Hallo,
ich möchte mit Hilfe von NTC eine Temperatur in einem Prozess messen,
die stark variiert (120-240 °C).Ausgewertet wird über ein Arduino. Ich
habe noch mehrere NTC 3950 100 kΩ rumliegen und habe einfach mal einen
470 Ohm Vorwiderstand eingebaut (entspricht dem NTC bei 200°C). Bei
diesen 200°C habe ich jetzt natürlich eine gute Genauigkeit, darunter
ist diese aber deutlich geringer. Auch finde ich es schade, dass ich die
Temperatur zu Beginn überhaupt nicht präzise messen kann (20-50°C), da
werden mir dann oft -273,15°C angezeigt, da der Vorwiderstand da
natürlich kaum eine Relevanz mehr hat und fast die gesamte Spannung am
NTC abfällt.
Ich hatte mir überlegt ein Netzwerk mit jeweils anderen Vorwiderständen
einzusetzen und dann im entsprechenden Temperaturbereich auf den
richtigen Vorwiderstand zurückzugreifen. Aber ideal ist das ja auch
nicht gerade. Würde es sich empfehlen, auf einen NTC zurückzugreifen,
dessen Widerstandswert je nach Temperatur nicht so starke Veränderungen
aufweist, wie mein jetziger?
Wie lösen das denn z.B. 3D-Drucker? Denn soweit ich weiß, können diese
nahezu immer eine recht gute Angabe liefern, verbaut sind aber glaub ich
ähnliche NTC.
Danke schon mal.
Gruß,
MS
Dann würde ich an deiner Stelle schauen, welchen Vorwiderstand die
3D-Leute benutzen. Vermutlich keinen 200 Ohm.
Bereichsspreizung geht wie von dir vermutet.
MS schrieb:> auf einen NTC zurückzugreifen,> dessen Widerstandswert je nach Temperatur nicht so starke Veränderungen> aufweist
Ja, optimal wäre ein NTC der seinen Widerstand Garnicht verändert!
(SCNR)
Ein normaler NTC geht mit Glueck auf 150 Grad. Es mag welche mit Glas
drum geben, die hoeher gehen. Ich wuerd eher ein Thermoelement
einsetzen.
Was sind die Genauigkeitsanforderunegn ? Und welche Aufloesung sollte es
sein ?
Max M. schrieb:> Ja, optimal wäre ein NTC der seinen Widerstand Garnicht verändert!
Ich kriege mich vor Lachen gar nicht mehr ein. Der war gut.
Jetzt ist G. schrieb:> Was sind die Genauigkeitsanforderunegn ? Und welche Aufloesung sollte es> sein ?
+- Messbereich s.o. und Auflösung ca. 1°C im schlechtesten Fall wäre
schön.
Es muss nicht super genau sein, aber die jetzige Lösung ist irgendwie
unschön.
Die NTC-Kennlinie kann man relativ einfach linearisieren, mit einem
Vorwiderstand und einem Parallelwiderstand.
Suche mal danach, es wurde viel dazu geschrieben.
Für schnelle Temperaturerfassung braucht man kleine NTC-Pillen.
Kann man z.B. an der beheizten Fixierwalze eines Kopierers oder
Laserdruckers finden. Als Schutzrohr ist ein Schmelzpunktröhrchen wegen
der kleinen Masse gut geeignet.
Gruß - Werner
hinz schrieb:> Das sind schon ganz ordentliche Ansprüche!
Dessen war ich mir nicht bewusst :D
Werner H. schrieb:> Die NTC-Kennlinie kann man relativ einfach linearisieren, mit> einem> Vorwiderstand und einem Parallelwiderstand.> Suche mal danach, es wurde viel dazu geschrieben.>> Für schnelle Temperaturerfassung braucht man kleine NTC-Pillen.> Kann man z.B. an der beheizten Fixierwalze eines Kopierers oder> Laserdruckers finden. Als Schutzrohr ist ein Schmelzpunktröhrchen wegen> der kleinen Masse gut geeignet.
Alles klar, dann mal ich mich mal ans Recherchieren.
Danke soweit
* Widerstand zu Temperatur umrechnung in software, warum soll man das
ueberhaupt in HW machen ?
* Wenn ich es gut erinnere, kann man mit Arduino den ADC ueber 5V
bereich ODER 1V bereich benutzen. So kannst du schon bei hohere
temperature faktor 5 besser messen
* Benutze mehrere ADC samples oder running average um hoehere ADC
resolution zu bekommen
* Mach dir ein Excel sheet zum berechnen/testen und ein gefuehl zu
bekommen was in deinen fall der optimalen pullup ist.
Ein NTC ist auf jeder skala und jedem Bereich nictlinear. Aber trotzdem
mathematisch sehr gut beschrieben. Eine kleine Rechnung mit einer
Exponentialfunktion macht das gut. Ich verwende jeweils die EPCOS
B57861 S103 F40, ein kleiner Epoxytropfen mit 2mm durchmesser. Der hat
eine Genauigkeit von 1%. Und kostet um die 1.70 Euro.
Dieter W. schrieb:> KTY84 können den Temperaturbereich ab aber die Absolutgenauigkeit> ist> nicht besonders.
und sind zudem keine NTC, sondern PTC.
Restbestände kann man noch gelegentlich kaufen.
MS schrieb:> Ich> habe noch mehrere NTC 3950 100 kΩ rumliegen und habe einfach mal einen> 470 Ohm Vorwiderstand eingebaut
Statt Widerstand eine Konstantstromquelle ala LM334 nehmen?
MfG Klaus
Ein Konstantstromquelle ist immer schlechter wie ein Referenzwiderstand.
Denn die hat noch ein Eigenverhalten, das ein Referenzwiderstand nicht
hat.
Der Widerstandsteiler aus NTC & Referenzwiderstand with ratiometrisch
gespiesen. Bei NTC's hat man den Vorteil, keine 4 Leitermessung zu
benoetigen. Die Kabel haben einen verschwindend kleinen Beitrag zum
Widerstand.
Jetzt ist G. schrieb:> Ein Konstantstromquelle ist immer schlechter wie ein Referenzwiderstand.
Die Stromquelle beinhaltet doch zwangsläufig einen Referenzwiderstand.
Zudem hat eine Stromspeisung den Vorteil, dass die Ausgangsspannung sich
linear mit dem Widerstand ändert.
> Zudem hat eine Stromspeisung den Vorteil, dass die Ausgangsspannung sich
linear mit dem Widerstand ändert.
Das bringt exakt gar nichts. Denn rechnen muss man sowieso. Man hat
einfach einen OpAmp mehr verbraten.
Jetzt ist G. schrieb:> Man hat> einfach einen OpAmp mehr verbraten.
Und zusätzliche Fehler drin.
Offsetfehlerdrift, Nichtideales Verhalten des OPs, ...
Der Andere schrieb:> Jetzt ist G. schrieb:>> Man hat>> einfach einen OpAmp mehr verbraten.>> Und zusätzliche Fehler drin.> Offsetfehlerdrift, Nichtideales Verhalten des OPs, ...
Ähm, ihr wollt mir nun bei einer Messung mit einem ADC im Arduino
erzählen, dass man da keinen OP nehmen kann dessen Fehler um
Größenordnungen kleiner sind als die des ADC?
Rechne das doch mal vor.
Zudem ist die Schaltung super simpel. Ein OP und ein Widerstand.
Jetzt ist G. schrieb:> Und noch simpler ist... kein OpAmp und ein Widerstand. Pffft...
Das stimmt natürlich :)
Hat es mal jemand durchgerechnet womit man die besseren Ergebnisse
erzielen kann? Spannungsteiler oder Stromquelle? Man ist durch den ADC
ja schon relativ begrenzt.
Jetzt ist G. schrieb:> Bei wie vielen Bit ? Denn man kann den AVR auch mit 13 bit laufenlassen
Das Ding hat so schon +/-2LSB Accuracy und 0.5LSB INL. Da kannst Du das
Rauschen vielleicht noch etwas drücken, aber genauer wird es auch nicht.
Philipp C. schrieb:> Hat es mal jemand durchgerechnet womit man die besseren Ergebnisse> erzielen kann? Spannungsteiler oder Stromquelle?
Mit ner Stromquelle ist die Auflösung über den ganzen Bereich gleich
groß, beim Spannungsteiler drängelt sich das an einem Ende.
MS schrieb:> Auch finde ich es schade, dass ich die> Temperatur zu Beginn überhaupt nicht präzise messen kann (20-50°C), da> werden mir dann oft -273,15°C angezeigt, da der Vorwiderstand da> natürlich kaum eine Relevanz mehr hat und fast die gesamte Spannung am> NTC abfällt.
MfG Klaus
Klaus schrieb:> Mit ner Stromquelle ist die Auflösung über den ganzen Bereich gleich> groß, beim Spannungsteiler drängelt sich das an einem Ende.
Ja, allerdings ist der NTC auch nicht-linear.
Philipp C. schrieb:> Ja, allerdings ist der NTC auch nicht-linear.
Na dann schau dir mal die Spannungskurve bei einem variablen Widerstand
mit festem Vorwiderstand an. Dagegen ist ein NTC ein Muster an
Linearität.
MfG Klaus
Klaus schrieb:> Na dann schau dir mal die Spannungskurve bei einem variablen Widerstand> mit festem Vorwiderstand an. Dagegen ist ein NTC ein Muster an> Linearität.
Die Frage war ja, ob man bei geschickt gewähltem Vorwiderstand hier ggf.
etwas gewinnen kann.
Klaus schrieb:> Na dann schau dir mal die Spannungskurve bei einem variablen Widerstand> mit festem Vorwiderstand an.
Ok, ist hiermit geschehen (siehe Anhang).
Beide Kurven gelten für einen NTC mit den oben genannten nominellen
Parametern (100kOhm bei 25°C, B=3950K über den betrachteten
Temperaturbereich). Die x-Achse zeigt die Temperatur in K (400K-520K
entsprechen ungefähr dem oben genannten Messbereich 120°C-240°C). Die
y-Achse zeigt die Ausgangsspannung in V.
Links hängt der NTC an einer Konstantstromquelle von 1,3mA. Der Strom
wurde so gewählt, dass der volle Spannungsbereich abgedeckt wird (ohne
zu berücksichtigen, dass die Stromquelle kaum bis an die Versorgung ran
arbeiten wird). Man bekommt die typische, exponentiell fallende
NTC-Kennlinie. Bei 120°C (~400 K) ist die Kurve rund 16 so steil wie bei
240°C (~520K), dementsprechend varriert die Auflösung um diesen Faktor
16. (Zwischen -120mV/K und -7mV/K).
Rechts ist die Kurve für einen Spannungsteiler aus NTC und einem fixen
800Ohm Widerstand gezeigt. Der Spannungsbereich ist zwar nicht ganz so
gut ausgenutzt wie bei der Konstantstromquelle. Dafür ist die Kennlinie
wesentlich linearer, die Auflösung wesentlich gleichmäßiger (zwischen
23mV/K in der Mitte des Messbereichs und 16mV/K an den Rändern).
Wenn man aber wirklich nicht nur den Bereich von 120°C bis 240°C
abdecken sondern auch schon bei 20°C einen vernünftigen Wert haben
möchte, würde ich mich der oben schon gemachten Empfehlung anschließen,
einen PTC-Thermistor zu verwenden (z.B. den von Hinz empfohlenen
Pt1000).
Achim S. schrieb:> Wenn man aber wirklich nicht nur den Bereich von 120°C bis 240°C> abdecken sondern auch schon bei 20°C einen vernünftigen Wert haben> möchte, würde ich mich der oben schon gemachten Empfehlung anschließen,> einen PTC-Thermistor zu verwenden (z.B. den von Hinz empfohlenen> Pt1000).
Und dafür gibts dann den MAX31865, auch schon fertig aufgebaut beim
Freundlichen.
