachtung fehlt. NPL: Erweiterte Messunsicherheit (k=2) bei der Kalibrierung von Lufttemperatursensoren: +-0.04 K http://www.npl.co.uk/temperature-humidity/products-services/air-temperature-sensors-40-c-to-+100-c http://www.npl.co.uk/upload/pdf/20141209-npl-ukas-bell.pdf https://www.euramet.org/Media/docs/projects/EURAMET-P1061_THERM_Final_Report_v5_MH190115.pdf
Pete K. schrieb: > Bei 0,5°C Fehler kann es natürlich sein, dass Du einen 0,2K Sprung nicht > mitbekommst. Da hat aber einer ganz große Schwierigkeit, die Begriffe Genauigkeit und Auflösung auseinander zu halten.
@sift >Das kann man durch ein Umpolen des Lüfters abmildern. Oder einen zweiten >entgegengerichteten verbauen. Hoffentlich wissen das die Ablagerungen auch. Die letzten, die ich kennenlernen durfte wollten erst einer Drahtbürste gehorchen.
Hallo, wie wäre es denn mit einem K-Fühler und einem MAX31855. Auflösung 0,25°C und Genauigkeit +/- 2°C. Damit sollte man 0,5°C Unterschiede mitbekommen. Nur ob die gemessenen Bsp. 100°C dann ich Wirklichkeit 98°C oder 102°C sind weiß man nicht. Müßte man kalibrieren. Denke aber das ist erstmal zweitrangig. Der TO möchte erstmal feine Unterschiede erfassen können.
Dünner Platindraht und ein ordentlicher Lüfter sind eine Lösung. Alte Luftmassenmesser aus Fahrzeugen wurden früher so gebaut. Dort wurde die Luftmasse indirekt über die Abkühlung des beheizten Platindrahtes bestimmt. Mit dem Messprinzip lohnt es sich bestimmt mal auseinanderzusetzen. Auch die neuen Luftmassenmesser arbeiten noch ähnlich. Dort wird eine beheizte Messbrücke durch die Luftströmung verstimmt. Das ganze funktioniert ziemlich schnell, was aber an der hohen Strömungsgeschwindigkeit liegt. Damit lohnt es sich ebenfalls mal auseinanderzusetzen. Die Auflösung für 0,2K bekommt man bestimmt hin. Wegen der Genauigkeit müsste man vielleicht jeden Sensor einzeln irgendwie abgleichen.
Wenn das wirklich Luft ist und der Druck nicht allzu gering, kann man die Schallgeschwindigkeit messen. Dazu braucht man überhaupt keinen Sensor erwärmen.
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