Temperatursensor mit einer großen Auflösung

Denke mal darüber nach, ob du die aufwändige Abdichtung gegen Wasser 
vermeiden kannst. Ich habe die Sensoren (LM234, 21Cent) außen an den 
Behälter geklebt und im Sensorbereich mit Schaumstoff isoliert. Der 
Sensor hat sehr schnell und sehr exakt die Temperatur des Wassers, da 
die Behälterwand durch die Isolierung die Temperatur des Wassers sehr 
gut leitet.

Die Genauigkeit hängt von dem Temperaturbereich ab. Bei 10Bit-ADC ergibt 
sich eine Auflösung=TempBereich/1024, das sind bei 100° ca. 0,1°. 
Natürlich musst du auch so gut kalibrieren können. Ich hatte die 
Schaltung dazu schon mal gezeigt: 
Beitrag "Schaltung zur Temperaturmessung"

Das Ich schrieb:
> Tag allerseits.
>
> Ich suche Temperatursensoren, welchen ich an einem AVR anschließen kann.
> Zwar bin ich auf diese Seite gestoßen:
> http://www.mikrocontroller.net/articles/Temperatursensor
> Jedoch waren mir die Aussagen etwas zuu pauschal.
>
> Wichtig wäre mir nur die Genauigkeit und der Preis sollte nicht
> 5 Euro pro Stück betragen, da 50 Stück benötigt werden.
> Zudem sollte es kein IC sein, da sich der Sensor im Wasser (bis ca 1bar)
> befinden wird, und ich aufwendige Bauformen nicht dicht bekomme.

Wozu brauchst Du eine hohe Auflösung? Viel wichtiger ist
die erreichbare Genauigkeit. Selbst mit billigen PT100-
Fühlern kannst Du eine Genauigkei im mK-Bereich erreichen.
Allerdings wird die dafür nötige Auswerteelektronik dann
etwas teurer als 5 EUR. Bevor Du Deine Forderungen nicht
etwas besser spezifizierst, kann man auch keine Hilfe geben.
Merke: Man misst nicht so genau wie möglich, sondern so genau
wie nötig.
Gruss
Harald

Na fein.

Ich beschreibe mein Vorhaben wohl etwas genauer.
Der Temperaturbereich liegt bei 0-15°C.
Mit den Sensoren möchte ich kleinststömungen im Wasser messen.
Fließendes Wasser kühlt schneller ab als stehendes.
Somit möchte ich ein Gerät bauen, welches den Zulauf eines Teiches etc. 
findet. Die Auflösung ist mir wichtig, da ich bei einer größeren 
Auflösung auch "feinere" Strömungen erfassen kann (diese Senken 
zeitweilig die Temperatur logischerweiße nur minimalst).

Ich hoffe, euch ist klarer was ich suche.

Das Ich schrieb:
> Na fein.
>
> Ich beschreibe mein Vorhaben wohl etwas genauer.
> Der Temperaturbereich liegt bei 0-15°C.
> Mit den Sensoren möchte ich kleinststömungen im Wasser messen.
> Fließendes Wasser kühlt schneller ab als stehendes.
> Somit möchte ich ein Gerät bauen, welches den Zulauf eines Teiches etc.
> findet. Die Auflösung ist mir wichtig, da ich bei einer größeren
> Auflösung auch "feinere" Strömungen erfassen kann (diese Senken
> zeitweilig die Temperatur logischerweiße nur minimalst).
>
> Ich hoffe, euch ist klarer was ich suche.

Nun, da brauchst Du wirklich eine hohe Auflösung. Bei dem
geringen Temperaturbereich würde ich irgendeinen Halbleiter-
Fühler, vielleicht auch einen NTC-Widedrstand nehmen. Da
hast Du einen hohen Umsetzungsfaktor: Temperatur zu Spannung.
Wenn ich das richtig sehe, müssen die Fühler sozusagen
vorgeheizt werden, damit Du Differenzierungen bei unter-
schiedlichen Strömungen bekommst. Wie stark, kann ich da
nicht sagen. Das musst Du schon selbst ausprobieren. Einen
Fühler solltest Du möglichst strömungsfrei montieren, um
eine Referenz für die Wassertemperatur zu haben. Misst Du
im Strömungskaanal oder in freier Natur.
Gruss
Harald

> Einen Fühler solltest Du möglichst strömungsfrei montieren

dann könnte man auch an eine Art Brückenschaltung denken und mit einem 
OPV die Brückenspannung messen. Die Auflösung könnte dadurch auf ein 
"beliebiges" Maß gesteigert werden
MfG

Danke für eure Antworten!

Das mit dem Termoelement klingt doch schonmal vielversprechend.
Sind die Typ-T Elemente nicht wohl die bessere Wahl?

Mist. Ich kann nichts editieren.
Naja, wenn ich ein Typ-K Termoelement nutze und diesen am
MAX6675 anschließe, hab ich nurnoch eine auflösung von 0.25°C.
Gibt es so ein IC nicht auch für den Typ-T?
Dieser ist doch feiner in der Auslösung. Oder verstehe ich da etwas 
falsch?

Dumme Frage: Willst du eine Temperatur mit hoher Auflösung messen, d.h. 
beispielsweise einfließendes Kaltwasser in einem stehenden Gewässer 
orten, oder willst du die Fließgeschwindigkeit über einen 
Abkühlungseffekt bestimmen?

Per Abkühlungseffekt.
Der Strom könnte sogar wärmer sein, kühlt den Sensor dennoch mehr ab als 
stehendes Gewässer.

Das Ich schrieb:
> Der Strom könnte sogar wärmer sein, kühlt den Sensor dennoch mehr ab als
> stehendes Gewässer.
Der Strom kühlt den Sensor nur ab, wenn er kälter als der Sensor ist.
Die Abkühlungsgeschwindigkeit hängt direkt vom (strömungsabhängigen) 
Wärmeübergangskoeefizienten und der Temperaturdifferenz ab. Um die 
Strömungsgeschwindigkeit zu messen, kann man z.B. den Sensor über einen 
Regelkreis dauernd auf eine konstante Temperaturdifferenz gegenüber der 
Umgebung aufheizen und die erforderliche Heizleistung messen.

Michel schrieb:
> .... Um die
> Strömungsgeschwindigkeit zu messen, kann man z.B. den Sensor über einen
> Regelkreis dauernd auf eine konstante Temperaturdifferenz gegenüber der
> Umgebung aufheizen und die erforderliche Heizleistung messen.

Hallo,

richtigerweise hast du den Fragesteller darauf hingewiesen, dass seine 
ursprüngliche Messmethode einfach auf einem Denkfehler beruht. Freuen 
wird er sich nicht darüber, wahrscheinlich wird dein Einwand einfach 
ignoriert - wer hält sich schon an physikalische Gesetze. Ich möchte 
aber noch ergänzen, dass deine Methode so auch nicht geht, weil der 
Vergleichswert fehlt - man wird wohl 2 absolut gleichlaufende Fühler 
verwenden müssen, einer geheizt, einer ungeheizt (das ist dann der 
Vergleichswert für unbewegte Flüssigkeit, auch wenn sie nicht unbewegt 
ist).

Gruss Reinhard

@Peter Dannegger

DU kennst aber den Unterschied zwischen Auflösung und Genauigkeit?
Die Meisten namenlosen Gesellen hier ja nicht, aber das kümmert mich 
auch nicht weiter.

Wenn man die Eigenerwärmung des Thermometers nutzen will, ist ein 
Thermoelement einfach nicht die richtige Wahl: man kann es kaum direkt 
heizen, und die Spannungen sind so klein das man es mit hoher Auflösung 
nicht leicht hat.  0,1 K an Auflösung sind noch nicht das Problem, 0,01 
K gehen mit Mühe, aber dannach wird es eng.  Da sind NTCs, PTCs oder 
auch einfach ein Diode einfacher, weil das Signal rund 50 mal größer 
ist.

Wenn man den Fühler schon heizen läßt, kann man es auch richtig machen, 
also ruhig auch mal 10-20 K über die Umgebung, dann ist die 
Vergleichsmessung mit dem 2. Sensor nicht mehr so wichtig.

> Freuen wird er sich nicht darüber, wahrscheinlich wird dein Einwand einfach
ignoriert - wer hält sich schon an physikalische Gesetze.

Was soll dieses dumme, pseudopsychologische gebrabbel?
Zuviel Dr. House geguckt?
Sowas kann ich ja garnicht ab.

> Wir wissen bisher ja immer noch nicht, welche Auflösung der OP wünscht.
"hoch" ist in keinster Weise eine brauchbare Angabe.

Doch, wurde bereits gesagt. So fein wie möglich, ohne dass ein Sensor 
5Euro überschreitet. Es soll erstmal eh nur ein PoC werden.

Das Ich schrieb:
> Was soll dieses dumme, pseudopsychologische gebrabbel?
> Zuviel Dr. House geguckt?
> Sowas kann ich ja garnicht ab.

Genau das meine ich. Ob deine Messmethode funktionieren kann, 
interessiert dich offenbar kein bisschen, aber Einwände sind auf jeden 
Fall unerwünscht. Also bau deinen Sensor, wahrscheinlich kannst du damit 
sogar Strömungen finden - aber das liegt daran, dass das zuströmende 
Wasser niemals die gleiche Temperatur wie das vorhandene hat, und hat 
mit der Strömung nicht das geringste zu tun. Der Sensor nimmt nämlich 
immer die Temperatur des umgebenden Wassers an, egal ob bewegt oder 
nicht, bei Strömung nur schneller. Aber was soll's, wir reden hier ja eh 
an eine Mauer.

Gruss Reinhard

Ulrich schrieb:
> Wenn man den Fühler schon heizen läßt, kann man es auch richtig machen,
> also ruhig auch mal 10-20 K über die Umgebung, dann ist die
> Vergleichsmessung mit dem 2. Sensor nicht mehr so wichtig.

ketzerische Gegenfrage: wenn du 20 K über Umgebungstemperatur aufheizst 
(die dir ja nicht bekannt ist), wozu brauchst du dann 0,1K Auflösung?

Gruss Reinhard

>Genau das meine ich. Ob deine Messmethode funktionieren kann,
>interessiert dich offenbar kein bisschen, aber Einwände sind auf jeden
>Fall unerwünscht.

Stellst du dich gerade dumm und dämlich?
Das ich mich gegen Einwände streube hast DU gesagt.
Ich sammel gerade Informationen und selektier einfach noch garnicht aus.
Du hast mir doch einfach unterstellt, ich würde die hinweiße ignorieren 
(obwohl ich noch garkeine Möglichkeit hatte darauf zu antworten - einige 
hier müssen wohl doch arbeiten), daraufhin sagte ich dir, dass ich deine 
Unterstellung unverschämt finde, weil du mich überhaupt nicht kennst und 
darauf antwortest du "Genau das meine ich"?
Es ist unverschämt von dir zu meinen vorraussagen zu können, wie und was 
ich mache. Entweder lässt du diese Art oder schreibst einfach nicht mehr 
in mein Topic.

Unfassbar anmaßend einfach ...

Reinhard Kern schrieb:
> Ich möchte
> aber noch ergänzen, dass deine Methode so auch nicht geht, weil der
> Vergleichswert fehlt

Ich habs nicht extra hingeschrieben, weil das Regeln der 
Differenztemperatur natürlich impliziert, dass man zwei Sensoren hat, 
einen beheizten und einen für die Umgebung.
;-)

> Wer mir sowas ins Pflichtenheft schreibt, dem hau ich das links und
rechts um die Ohren.

Ja, was bringt aber eine genauere aussage?
0,05K wäre gut. 0,01K wäre super.

Das Ich schrieb:
> Ja, was bringt aber eine genauere aussage?
> 0,05K wäre gut. 0,01K wäre super.

Dann braucht man schon mal nicht nach mK zu suchen. Ist doch 'ne 
Aussage.

Das Ich schrieb:
> Danke für eure Antworten!
>
> Das mit dem Termoelement klingt doch schonmal vielversprechend.
> Sind die Typ-T Elemente nicht wohl die bessere Wahl?

Thermoelemente sind für geringe Temperaturunterschiede und
hoher Auflösung eher nicht geeignet. M.E. sollten sich z.B.
Sensoren für Fieberthermometer eignen. Dort bekommt man auch
eine hohe Auflösung (10mK) bei eher geringem Aufwand. Da diese
Sensoren für Deinen gewünschten Temperaturbereich aber nicht
spezifiziert sind, musst Du möglicherweise jeden einzelnen
ausmessen. Unabhängig davon musst Du dann auch noch den
Umsetzungsfaktor Temperaturdifferenz zu Strömungsgeschwindigkeit
festlegen. Dazu wirst wohl einen Strömungskanal mit einstellbarer 
Strömungsgeschwindigkeit brauchen.
Gruss
Harald

Harald Wilhelms schrieb:
> Unabhängig davon musst Du dann auch noch den Umsetzungsfaktor
> Temperaturdifferenz zu Strömungsgeschwindigkeit festlegen.

Der läßt sich nicht frei festlegen. Man kann ihn nur ausmessen und 
nehmen wie er ist.

Wenn man mit dem Thermoelement eine hohe Auflösung haben will, bekommt 
man Probleme mit dem Rauschen des Verstärkers.  Ein Verstärker mit 0,4 
µV an Rauschen für den Frequenzbereich 0.1 Hz bis 10 Hz ist schon 
relativ gut (etwas besser als der OP07). Das wären dann bei 40 µV/K 
gerade einmal 0.01 K an rauschbegrenzter Auflösung.  Der AD Wandler kann 
ggf. mehr, aber das geht dann im Rauschen unter.

Die geringe Größe des Thermoelements kann man auch nicht nutzen, weil 
man noch einen Heizer dazu braucht.

In einer Brückenschaltung bekommt auch für Widerstandssensoren eine 
empfindliche Messung der Differenz hin.

So ins Blaue hinein überlegt:

- eine Heizquell
- eine Temperaturmessung
- möglichst wenig Aufwand pro Stelle

wie wärs da einfach mit einem PT100?

Die Eigenerwärmung nutzen um den Sensor auf eine bestimmte Temperatur zu 
heizen. Die dafür benötigte Leistung ist ja gleich der Wärmeabstrahlung 
des Sensors ins Wasser. Daher ist die Kühlfähigkeit (abhängig von 
Strömungsgeschwindigkeit) proportional zur reingesteckten Leistung.

Hab ich irgendwo Denkfehler? :-)

Floh schrieb:
> .... Daher ist die Kühlfähigkeit (abhängig von
> Strömungsgeschwindigkeit) proportional zur reingesteckten Leistung.
>
> Hab ich irgendwo Denkfehler? :-)

Und woher weisst du die Wassertemperatur (ungeheizt)?

Es ist halt wie immer, mehrheitlich setzt sich hier eine Auffassung 
durch, die mit der Physik einfach nicht in Einklang zu bringen ist. Es 
ist offensichtlich sinnlos noch was dazu zu sagen.

mit verzweifeltem Gruss Reinhard

Reinhard Kern schrieb:
> Und woher weisst du die Wassertemperatur (ungeheizt)?

Indem er den Sensor abwechseln mit hohem und niedrigen Strom betreibt.

Aber für 5 Eur 0.01K Auflösung, von Genauigkeit ganz zu Schweigen... das 
ist optimistisch. ;-)

Floh schrieb:
> So ins Blaue hinein überlegt:
>
> - eine Heizquell
> - eine Temperaturmessung
> - möglichst wenig Aufwand pro Stelle
>
> wie wärs da einfach mit einem PT100?

Auch der PT100 hat einen eher niedrigeren
Umsetzungsfaktor K in V. NTCs sind da
wesentlich besser. Auch die kann man mit
einem etwas höheren Strom "heizen".
Gruss
Harald