Hallo zusammen,
ich habe folgendes Problem. Ich muss die Temperaturen in einer 25-
dicken Betondecke mittels Sensoren in 4 Punkten messen. Die Betonplatten
werden zuerst eingebohrt, dann werden die Fühler hineingelegt und
einbetoniert. Der Abstand zwischen die Messstelle und den Datenlogger
ist 16m. Ich dachte, dass ich die Temperatur mit PT100 - Fühler messen
kann, aber das wird leider nicht funktionieren, da diese Fühler bei
langer Anschlussleitung nachteilig sind.
Welche Fühler eignen sich für diese Situation am besten-Thermoelemente,
Thermistoren oder Widerstandssensoren bzw. mit welchen werde ich
zuverlässige Daten bekommen?
Was ist eure Meinung nach und was würdet ihr empfehlen?
Natuerlich kann man PT100 verwenden. allerdings als Vierleitermessung.
Besser waere allenfalls PT1000. Oder falls nicht absolute Genauigkeit
noetig ist. Wenn zB 0.1 Grad offset zulaessig ist, auch NTC.
Falls Langzeitstabilitaet uns absolute Genauigkeit wichtig ist, wuerd
ich PT1000 nehmen. Sonst NTC.
Oder ein Messwertaufnehmer direkt an den Sensoren, der dann die Daten
über ein geeignetes Protokoll an den Master, der 16m entfernt ist
übertägt.
Kristina V. schrieb:> Welche Fühler eignen sich für diese Situation am besten-Thermoelemente,> Thermistoren oder Widerstandssensoren bzw. mit welchen werde ich> zuverlässige Daten bekommen?
Fühler, die eine Zulassung zum Einbetonieren haben.
Siebzehn Für Fuenfzehn schrieb:> Falls Langzeitstabilitaet uns absolute Genauigkeit wichtig ist, wuerd> ich PT1000 nehmen.
Ich eher PT100. Die sind mechanisch stabiler (dickerer Draht).
Hallo Kristina,
nachdem die Sensoren einbetoniert werden, fällt ein "schnell mal den
Sensor wechseln" aus. Deshalb würde ich auf Halbleitersensoren und
solche mit Fragwürdiger Kontaktierung verzichten. Bleiben meiner Meinung
nach PT100/1000, oder Thermoelemente.
Wenn die Genauigkeit (1 Nachkommastelle) im Vordergrund steht, würde ich
PTs in 3- oder 4-Leitertechnik bevorzugen. Ist die Langlebigkeit
wichtiger, dann geschützte Thermoelemente (Keramikhülle oder ähnliches).
Viel Erfolg. Tom
Der Beton wird ja nicht so spontan seine Temperatur ändern.
Kann man nicht ein Leerrohr mit Kupferhülse (eventuell noch gefüllt mit
wärmeleitpaste) verwenden? Dort kann man den Sensor auch mal Austauschen
ohne gleiche die Fahrbahn neu aufzufräßen.
Alex W. schrieb:> Wie genau muss das Messergebnis sein? Reichen 1Wire?
Die Frage ist falsch gestellt. ds18b20 haben eine Genauigkeit von nahezu
1/10 Grad. - Abgeglichen mit Wärmemengenzähler-"Hochpräzisions"sensor -
Das muss man mit analog-Sensoren erstmal hinbekommen. Bei dem hier zu
betreibenden Aufwand sollten je Bohrung mindestens 2 Sensoren
einbetoniert werden. Davon ein 1Wire. Man kann dann relativ sicher,
sein, dass der ow-Sensor mit wenig Aufwand genaue Ergebnisse liefert.
Hallo Kristina,
ich habe über dein Problem noch etwas nachgedacht. Eigentlich kommen als
Kontaktsensoren nur Thermoelemente in Frage. Die Bedingungen am Messort
sind recht rauh. Da kommt es zu ständigen Vibrationen durch die schweren
LKW's. Die Feuchte und Temperatur ändern sich in einem weiten Bereich.
Im Sommer geschätzt bis zu 70°C, im Winter bis -30°C. Da muß ein Sensor
robust sein, wie ein Thermoelement. Im Unterschied zu anderen Sensoren
hat das Thermoelement, am Messpunkt, nur eine Kontaktstelle (und die ist
geschweißt) - alle anderen Sensoren haben mindestens Zwei.
Aber da gibt es noch eine andere Möglichkeit, Infrarotthermometer,
welche an der Anzeigebrücke montiert werden. Je nach Optik und Abstand
ergeben sich relativ großflächige Messflecke, zur Erfassung der
Oberflächentemperatur. Messflecke von 0,5-1m² geben vermutlich einen
guten Durchschnitt der Fahrbahntemperatur. Zum reinigen und Austausch
wären sie leicht zugänglich!
Ist nur so eine Idee, aber ich denke auf Dauer kostengünstiger als
einbetonierte Sensoren.
Gruß. Tom
Spannendes Projekt.
Wahrscheinlich treten trotz Beton eine Reihe von mechanischen
Belastungen auf. Daher würde ich mir auch Gedanken über eine flexible
Kabelführung machen.
Beton ist auch chemisch aggressiv, d.h. die Kontakte/Kabel müssen
entsprechend geschützt werden.
Vielleicht ist das hier hilfreich:
http://vzb.baw.de/publikationen.php?file=mitteilungsblaetter/0/mb68_Hamfler.pdf
Hallo Kristina,
zur Information hier noch ein Link zu einem Hersteller, dessen Produkte
auch in der Automobilindustrie benutzt werden.
http://www.optris.com/infrared-thermometers
Die gibt es mit Lichtwellenleiter zur Optik. So kann die Elektronik
geschützt, in einem gewissen Abstand, verbaut sein.
Gruß. Tom
TomA schrieb:> Aber da gibt es noch eine andere Möglichkeit, Infrarotthermometer,> welche an der Anzeigebrücke montiert werden.
Da kommt es sehr drauf an, ob die Oberflächenerwärmung, z.B. auf Grund
von solarer Einstrahlung oder die Temperatur im Inneren der Betonschicht
gemessen werden soll.
Die IR Messung kann ggf. auch gestört werden, etwa durch Nebel oder
Schmutz am Sensor. Auch ist die Genauigkeit oft nicht so gut.
Die passende Wahl ist schon PT100 mit 3 oder 4 Leitern oder auf PT1000,
was auch noch als 2 Leiteranschluss gehen kann. Der Nachteil ist ggf.
das die Sensoren (mit Schutz) eher etwas größer sind. Für eine wirklich
lokale Messung gäbe es Mantelthermoelemente - da ist es aber nicht ganz
trivial sehr genau zu messen.
Der Platz so Dicht an der Schilderbrücke ist auch nicht so Ideal da hat
man wohl zeitweise Schatten.
grundschüler schrieb:> Alex W. schrieb:>> Wie genau muss das Messergebnis sein? Reichen 1Wire?>> Die Frage ist falsch gestellt. ds18b20 haben eine Genauigkeit von nahezu> 1/10 Grad. -
Da meint der Hersteller zwar was anderes, aber gut...
Welche Temperatur(bereiche)?
Gibt's die Teile passend für die Aufgabe?
Gibt's damit, falls es diese Teile irgendwo passend z.B. mit
Mantel/vergossen etc.pp gibt, Langzeiterfahrungen?
Hat jemand überhaupt mal irgendwelche Langzeitmessungen mit dem DS
gemacht?
> Abgeglichen mit Wärmemengenzähler-"Hochpräzisions"sensor -
Test Accuracy Ratio mindestens 1:4? War also die Genauigkeit des
Vergleichsgerätes besser als 0.025 K?
Wie gemessen? Versuchsaufbau?
Ansonsten kann ich mich TomA nur anschließen: Würde auch Thermoelemente
nehmen (wie es bspw. beim Gießen von Beton gemacht wird, um die
Festigkeit zu bestimmen. Stichwort: Betonreife): Robust,
Langzeiterfahrungen mit div. Fühler-/Sensorkonstruktionen unter
unterschiedlichsten Bedingungen vorhanden usw.
Hallo,
Vielen Dank für alle Antworten und für die Ideen!!
Die Messgenauigkeit muss zwischen 0,1 und 0,5°C sein. Wir brauchen Daten
für ein ganzes Jahr und die Temperatur wird jede Stunde gemessen. Ja,
die Bedingungen sind rauh und die Langlebigkeit ist dabei auch sehr
wichtig. Das alles macht die Entscheidung so schwer.
Wir haben schon Erfahrung mit PT100 Fühler auf Asphaltstraßen, sie
funktionieren perfekt bei kurzen Anschlussleitungen (bis 3 m).
Das Grundproblem hier ist die Länge der Leitung.
Was würdet ihr für diese zwei Thermoelemente sagen?
http://www.omega.de/pptst/HJMTSS.htmlhttp://www.omega.de/pptst/HSTC.html
LG,Kristina
Kristina V. schrieb:> Wir haben schon Erfahrung mit PT100 Fühler auf Asphaltstraßen, sie> funktionieren perfekt
Eben.
> Das Grundproblem hier ist die Länge der Leitung.
Nein. 4-Draht-Messung eliminiert die Leitungslänge. Nehmt eure bewährten
Pt100 und ein Auswertegerät, das 4-Draht-Messung erlaubt, das tun sogar
schon billige.
Kristina V. schrieb:> Was würdet ihr für diese zwei Thermoelemente sagen?
Bei Thermoelementen arbeitest du mit Spannungen typisch unter 1 mV. Das
möchte ich nicht zuverlässig über 16m übertragen müssen.
Georg
Kristina V. schrieb:> Die Messgenauigkeit muss zwischen 0,1 und 0,5°C sein. Wir brauchen Daten> für ein ganzes Jahr und die Temperatur wird jede Stunde gemessen.
Bis 0.5 Grad Toleranz würde ich auch eher zu DS18B20 nehmen.
Man kann ja vorher messen, wie eng einige zusammen passen.
Die sind, so meine ich, für diesen Zweck ideal.
Allein schon eine Alarmmeldung, die standardmäßig eingebaut ist, kann
dazu genutzt werden, um mögliche Fehler früh zu erkennen.
Da es eine Langzeitmessung ist, können die Werte aus allen Sensoren doch
wunderbar gemittelt werden. Dazu redundant ausgelegt, überwacht ein
zweiter Sensor immer den ersten.
Wenn dazu noch jede Minute gemessen wird, so kann man schon durch
Mitteln der Werte einen sehr engen Fehlerbereich bekommen.
Ich habe das mal mit einem geeichten Thermometer gemessen (allerdings
nicht Langzeit und wissenschaftlich) und ich habe die größte Abweichung
bei 16 Sensoren von 0,3 Grad gehabt.
Daher glaube ich, dass die Herstellerangabe (0,5 Grad Genauigkeit im
Maximum) schon stimmt.
Bei der DHL haben die solche Plastikschläuche (weiß gar nicht genau wozu
die sind), da passen die wunderbar rein und mit Silikon gefüllt, sind
die auch Wasserdicht. Außerdem gibt es die schon in robusten
Metallgehäusen.
Wenn ich das machen müsste, würde ich das so machen.
Ein paar details :
Thermoelemente koennen auch kaputtgehen. Und die mV von Thermoelementen
koennen sehr gut verarbeitet werden denn die Quelle ist niederohmig. Das
Kabel verdrillt.
Fuer das Eingiessen in Beton muss man eh Sensoren mit Mantelrohr
verwenden. das kann man zB bei einem PT-Widerstand selbst machen. Irgend
eine Schmiere rein und mit Silikon abdichten
Mit einer analogen Messung bekommt man locker die Aufloesung einer
digitalen Messung. Fuer die Genauigkeit muss man sich etwas anstrengen.
Ich werfe mal den Sensor "SMT160-30" ein.
http://www.smartec-sensors.com/de/produkte/temperatur-de.htmlhttp://www.smartec-sensors.com/assets/files/pdf/sensors/SMT16030N.pdf
Es gibt auch 'ne Ausführung in Edelstahlrohr mit 5 m Kabel dran,
SMTRVS1801 .
Oder man baut die Ausführung TO-18 bzw. "HEMP housing" selbst in Rohr
ein.
Vorteil: Digitaler Ausgang, PWM. Kann auch nach den 5 m Länge über
Buffer (Bustreiber 74AC125 etc.) leicht verlängert werden (z.B. Einbau
Buffer mit 5 Volt Regler vorort am Straßenrand; Zuführung Spannung
dorthin dann 12 V). Dann kann die Anschlußlänge zur Auswertung fast
beliebig lang werden.
Weiterer Vorteil: Digitaler Mux an Auswerteeinheit kann 8, 16 oder
gewünscht viele Sensoren einfach nacheinander durchschalten (74HC151).
Nachteil: PWM Signal muß ordentlich "ausgezählt" werden, da auch
Basisfrequenz variabel ist.
Gibt aber auch HW des Herstellers (Auswerteeinheit, Umsetzung aus
RS232).
Gruss
Arc Net schrieb:> Test Accuracy Ratio mindestens 1:4?
ich habe 18Stück ds1820 seit Jahren im Einsatz. die messen 1x pro
Minute. Die Messung wird alle 6Minuten als Graph aufgezeichnet.
Abweichungen von 1/10° wären als Sprung im Graph deutlich erkennbar. Der
Verlauf der diversen Graphen ist absolut linear. Es gibt keine Sprünge,
die auf Messfehler schließen lassen. Die relative Genauigkeit dieser
Sensoren liegt demnach bei der Auflösung von 0,1°C.
Ich kann zur Genauigkeit des Sensors des geeichten Wärmemengenzählers
nichts sagen. Da wir im Land der 100.000 Vorschriften leben, kann man
das sicher irgendwo nachlesen. Ich habe Anlegefühler an einer isolierten
Heizungsleitung. Im kalten Zustand dürften das identische Temperaturen
sein. Die gemessenen Temperaturen waren bis auf 1/10° identisch. Für
mich spricht das dafür, dass die Genauigkeit auch der absoluten
Temperatur deutlich größer als 0,5° ist.
Ich würde diese DS1820-Sensoren schon zum Abgleich der Analogsensoren
mit in die Bohrungen hineinpacken. Kosten in der vergossenen Ausführung
rund 5€/Stück.
Kristina V. schrieb:
> Wir haben schon Erfahrung mit PT100 Fühler auf Asphaltstraßen, sie> funktionieren perfekt
Dann würde ich definitiv wieder auf diese Technologie setzen, wenn
positive Erfahrungen damit bestehen.
Wie ja schon mehrfach gesagt wurde, wird durch die Vierleiter-Messung
die Leitungslänge quasi irrelevant.
Kristina V. schrieb:> Die Messgenauigkeit muss zwischen 0,1 und 0,5°C sein.
Das ist schon eine recht hohe Anforderung; entsprechende Meßgeräte
kann man aber kaufen, auch wenndie nicht ganz billigsein werden.
> Wir brauchen Daten> für ein ganzes Jahr und die Temperatur wird jede Stunde gemessen. Ja,> die Bedingungen sind rauh und die Langlebigkeit ist dabei auch sehr> wichtig.>> Wir haben schon Erfahrung mit PT100 Fühler auf Asphaltstraßen, sie> funktionieren perfekt bei kurzen Anschlussleitungen (bis 3 m).
PT100-Fühler werden in der Industrie häufig verwendet; auch mit
wesentlich grösseren Leitungslängen. (M.W. z.B. zu Hunderten an
Hochöfen) Voraussetzung ist natürlich ein Vierleiteranschluss
(notfalls Dreileiter, aber da sollte euch der Lieferant der
Elemente bessere Aujskünfte geben können.) vom Fühler bis zum
Meßgerät.
Gruss
Harald
Hallo Kristina,
wenn ihr schon gute Erfahrungen mit einem bestehenden System gemacht
habt, dann würde ich dabei bleiben. Ein System besteht aus mehr als nur
den Sensoren und mit einem anderen Sensor brauchst du auch andere
Messtechnik.
Da sich der PT100 bei euch bewährt hat, kann er doch bleiben? In drei-,
oder vierleiter-Technik wird die Kabellänge kompensiert und gut ist es.
Gruß. Tom
TomA schrieb:> wird die Kabellänge kompensiert und gut ist es.
Wenn man bedenkt, dass 16m auch eine schöne Antenne sind, so muß das
nicht an jedem Ort dieser Welt zuverlässig funktionieren.
Bei Thermoelementen sind die 0,1 - 0,5 Grad Genauigkeit eine
Herausforderung - nicht ganz unmöglich, aber doch mehr als die
Hersteller üblicherweise garantieren. Auch die Ref. Lötstelle muss da ja
noch einmal gemessen werden - da hat man üblicherweise auch so etwas wie
PT1000, NTCs oder Dioden als Sensor, nur halt direkt an der Schaltung.
Entsprechend hat das Thermoelement eher weniger Genauigkeit als direkt
ein PT100 öder ähnliches.
Man könnte ggf. auch 2 Sensortypen einbauen und parallel nutzen, wenn
die Mittel das erlauben - da hätte man dann ein Reserve bei einem
Ausfall.
Mit 4 (ggf. auch 3) Leitern sind längere Leitungen beim PT100 kein
Problem. Pt1000 geht auch mit 2 Leitern noch über 10-20 m (ggf. den
Widerstand der Leitung als Konstante berücksichtigen), das wird z.B.
Standardmäßig bei thermischen Solaranlagen auf dem Dach oder an
Heizungsanlagen genutzt. Bei der moderaten Temperatur macht es von der
Haltbarkeit wohl keinen Unterschied ob man Pt100 oder Pt1000 nimmt.
oszi40 schrieb:> Wenn man bedenkt, dass 16m auch eine schöne Antenne sind, so muß das> nicht an jedem Ort dieser Welt zuverlässig funktionieren.
Temperaturänderungen sind typisch sehr langsam. Störungen aber
eher hochfrequent. Deshalb kann man diese meist leicht per
Tiefpass ausfiltern.
Gruss
Harald
TomA schrieb:> wenn ihr schon gute Erfahrungen mit einem bestehenden System gemacht> habt, dann würde ich dabei bleiben. Ein System besteht aus mehr als nur> den Sensoren und mit einem anderen Sensor brauchst du auch andere> Messtechnik.>> Da sich der PT100 bei euch bewährt hat, kann er doch bleiben? In drei-,> oder vierleiter-Technik wird die Kabellänge kompensiert und gut ist es.>> Gruß. Tom
Dem würde ich mich anschließen.
Wenn es unbedingt was anderes sein soll, dann AD590 temp-abhängige
Konstantstromquelle. Leitungswiderstand fast beliebig. Muss aber glaub
ich abgeglichen werden. Habe seit 30 Jahren 8 Stück (B511 DDR-Nachbau)
ohne Ausfall im Einsatz. In Epoxidharz eingegossen.
grundschüler schrieb:> Es gibt keine Sprünge, die auf Messfehler schließen lassen. Die relative> Genauigkeit dieser Sensoren liegt demnach bei der Auflösung von 0,1°C.
Leider ist das Rauschen der DS18B20 deutlich kleiner als die
Quantisierungsstufen. Selbst in gut gemittelten Daten sieht man darum
eine Diskretisierung mit Stufen von 0,0625 K.
Kristina, hast du dich schon für irgendein Verfahren entschieden?
Wenn es nicht der DS18B20 ist, dann möchte ich dir vorschlagen trotzdem
die parallel zu betreiben.
Sollten die paar Euro nicht über sein, so spende ich dir die vier
Sensoren und auch den Arduino Nano dazu.
Hallo,
Wir haben uns für PT100, die unter dem Mantel eine Abschirmung haben und
für einen Datenerfassungsmodul (PT-104A) entschieden. Das wird als eine
Vierleiter-Messung funktionieren.
http://www.omega.de/pptst/PT-104A.html
Vielen Dank für eure Ideen und Ratschläge!!!
Kristina V. schrieb:> Wir haben uns für PT100, die unter dem Mantel eine Abschirmung haben und> für einen Datenerfassungsmodul (PT-104A) entschieden. Das wird als eine> Vierleiter-Messung funktionieren.
Ich denke, auf dieser Basis kann kaum noch etwas schief gehen.
Da Du aber Deine Fühler kaum austauschen kannst, würde ich
mindestens zwei pro Loch eingiessen. Vielleicht sogar von zwei
verschiedenen Herstellern. Ob Du beide anschliesst, oder den
zweiten einfach zur Reserve tot danebenliegen lässt, bleibt Dir
überlassen. Eine erhöhte Alterung aufgrund der Benutzung der
Fühler gibt es m.W. nicht.
Ich habe zwar auch schon Messungen mit PT100-Fühlern (bis in den
Millikelvinbereich) gemacht, aber das war drinnen mit jederzeit
austauschbaren Fühlern. Mit "Ausseneinsätzen" kenne ich mich nicht
aus. Deshalb wäre es nett, wenn Du in einem halben Jahr oder so
über Deine Erfahrungen mit dem "rauhen" Betrieb berichten könntest.
Gruss
Harald
Harald Wilhelms schrieb:> würde ich> mindestens zwei pro Loch eingiessen
Halte ich für eine gute Idee, wenn man die Kosten für einen Pt100
vergleicht mit denen für das Aufbrechen der Betondecke. Oder hat sich
die übliche Routine, dass man eine Strasse für jeden einzelnen Draht neu
aufreissen muss, auch im Abstand von wenigen Tagen, schon so
eingefressen?
Georg
Pete K. schrieb:> Die geplante Meßstelle liegt je nach Tageszeit im Schatten der> Schilderbrücke.> Das könnte die Ergebnisse verfälschen.
Das Wandern des Schattens der Schilderbrücke gibt recht gute Sprünge der
Bestrahlungsstärke, so dass sich Zeitkonstanten gut bestimmen lassen.
Das ist die Realität. Wie kommst du auf die Idee, dass da irgendetwas
verfälscht wird.
... und nachts liegen die Meßstellen sogar total im Erdschatten.
Georg schrieb:> Halte ich für eine gute Idee, wenn man die Kosten für einen Pt100> vergleicht mit denen für das Aufbrechen der Betondecke.
Ich halte es prinzipiell auch für eine gute Idee.
Wobei ich nicht davon ausgehe, dass man gleich die Decke aufreißen muss,
um den Fühler zu tauschen. Ein kleines Loch, wie es eine Bohrmaschine
macht, reicht da eigentlich aus ;-)
Aber dennoch: zweiten Fühler rein. Geht einer kaputt, braucht man nur
umklemmen und nicht bohren.
ich denke mal so:
Kristina hat eine Bachelorarbeit oder so etwas ähnliches und weiß
jetzt nicht genau, was zu tun ist...
Denn, wenn man mit solchen Dingen zu tun hat, müsste man schon wissen,
was zu tun ist und nicht ein Elektronik-Forum beauftragen, das Probleme
löst für den eigenen Beruf!
Nichts für ungut
Mani
Das Problem mit dem Schatten wird ggf. durch die 4 Sensoren gelöst, so
dass nie alle 4 im Schatten sind. ggf. passt es sogar, dass immer einer
im Schatten ist.
Ulrich H. schrieb:> Das Problem mit dem Schatten wird ggf. durch die 4 Sensoren gelöst, so> dass nie alle 4 im Schatten sind. ggf. passt es sogar, dass immer einer> im Schatten ist.
Wenn man keinen Schatten auf den Meßstellen haben wollte, würde man die
Kette wohl etwas südlich der Schilderbrücke einbauen.
Im Outdoor-Bereich (Gewitter) kommt eigentlich nur die robuste
PT100-Technik in Vierleitertechnik in Frage. Das Kabel erhält zusätzlich
einen Schirm, der mit dem Sensor einen kompletten Faraday-Käfig bildet
und auf der Auswertungseite geerdet wird.
Und natürlich pro Loch mit einem Reservemessfühler plus Reservekabel...
Skizze.jpg
(41 KB)
