Grüß euch,
jaja ich weiß, immer wieder das alte schon 1000mal durchgekaute thema,
trotzdem ein paar fragen :-):
Also ich möchte die Temperatur eines Wasserboilers mit einem bereits
montierten NTC (typ unbekannt) und einen ATMEGA 128 messen.
Nun hab ich schon hier im Forum gelesen, dass eine Konstantstromquelle
eigesetzt werden sollte.Habe auch ca. 1m Leitung zw. NTC und ADC-Eingang
des µC's. Wie sollte diese Stromquelle den aussehen? Hab bereits versch.
Varaiationen z.B. Transistor mit nem Emitterwiderstand und ne LED als
Referenzspannung
(http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/currled.htm) bis
hin bis hin zu FET als Konstantstromquelle.
Wenn ich nun die Schaltung im oben gen. link aufbaue (transe+led) muss
ich den NTC in die Kollektorleitung reingehängt oder. Welchen Strom
soll ich nun einstellen damit der NTC sicher funktiniert, viele meinen
1mA, aber der NTC hat bei 25°C ca. 10k d.h. mein Emitterwid. müsste ja
viel höher sein als der NTC-max. Wert, da kann ich aber keine 1mA mehr
zur verfügung stellen bei 5V Versorgung(RE>>RL)
Solche NTC's sind ja nun sehr nichtlinear, jetzt hab ich von der
Steinhart-hart gleichung gelesen--> 1/T=A+B*ln(R)+C*ln(R)³, wenn ich nun
3 referenz messungen z.B. bei 0°C, 25C und 90°C mache kann ich mir die
A,B,C Konstanten für das Polynom leicht ausrechnen (3 Gleichg. und 3
Unbekannte) und mich ziemlich genau der originalen NTC-Kennlinie
anzunähern, ist das so ok? Ein Vorwid. soll ja auch schon etwas
linearisieren, oder nur bei PTC's
?(http://www.sprut.de/electronic/temeratur/temp.htm#ptc)
Will halt eine ziemlich genaue messung machen und mir keine Störungen
durch Kabellängen (ca. 1m!!! antenne!!) usw. einfangen.
Bin euch für ein paar Tipps sehr dankbar !!!
mfg Manfred
Hallo Manfred,
ich habe ohne Konstantstromquelle mit
einem Lastwiderstand mit dem selben
Widerstandswert wie der NTC
(Metallfilm 1%) auch ganz gute
Ergebnisse erzielt.
Gruß Otto
Entscheidend ist die Genauigkeit der Konstantstromquelle zur Messung, da
damit die Genauigkeit steht oder fällt.
Dafür gibts einige spezielle ICs, eine einfache Schaltung nur mit
Transistoren würde ich nicht nehmen, die sind nicht so präzise. Es gibt
auch gute Varianten mit einem OPV und einer Referenzspannung.
Als Strom reicht eigentlich ein Wert von 0,1mA, da bei 10kOhm dann immer
noch 1V abfällt, was zur Messung reicht (Größenordnung ADC eines µCs).
Wenn man die Spannung dann über ein RC-Glied mit einer sehr niedrigen
Grenzfreuqenz filtert (großes R, großes C - R*C>100ms), dann hast du
keinerlei Probleme mit Störungen auf der Leitung.
Die Kurve eines NTC ist einigermaßen linear, bei Reichelt gibts zu den
angebotenen NTC ein Datenblatt, da ist eine allgemeine Gleichung für die
Kurve zu finden, die sollte auch für deinen einigermaßen genau sein:
http://www.reichelt.de/ACTION=7;LA=6;OPEN=1;INDEX=0;FILENAME=B400%252FNTC-02_Serie.pdf
Zur Sicherheit noch mal mit einem ausreichend genauen Thermometer einige
Temperaturen nachmessen.
Stromquelle macht nur Sinn bei linearen Fühlern, wenn man das Signal
direkt analog weiterverarbeiten möchte (PT100/PT1000 z.B.) NTC und PTCs
sind alles andere als linear, man muss also sowieso korrigieren.
Einfacher Spannungsteiler genügt völlig, den Rest macht die Software.
Hallo!
Dank euch für die tipps!
Also Konstantstromquelle keine gute Idee??
@Michael: Wie genau sollte die Schaltung mit OPV und Referenzspg. den
aussehen??
etwa so: http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/currop.htm
unter Kapitel 3 ist eine Schaltung mit OPV, Refernzspg. und Transistor
beschrieben.
Also Bandgapref.-diode besorgen und mit RE den Strom auf 0,1mA
einstellen. R3 ist bei mir dann halt der NTC Wid. oder? Spags.abfall
über NTC zum ADC-Eingang.
Es wird ja sicherlich schon fertige IC's geben die alles schon integr.
haben oder?
Hab keine Ahnung um welchen NTC es sich handelt. nix drauf abzulesen.
Ist die Variante mit Steinhart-hart prinzip. ok?? also mit 3
Referenzmessungen die Konstanten ausrechnnen , also R ausrechnen
(R=Uadc/Ikonst) in Gleichung einsetzen und T ausrechnen.
Um eine hohe genauigkeit der Wandlung zu erzielen sollte die Messspg.
den ganzen bereich der Refernzspg. des ADC's ausnutzen (2,56V) oder?
lg manfred
Ja, der Link ist das, was ich im Prinzip meine. Es geht aber bei
geringen Strömen auch einfacher - siehe Anhang.
Aber wie schon gesagt mit einem Spannungsteiler mit
Konstantspannungsquelle ist es einfacher, wenn man eh einen µC zur
Auswertung nimmt. Das rechnet man dann einfach dort wieder zurück.
Wenn möglich sollte man den Bereich des ADC schon ausnutzen, aber wie
genau willst du denn bitte messen?
Hallo Michael,
naja zweckmäßig wären 1°C genauigkeit ausreichend, mich würde aus
interesse und lerneffekt eine höhere genauigkeit interessieren als z.B.
auf 1/10 genau dabei kommt es halt drauf an um wieviel mV/K die Spannung
am ADC EIngang ändert. Wenn ich int. Ref. von 2.56V nehme kann ich eine
min. Spgs.-änderung von 2,5mV wahrnehmen und wenn ich den ADC Bereich
voll ausnutze also z.B. 0°C=0V und 100°C=2.55V hätte ich eine geuaigkeit
von 0,1°C.
Wenn ich eine einafche "konstant" Spgsquelle verwende wäre es dann nicht
sinvoll NTC und ADC-Referenz mit der selben Spgs.-quelle zu versorgen.
Wenn Schwankungen auftreten, würden die auf beiden Seiten d.h. auf NTC
und ADC wirken und man würde davon nix mitbekommen also z.B. 5V konst.
Spsgsquelle welche den NTC-Spagsteiler und die ext.Referenz des ADC's
versorgt. oder reicht es aus die Versorgung des µC mittels großen
LC-Filter zu "reinigen" um damit den NTC&ADC_Ref zu versorgen oder halt
nur den NTC und int. Referenz.
Was sollte ich sonst am besten für die separate konst.-spg. nehmen? nen
einf. spgsregler? 7805, LM317 ...
zum berechnen des Temp. würde ich die Steinhart-hart gleichung verwenden
wie oben schon erwähnt.
lg manfred
hallo nochmals,
habe diese schaltung gefunden:
http://www.umnicom.de/Elektronik/Mikrokontroller/Atmel/AtFan/AtFan.html
Ist nun die Berechnung mittels der NTC-Gleichung besser oder nach
Steinhart? Den serienwid. zum NTC muss ich in beiden Fällen gleich
berechnen oder also Rs=(Rm*(Ru+Ro)-2Ru*Ro)/(Ru+Ro-2Rm), wie auch imma
man auf die gleichung kommt, KEINE AHNUNG :-)
Probleme bereitet mir bei der NTC-Gleichung der B-Wert, habe kein
Datenblatt und keine sonstigen Typbezeichnungen des NTC's also
berechnung nach Gleichung :
http://www.umnicom.de/Elektronik/Schaltungssammlung/Temperatur/Ntc/Ntc.html,
könnte dann aber genauso die steinhart-hart-methode verwenden...
wofür genau ist eigentlich der Alpha-Wert und der Multiplikator der bei
manchen Datenblätter angegeben ist? Alpha ok für R=R0*(1+Alpha*DeltaT)
ist aber ja nur für nen linearen Fall.... und für was der multipikator??
vielleicht hat auch noch wer tipps bezüglich meines oberen beitrags !!
mfg manfred
Manfred,
die angegebene Gleichung R=R0*(1+Alpha*DeltaT ist fuer einen Platin
sensor. mit alpha 3.85e-3. Der Multiplikator R0 ist der Widerstand bei 0
Grad, oder so.
Fuer NTC, schau bei EPCOS nach NTC. Die Gleichung ist von der Form
RNTC(T):=RNTC(Tref)*exp(beta*((1/(T+273))-(1/(Tref+273))))
R
Hi rene,
ja das dachte ich mir schon mit der Gleichung. achso der multiplikator
isr der wid. bei einer best. Temp. im nachhinein eh klar wenn man sich
die formel anschaut ist eh nur ein multiplikator drinnen ausser DeltaT
:-).
Die NTC Formel hab ich eh schon von Epcos.
Also soll ich nun eine Konstante Spannungsquelle verwenden und einfach
einen Spannungsteiler aus NTC und Wid. den ich mir vorher
ausrechne:Rs=(Rm*(Ru+Ro)-2Ru*Ro)/(Ru+Ro-2Rm), ist das eigentlich so
exrem wichtig oder kann ich den Serienwid. willkürlich wählen halt so
das bei niedr. R_NTC kein zu hoher Strom durch NTC fließt???
Soll ich weiters nun die konst.Spannungsquelle mit NTC UND ADC_ref
Eingang des µC's verbinden sodass bei Schwankungen beide Potentiale um
den selben Betrag schwanken, oder nur mit dem SPags-teiler also die
int.Ref. von 2.56V benutzen??
mfg manfred
Manfred, den Serienwiderstand kann man waehlen. Eine kleine Rechnung,
zeigt, dass der Serienwiderstand gleich dem NTC bei der gewünschten
Temperatur, zb 10k bei 25 Grad, die maximale auflösung ergibt.
Ja, sicher, die radiometrische Messung ist gut. also 10k NTC & 10k an
die 5V des AVdd gleich ARef und die mitte an einen ADC. Mit Mitteln kann
man uebrigens 13 bit erreichen. Bei 256 Samples ergeben sich schon 4
bit, wovon 3 brauchbar sind.
rene
Hi Rene!
Alles klar, werd einfach mal ausprobieren mit frei gewählten Vorwid. und
ausgerechnetem, muss den Teilerverhältnis halt so hinbekommen das ich
den grossteil meiner Referenzspg. beantspruche um max. Genauigkeit zu
bekommen.optimal wäre 0°C=~0V und 100°C=ADC_Ref. Das werd ich aber nur
mit Brücke zum Abgleich und OPV hinbekommen...
manfred
@Rene: Was meinst du genau mit: Mit Mitteln kann
man uebrigens 13 bit erreichen. Bei 256 Samples ergeben sich schon 4
bit, wovon 3 brauchbar sin ???????
Ja, ich würde die Referenzspannung schon für beides nehmen, dann spielt
die Toleranz wirklich keine Rolle mehr. Dann könnte man sogar einfach
die Betriebsspannung nehmen und ein RC-Filter dahinter, damit Störungen
abgeblockt werden.
>Was meinst du genau mit: Mit Mitteln kann>man uebrigens 13 bit erreichen. Bei 256 Samples ergeben sich schon 4>bit, wovon 3 brauchbar sin ???????
Das ist Magie oder Maggi.
Viele Leute glauben, wenn man den Mittelwert aus x-beliebig vielen
Meßwerten bildet, dann eine höhere Genauigkeit zu erhalten: großer
Irrtum.
Einfacher ist es, mehr Nachkommastellen mit einem Zufallsgenerator zu
erzeugen. Die Aussagekraft ist diegleiche aber die Ergebnisse sind
schneller zu ermitteln.
hallo,
ok alles klar werd von der SPannungsversorgung des µC's nen
LC-Tiefpassfilter verwenden und auf AVCC und AREF gehen un Störungen zu
zu vermeiden. Die selbe Spg. speist dann meinen Spgsteiler bestehend aus
10k+Rntc. Am Ausgang noch einen RC-Tiefpass um eventuelle Störungen
entlang des Messkabels zu eleminieren und rein in den ADC_Eingang zum
wandeln, danach ADC-Wert ausrechnen-->R draus berechnen--> in Gleichung
einsetzen 1/T=A+B*ln(R)+C*ln(R)³ und T draus berechnen, alternativ geht
auch RNTC(T):=RNTC(Tref)*exp(beta*((1/(T+273))-(1/(Tref+273)))), alle
20ms mehrere messungen machen und mittelwert bilden.
mfg manfred
Die Genauigkeitserhöhung durch Mitteln ist keine Magie, hat aber gewisse
Randbedingungen. Vorbedingung ist ein gaussverteiltes Rauschen auf dem
Signal. Dann gewinnt man an Signal-to-Noise mit der Wurzel der Anzahl
Samples. Bei 256 Samples ist die Wurzel 16, wir gewinnen theoretisch
einen Faktor 16, entsprechend 4 bit. Ich hab einen Temperaturregler, der
laeuft so auf ein Bit von 13 bits genau.
Rene
@Rene: ähm versteh ich jetzt nicht ganz, wie auf 13Bit bei 8Bit
Auflösung?? in meinem fall hab ich einen 10Bit also 1024 samples, wie
kommt man da jetzt auf ein ergebnis höher 10bits????
manfred
Durch Mittelung, aber dabei muß man auch berücksichtigen, daß während
der Mittelung ein konstantes Signal anliegen muß, was sicher nie
wirklich der Fall ist, von daher ist die Aussage nicht sehr seriös.
Von 8 bit auf 13 bit is moeglicherweise etwas viel. Von 10 auf 13 geht.
Der Mega128 hat einen 10bit wandler. Ja, das Signal sollte konstant
sein. Ein Temperatursensor bringt das.
Rene
Der war gut: "Das ist seriös, das ist Praxis.
Das machen viele Firmen so"
Viele Firmen geben auch PMPO-Werte ihrer Lautsprecher und Verstärker an
- Praxis ist das auch, aber leider nicht seriös...
Sebastian hat durchaus Recht.
Die Mittelung über mehrere Messungen bildet von der Wirkung her
ansatzweise die Integration bei integrierenden Wandlern (Delta-Sigma)
nach.
Nicht von ungefähr haben diese integrierenden Bausteine locker 20 oder
24 Bit (zumindest Auflösung), mit SAR-Wandlern dagegen ist derzeit bei
18 Bit Ende der Fahnenstange.
Liebe Fans von Zufallszahlen:
Wie wollt Ihr die Linearität eines ADC verbessern ? Durch Rauschen,
durch Dividieren großer Zahlen ?
Wenn Firmen das so machen, zeigt es nur, daß dort ebenfalls Unverstand
regiert.
Die Mittelwertbildung bringt nur dann etwas, wenn der ADC bereits eine
hohe Grundgenauigkeit liefert. Das ist bei µP-internen Wandler nicht der
Fall.
G. Nicht schrieb:> Liebe Fans von Zufallszahlen:> Wie wollt Ihr die Linearität eines ADC verbessern ? Durch Rauschen,> durch Dividieren großer Zahlen ?> Wenn Firmen das so machen, zeigt es nur, daß dort ebenfalls Unverstand> regiert.>> Die Mittelwertbildung bringt nur dann etwas, wenn der ADC bereits eine> hohe Grundgenauigkeit liefert. Das ist bei µP-internen Wandler nicht der> Fall.
Lieber Herr Nicht,
schon mal was von Sigma-Delta-Modulation gehört? Vielleicht befassen Sie
sich mal mit den Grundlagen der Nachrichtentechnik/Signalverarbeitung,
bevor Sie hier alle Anderen als Unwissende bezeichnen!
