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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Thermoelement + OP


Autor: Matze (Gast)
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Hallo,
ich plane für meine Me Facharbeit diesen Winter ein TE-Prüfgerät zu 
bauen.

Dazu möchte ich die Thermospannung mit einem OP 07
auf einen Spannungsbereich 0-5 V verstärken.
In einem PIC ... bla bla bla ... ADC ... Linearisierung ... Licht am LCD

Nun meine Frage(n):
Kann ich mit Hilfe der Kompensationseingänge des OP,
die konstante Reinraumtemperatur von 22°C kompensieren (0,123mV)
und die Verstärkung realisieren?
Soll ein Handgerät werden, brauche ich eine neg. Spg. für den OP.

Oder noch besser:
Gibt es diese Auswerte-ICs auch für R-Typ Elemente? Habe keine gefunden.


PS: Such auch gute Ratschläge.

Vielen Dank für viel Hilfe
Mfg Matze

Autor: Dieter Werner (dds5)
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> Gibt es diese Auswerte-ICs auch für R-Typ Elemente?

Welche Auswerte-ICs meinst Du?

Als Verstärker für die niedrigen Spannungen bieten sich Chopper-OP an, 
die haben eine wesentlich bessere Nullpunkt-Stabilität (muss morgen mal 
nach einer Typbezeichnung suchen).

Für TE vom R-Typ bei Betrieb in einem klimatisierten Raum kann man die 
Kompensation der "Kaltstelle" mit einem festen Spannungsteiler machen.

Die Auflösung der A/D Wandler in den PIC... ist fast immer nur 10 Bit, 
das reicht je nach Messbereich noch nicht mal für eine Temperaturanzeige 
in 1 Grad Schritten.

Autor: Alexander D. (alexander_d)
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Hallo Matze,

zur Kaltstellen-Kompensation kannst du natürlich nicht den 
Offset-Abgleich eines Operationsverstärkers benutzen, denn die 
Kaltstellen-Kompensation mnuss von der Umgebungstemperatur abhängen. 
Auch wenn es in deinem Reinraum konstant 22°C ist, solltest du bei einem 
Handgerät die Erwärmung durch die Hand des Bedieners berücksichtigen, es 
sei denn du misst sehr hohe Temperaturen, so dass der Fehler nicht mehr 
auffällt. Verrate doch mal deinen Temp.-Messbereich.

Sieh dir das Datenblatt des LT1025 an. Das ist ein 
Kaltstellen-Kompensations-IC, das auch für Typ R die richtige 
Kompensationsspannung liefert. Dort gibt es auch ein Schaltbild für ein 
komplettes Thermometer. Ein guter Kandidat für die Verstärkung der 
Thermospannung ist der LT1012.

Eine negative Hilfsspannung ist immer hilfreich, wenn die 
Ausgangsspannung bis auf Null herunter kommen soll.

Gruß,
Alexander

Autor: Matze (Gast)
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Hallo,
hier nochmal ich.
War mal kurz weg zum schlafen und bissel arbeiten.

Der Temperaturbereich liegt zwischen 22°C und 1050°C.
Praktisch gesehen muss das Gerät auch gar nicht so genau funktionieren.
Es soll hauptsächlich zur Wareneingangskontrolle der TE gebraucht 
werden.

Nur sehe ich als Problem, wenn eine Leitung bricht, so misst die Anlage 
Misst
(also 22°C).
Wenn die TE-Leitungen einen kurzen haben, so verschiebt sich doch die 
Messstelle.

Darum soll man mit dem Gerät nachvollziehen können, welche Zone wo 
anspricht.

Hab ich fast vergessen, es sind sogar 5 TE auszuwerten.

Autor: Alexander D. (alexander_d)
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Hallo Matze,

bei dem großen Messbereich und geringen Genauigkeitsanforderungen kannst 
du auf die Kaltstellenkompensation verzichten.

Die Erkennung eines Fühlerbruchs ist auch einfach: du musst den Eingang 
des Nessverstärkers über einen hochohmigen Widerstand gegen 
Betriebsspannung legen. Der Verstärker wird so dimensioniert, dass z. B. 
5V am Ausgang 1000°C ebtsprechen. Wenn das Thermoelement bricht, gibt 
der Verstärker z. B. 12V aus. Das sollte zur Erkennung reichen.

Bei einem Kurzschluss verschiebt sich die Messstelle und es wird ein zu 
niedriger Wert angezeigt. Das geht natürlich nur, wenn die Spitze des 
Thermoelements auf eine hohe Temperatur gebracht wird. Bei 
Raumtemperatur kannst du einen Kurzschluss nicht sicher erkennen.

Gruß,
Alexander

Autor: Matze (Gast)
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Danke für die rasche Antwort.

Die Idee mit der Verbindung des Messverstärkereinganges müsste ja auch 
gegen Betriebserde funktionieren, so das mir eine kleine Temp. 
ausgegeben wird. Oder?????

Wegen der neg. Spannung für den OP, eigentlich wird schon wenig Platz 
für eine 9V Blockbatterie sein.
Gedanklich stell ich mir vor ich setze eins zwei Dioden unter den 
Festpannungsregler und stelle mir damit ca -1,3V her.

Autor: Matze (Gast)
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Ja, nee, ich meinte nicht gegen Betriebserde sondern -1,3 V.

Autor: Matze (Gast)
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Soo,
Was bis jetzt geht!!
Inzwischen habe ich die 5 Eingänge auf ein MUX geschickt, dieser wird 
vom PIC angesteuert und schaltet nacheinander alle Eingänge durch. Der 
jeweils aktive Kanal wird nun von einem OP 483 oder so ähnlich 
verstärkt, gleichzeitig wird die Fehlspannung der Übergänge mittels der 
Offset-Eingänge kompensiert. Ein Analogeingang des Pic wertet nun alle 
kanäle aus.

So ein Scheiß.
Jeder Eingang ist etwas anders das heißt jeweils eine andere Fehlspg. 
Nun kann ich aber mit einem OP nur einen Kompensieren.

Na gut, nun sag ich nur der erste misst die Temperatur, der Rest zeigt 
drahtbrüche an.

Nadem ich verschiedene TE angesteckt habe, habe ich auch festgestellt 
das der Mux eine viel zu kleine Eingangsimpedanz hat. (Leitungslänge 
wirkt sich stark auf Anzeige aus)
Nun versuche ich einen Kondensator über das TE zu schalten, vielleicht 
hilfts ja bissel

Autor: Alexander D. (alexander_d)
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Ach Matze,

so geht das doch nicht. Überlege mal, dass du bei Thermoelementen µV 
verstärken musst. Ein Analogmultiplexer vor dem Thermoelementverstärker 
macht da nur Fehler, da er kein idealer Schalter ist sondern einen viel 
zu hohen Einschaltwiderstand und Leckströme hat.
Richtig wäre es gewesen, jedem Thermoelement einen eigenen Verstärker zu 
geben und mit dem Multiplexer zwischen den Verstärkerausgängen 
umzuschalten.

Selbst wenn du den Multiplexer durch Reed-Relais ersetzen würdest, 
hättest du keine Freude, da dann die Thermospannungen der Kontaktzungen 
mitgemessen werden.

Gruß,
Alexander

Autor: 2921 (Gast)
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Thermospannungen auf einen MUX? Eher nicht. Verstaerk doch vor dem Mux.

Autor: Arc Net (arc)
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Thermoelement + Multiplexer ist ziemlich normal.
Siehe zum Beispiel die AppNotes zum CS5525/26 oder AD594/5, LTC2408 und 
die diversen anderen Delta-Sigma-Wandler mit integriertem Mux.
Leckströme und Fehlerthermospannungen sind eigentlich nur bei stark 
schwankenden Umgebungstemperaturen ein Problem. Im Normalfall ist's ein 
konstanter Offset.
Ein paar Ideen/Fragen:
- ESD-Schutz der Eingänge mit davorliegendem RC-Filter?
- Falls differentiell gemessen wird, beide Thermoelementeingänge mit 
jeweils einem Bias-Widerständ (~100 kOhm - 10 MOhm) gegen Masse 
versehen, um ein floaten zu verhindern.
- u.U. Pull-Up-Widerstände in der selben Größenordnung

http://www.cirrus.com/en/pubs/appNote/an75.pdf
http://www.analog.com/UploadedFiles/Application_No...

Autor: Matze (Gast)
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theoretisch funktioniert ja auch alles
aber die Eingangsimpedanz des MUX ist eher viel zu klein.
Die Leitungslänge der TE wirkt sich stark auf den Anzeigewert aus, was 
vermuten lässt das dort relativ große Ströme fließen.
Das Datenblatt des MUX 4051 hilft mir auch nicht weiter
?????? ......... ???? (lauter bunte Fragezeichen)
Vielleicht hilft einfach ein Vorwiderstand am Eingang oder ein cap überm 
TE
Oder am Besten lasse ich es ganz bleiben


Irgendwo hab ich gelesen das ein TE Stromlos gemessen werden muss, ist 
ja auch logisch Spg. bricht ja sofort zusammen


Große Veränderungen kann ich jetzt nicht mehr durchführen, da ich 
eigendlich nur noch Zeit für die Doku hab.

Autor: Christian B. (opacer)
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Ich messe Thermoelemente mit einem INA129 OpAmp, Thermoelement + und - 
mittels 100k an Masse, Die beiden Leitungen Differenziell gemessen. 
Bringt gute Ergebnisse...

Autor: Matze (Gast)
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jetzt mal ganz kurz,
wasss ???
ich kann mir das jetzt nicht vorstellen



ich tue immer bloß schlau,   nur mal als Randbemerkung

Autor: Dieter Werner (dds5)
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Der Eingangswiderstand der Schaltung sollte keine große Rolle spielen, 
da TE (ausser Mantel-TE) einen Quellwiderstand von < 20 Ohm haben.

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Siehe auch AN684 und AN844 von Microchip. Da steht quasi alles fertig 
drin.
Wir haben hier Typ K TEs und setzen den AD595 ein. Ist nicht gerade 
billig das Teil, aber hat alles fertig drin und ist fertig abgeglichen.

Autor: Matze (Gast)
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Ist zwar doof, aber ich brauche den Spaß für R-Typ TE

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Ne,
AN684 und AN884 sind nicht doof !
Da wird auch Typ R abgehandelt.
Ich habe den Thread schon richtig gelesen !

Autor: Matze (Gast)
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ist ja nicht wahr

was gibt so en Ding denn aus


Ich hab zwar jetzt im Sinne der Facharbeit damit abgeschlossen, habe 
aber dies auch schon für die Zukunft schon wieder aufgebrummt gekriegt.


Die Temperaturmessung brauche ich ja nur um einen Kurzluss zu erkennen.
Ich stecke das Gerät an und fahre mit ner Heizung über den Fühler // 
springt das richtige TE am richtigen Ort an.

Nu hab ich auch nen Gedanken in Kopf schweben, dass ich nen 
Spike-Generator nehme einen Impuls in die Leitung schieße und am anderen 
Ende irgendwas zum Auswerten dranhänge. Dann kann ich ja die Verzögerung 
messen.


Sollte ich jetzt gequirlte Schhh -Mist- reden, liegt dass an der Uhrzeit 
(so große Zahlen verwirren mich immer)

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