Hi! Meine Idee zu der Temperaturmessung mittels Thermoelementen (Facharbeit), ist in den paar Tagen gereift. Ich hab jetz hier ein Thermoelement Typ K, welches ich nun mit meinem µC nutzen will. Es hat bei der maximalen Temperatur von 1370°C ne Spannung von 54,8 mV. Diese muss ich jetzt verstärken, um auf die µC ADC-verträglichen Werte von 0 bis 2,4 Volt zu kommen. Wie stell ich das am Besten an? (Ich weiß wohl, dass es zu dem Thema mehrere Threads gibt, allerdings bin ich nicht besonders schlau daraus geworden, weil ich von OPVs praktisch keine Ahnung hab. Als liebste Antworten hätt ich gern, welchen Verstärker soll ich benutzen? Wie genau komm ich später auf Werte [12 Bit ADC]? Wie berechnet man bestimmte Widerstandswerte, wenn man ne gewisse Eingangsspannung hat, und auf ne gewisse Ausgangsspannung kommen will? Wie beschaltet man überhaupt das Thermoelement mit dem OPV? Wie schauts mit Versorgungsspannung/strom aus? Brauch ich da konstante Quellen? Sorry für die vielen Fragen, aber ich will halt auch wissen was ich mach! Mich interessierts ja auch pesönlich, ned nur wegen Facharbeit!) Noch paar weitere Angaben: Ich will das Element bis zu seiner maximalen Temperatur ausreizen (aber rein experimentiell --> z.B. Kerzenflammen usw). Genauigkeit is nicht sooo wichtig, +- 5-10°C wärn egal. Sieht man ja auch am Anforderungsprofil ;) Soll aber ned heißen, dass es jetz komplett wurscht is, wenn sichs genauer realisieren lässt, wärs natürlich optimal! Negative Temperaturen scheiden aus, bis 0 Grad reicht! Prinzipell aber nur höhere Temperaturen ab 100°C. Die Grundtemperatur werd ich über nen anderen Sensor, vielleicht nen PTC oder sogar nen pt1000 bestimmen, und intern vom µC verrechnen lassen. (wahrscheinlich PTC, da es ja eigentlich nur im Bereich -5 bis 50° is) Ich hoffe ich hab jetz genug Infos gegeben und nix vergessen. PS: Für alle die sowas wie ein Thermoelement haben wollen, sollten versuchen, mal bei den Firmen anzurufen! Ich hab einfach gesagt, ich bräuchte eins für meine Facharbeit, und sie ham mir sogar 2 KOSTENLOS zugesandt, und das innerhalb eines Tages! In der Hoffnung auf aufschlussreiche Antworten, Grüße aus Bayern!
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Stand/steht im anderen Thread Beitrag "Re: Temperatursensoren an Microcontroller (Silabs)" Beitrag "Re: Temperatursensoren an Microcontroller (Silabs)"
Anstelle irgendwelcher Links : Ein Zerodrift Verstaerker, auch Chopper OpAmp genannt passt.
"Stand/steht im anderen Thread" Ja, das war mein erster Thread, in welchem ich mich über Pt1000 sowie grundsätzliche Dinge informiert hab. Thermoelemente hab ich nur am Rande angesprochen. Diese Situation hat sich jetz geändert, weil ich ja jetz eins hab. Diesmal wollt ich eher mehr über den Verstärker wissen... Übrigens Danke für die Links! Kann ich echt gut brauchen. Und wie is das mit dem Chopper OP? Was wärn Beispiel dafür?
>Und wie is das mit dem Chopper OP? Was wärn Beispiel dafür? LTC 1050 für 3,60 bei Angelika Typ K geht auch extrem einfach: MAX6675 + 0,1µF Ist mit mit 10-11 EURO auch seinen Preis wert. hast du http://www.temp-web.de/cms/front_content.php?idcat=146 gelesen? Die sagen was von max 1260° dauerhaft..... >Die Grundtemperatur werd ich über nen anderen Sensor, vielleicht nen PTC >oder sogar nen pt1000 bestimmen, und intern vom µC verrechnen lassen. >(wahrscheinlich PTC, da es ja eigentlich nur im Bereich -5 bis 50° is) Schau dir mal den LT 1025 an.
Das mit dem Lt1025 sieht interessant aus. Allerdings gibt er scheinbar nur 10mV pro °C aus. Das wären für mich viel zu große Sprünge. Die Auflösung 12 Bit innerhalb 2,4 Volt bedeutet, dass der ADC ca 0,6mV auflösen kann. Mir würden aber auch ca 1/6 der 10 mV reichen (also 1,6), weil der Sensor Typ K insgesamt ca. 1500°C darstellen kann. wenn ich also 10mV * 1500 rechne, bin ich bei 15 Volt. Das Maximum meines ADCs liegt bei ungefähr einem Sechstel davon. Ich bin mir auch ned sicher, was das 10mV/°C überhaupt heißen soll! Wann fängt das ganze an? Bei 0°C? oder -270? Die 10mV/°C scheinen auch unveränderbar zu sein. Was kann ich da tun?
Ne andre Option wär natürlich der LTC1050. Aber was heißt MAX6675 + 0,1µF ? http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/maxim/MAX6675.pdf Das is das Sheet. Ich seh auch den 0,1µF Kondensator. Aber was soll der µController da bedeuten?(gleich 1.Seite) Mit was für Anschlüsse muss ich den da verbinden?
Für die Thermoelemente in Lötkolben (Typ J, ca.50uV je Grad) verwende ich den OP07, er hat ausreichend geringen Offset (siehe Datenblatt, ob's reicht ) und ist sowohl billig als auch leicht erhältlich.
Hm, der Offset vom OP07 is 15 mal höher als der vom LTC1050... Ich schätz mal ich werd den letzteren nehmen. Ok- im Anhang hab ich mal einen beispielhaften Schaltplan, es is derselbe, welcher im Sheet des LTC1050 vorgeschlagen ist. Allerdings hab ich hier wieder das Problem, dass er mir 10mV/°C ausgibt. Weiß jemand wie ich das verändern kann? Wär echt dankbar dafür, und ich werd euch nich mehr so belästigen mit dem Thema! Grüße, Tobi PS: Noch was. Kann mir jmd erklären was die 10mV/°C eigentlich bedeuten? Also bei 0°C OV, und bei 1000°C 10V? Oder anders?
0°C -> 0mV 100°C -> 1000mV Vom Thermoelement zur Schaltung sollte eine Ausgleichsleitung (Cromel-Alumel) verwendet werden. Dort, wo im Schaltplan sich das +/- des Thermoelementes befindet, musst Du auf Kupferleitung wechseln. Diese Lötverbindung dann evtl. mit Wärmekontakt auf den LT1025 kleben. Das nennt sich dann Kompensation. Die Ausgleichsleitung bildet zusammen mit der Kupferleitung ein weiteres Thermoelement, dessen Temperatur vom LT1025 gemessen wird. Am Ausgang K des LT1025 erscheint eine Spannung mit ca. 40µV pro °C. Die Summe der beiden Spannungen (Reihenschaltung) wird dann verstärkt. Das Thermoelement liefert auch ca. 40µV pro °C, jedoch nur für die Temperaturdifferenz zwischen Kompensationspunkt und Thermoelementspitze.
Ah ja. Soweit klar. Jetz kapier ich den Kompensator auch mal. Und wie veränder ich jetz die bestehende Schaltung damit ich Temperaturen bis 1350°C messen kann? und als nächstes, damit ich höchstens 2,4Volt am Ausgang erreiche (eben bei 1350°C), muss der OPV genau 2400mV/1350°C ausgeben. Das sind dann 1,778mV pro °C. Wie krieg ich das hin?
Dir ist aber schon klar das du mit Thermoelementen nur die Differenz zwischen 2 Punkten Messen kannst? Und dir ist auch klar das JEDE Klemmstelle im Messkreis ein Thermoelement darstellt? Dagegen kann man 2 Dinge Tun: Du hast entweder 4 Thermoelemente in Reihe: Kupfer --> [NiCr --> Ni] -> [Ni --> NiCr] --> Kupfer (1) (2) (3) (4) 1 & 4 Heben sich auf (sofern gleich warm) Bleibt die Differenz Zwischen 2 und 3. Wenn man jetzt die Temperatur von (3) kennt (=Vergleichsstelle) und die Spannung von Kupfer bis Kupfer kann man die Temperatur an (2) ausrechnen. oder du hast 3 Thermoelemente in Reihe: Cu --> [NiCr --> Ni] --> Cu (1) (2) (3) Zu beachten ist das sich (1) und (3) NICHT aufheben da unterschiedliche Materialien verwendet werden (oben klemmst du ja immer Kupfer auf NiCr) Dafür gibt es den LT 1025. Er erzeugt eine Spannung die die 2 störenden Thermoelemente (1) und (3) kompensiert. (deswegen muss er die selbe Temperatur wie (1) und (3) haben. (Den 10mV/° Ausgang braucht also keiner) Übrig bleibt dann ein "virtuelles" Thermoelement welches auf der NiCr = - Seite auf Masse liegt und dessen anderen Ni Seite auch in KUPFER(!) die Spannung der Thermoelements an (2) liefert. Jetzt braucht du nur noch eine passende Verstärkerschaltung. oder den Max. Thermoelement auf der einen Seite anklemmen und auf der anderen per µC die Temperatur auslesen. Einfacher geht es nicht mehr. >Mit was für Anschlüsse muss ich den da verbinden? Selbst ist der Mann. Eine fertige Schaltung wird dir hier kaum einer liefern. Lies dir mal in Ruhe die Datenblätter durch. Einfach nur überfliegen reicht nicht. Letzer Tipp: Operationsverstärker-Grundschaltungen
Jaaa! ICh habs glaub ich endlich gecheckt, wies läuft! Auch noch Danke für den Link zu den Operationsverstärkern! Aber trotz allem, muss ich euch NOCH mal belästigen! Wenn ichs recht verstanden hab, dann ist die Schaltung, die ich vorher als Anhang gespeichert hab, nur die kompliziertere Variante von der hier: http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/c/cc/Op-verstaerker-b.png Das EINZIGE was ich jetz noch wissen muss ist: Warum die ganzen Kondensatoren? FÖrdert das die Genauigkeit? Kann ich sie einfach so belassen, und für die Widerstände meinen eigenen, persönlichen Wert einsetzen? Und was hat das Poti zu bedeuten? Dann.... hätt ichs im Grunde schon ^^
Der 0.1µF Kondensator blockt Hochfrequenz ab. Andernfalls würde Deine Temperatur ziemlich unruhig werden, wenn Du z.B. neben der Schaltung das Handy benutzt. Der zweite Kondensator bildet in der OP-Schaltung einen Tiefpass, welcher das Rauschen verringert. Dadurch wird die Messung ruhiger. Der 255k ändert sich auf ca. 45k. (ruhig nochmal selbst nachrechnen) Dann würde ich mit kochend Wasser auf 100°C kalibrieren oder genauer auf 99,6°C, je nach Meereshöhe. Die 100°C stimmen nur bei 1013 mbar. Der Kalibriervorgang kann mit Hilfe des Potis oder durch einen Faktor K in der Software erreicht werden. Das Poti macht auch nichts Anderes, als die Steigung zu ändern. T[°C] = AD-Wert[Digit] * K[°C/Digit] Den K einfach ändern, bis die Temperatur stimmt. Falls es bei Raumtemperatur Abweichungen gibt, kann nach der Punkt-Steigungs-Form verfahren werden: y = m * x + b oder hier: T = K * AD + Nk (Nk: Nullpunkt-Korrektur)
Hey, Danke für deine Antwort! Der genaue Wert wäre in meinem Fall 41,87kOhm, werd ich halt irgendwie stückeln aus n paar 0,1er Widerständen. Wäre es eigentlich positiv für die Genauigkeit, wenn ich mir ne Platine ätzen lass? Und keine Lochplatine hernehm? (Kann ich mir wahrscheinlich an der FH machen lassen, is halt aufwändig wegen Layout usw)
Wäre es denkbar, für den Temperaturbereich von 0 bis 150°C einfach nur das Bauteil AD595 direkt auf den µC zu geben? Wenn ich es dem Datenblatt richtig entnehme, ist die Kaltstelle gleich integriert, ich schließe also einfach mein Thermoelement an und nehme den Ausgang direkt auf einen ADC?
hallo :) - ich wollte dass hier nochmal aufgreifen. Was ist die einfachste Schaltungsvariante fuer ein Thermoelement, wenn es mir nur darum geht ein qualitatives Ergebnis zu erhalten? Also ich in meinem Ausgangssignal einen Sprung von z.B. 10 Grad gut sehen kann. Wenn ich das hier so lese, dann denke ich, ich muesste das hier http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/c/cc/Op-verstaerker-b.png plus die beiden Kondensatoren verwenden. Ist das korrekt? Ist es wichtig das mein OPV genau der ist, der angegeben ist? Oder kann ich jeden Verwenden? Danke Andi
Du brauchst einen OP mit einer moeglichst geringen Offsetspannung. Wie gering haengt natuerlich von deiner Anwendung ab, aber der Hersteller sollte in seinen Datenblatt schon mal lobend darauf eingegangen sein. Gut geht es z.B mit einem LT1006, aber bei geringeren Anspruechen gibt es sicherlich auch preiswerteres. Olaf
ok, danke fuer diese Info. Ich schau mal was hier an OPVs so rumliegt. Kann man Offsetspannung mit einer Schaltung kompensieren?
> Kann man Offsetspannung mit einer Schaltung kompensieren?
Hm..du koenntest vielleicht mit einem Microcontroller vor jeder
Messung den Eingang kurzschliessen, die Spannung messen und dann
spaeter im Controller substrahieren.
Olaf
Hallo Tobi D, hast du für deine Grafik vom 10.09.2008 evtl. einen Schaltplan oder weiß jmd. wo man genau dafür einen Schaltplan findet?
Das Thermoelement vom Typ K liefert etwa 50 uV/K Schau im Datenblatt des OpAmp nach dem Input-Offset nach, da findet man z.B. für den OP07 als Offset 50 uV, mit wenigen uV/K Temperaturabhängigkeit. Den habe ich z.B. bei meiner Lötkolben-Temperaturregelung eingesetzt, da kommt es auf einige Grad Fehler nicht an. beim OP07 lässt sich der Offset mit einem Poti korrigieren, beim Einsatz eines Kontrollers würde ich das natürlich per Software machen.
Hallo Zusammen, ich würde gerne den MAX 6675 als Cold Junction OP nehmen. meine Frage richtet sich jetzt eher an die Anbindung an den ATMEGA. MAX6675 >> ATMEGA8 SO (7) >> MISO (18) SCK (5) >> SCK (19) CS (6) >> SSB (16) Verkraftet das der ATMEGA8 von der Leistung her, wenn dann noch ein 4x20 Zeichen Matrixdisplay angeknüpft wird ? Falls es interessiert kann ich ja mal den kompletten Schaltplan inklusive der beiden PT100 Verstärker posten
Hallo, Habe den Verlauf deiner Frage verfolgt. Würde mich Intressieren welchen Schaltpaln du hast? Liebe Grüße Elisabeth
Hallo, welchen Schaltplan hast du erstellt? Liebe Grüße Elisabeth
Elisabeth Brandner schrieb: > welchen Schaltplan hast du erstellt? Das war vor ziemlich genau 5 Jahren, Frau Doktor.
Elisabeth Brandner schrieb: > welchen Schaltplan hast du erstellt? Grundsätzlich ist ein Verstärker für Thermoelemente nicht ganz trivial, weil mit kleinen Pegeln gearbeitet wird und man darauf achten muss, das Störsignale nicht grösser als das Nutzsignal werden. Deshalb ist es durchaus sinnvoll, einen fertigen Thermo- elementverstärker zu verwenden. Wenn es unbedingt Selbstbau sein soll, dann nimmt man am besten eines der vielen Spezial- ICs für Thermoelemente. Der Schaltplan steht dann im Datenblatt.
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