Hallo,
ich möchte eine hochauflösende Temperaturmessung aufbauen. Die
vorherigen Threads hab ich gelesen, es geht nicht um gute Genauigkeit,
sondern um Auflösung: Temperaturänderungen von 1mK möchte ich messen
können, ob sich diese allerdings bei einer absoluten Temperatur von 12°C
oder 12,5°C abspielen ist dabei egal.
1) Welchen Sensor kann man hierfür am besten benutzen? Z.B. der AD590
sieht ja nicht so verkehrt aus, eine Stromausgabe ist auch bestimmt
genauer als eine Spannungsausgabe würd ich sagen!? (datasheet:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/analogdevices/846215477AD590_b.pdf)
Habt ihr Erfahrung damit ob Thermistoren oder temperaturabhängige
Widerstände genauer sind?
2) Die Messschaltung muss ein bisschen entfernt vom Sensor stehen
(~50cm). Mit welcher Schaltung misst man so kleine Signalunterschiede,
die durch eine Veränderung der Temperatur um 1mK hervorgerufen werden,
am besten? (Vierkanal, Wheatstone, Thomson,...?)
Aus dieser Messung soll auch später mal eine Regelung werden, für Ideen,
die über einen normalen PI-Regler hinausgehen, wäre ich auch dankbar!
Danke,
Snoopy
Was bringt dir ein hochgenauer alaloger Temperatursensor, wenn du dann
bei der AD- Wandlung einen riesen Fehler "einbaust".
Nimm gleich einen digitalen Temperatursensor mit I2C o.ä. da gibt es
schon ganz gute (z.B. die DS75 Reihe von MAXIM - ich hab den DS7505 mit
+-0,5°C).
Kann mich meinem Vorredner nur anschliesen:
Was bringt dir eine Genauigkeit von 5 Stellen hinter dem Koma wenn dein
Sensor nur +/-3°C Genauigkeit hat?
Es muss schon beides passen.
@gast
Wenn Du die Frage nicht lesen willst, dann spare dir doch die Antwort.
Er will 1mK Auflösung -- welcher digitale (bezahlbare) Temperatursensor
kann das? Und ja, es kann sinnvoll sein, z.B. wenn man die Wärmemenge,
die bei einer ch. Reaktion frei wird, messen möchte. Nicht einfach.
>Was bringt dir eine Genauigkeit von 5 Stellen hinter dem Koma wenn dein
Sensor nur +/-3°C Genauigkeit hat?
Ich schliesse mich meinen Vorrednern nicht an. Es gibt Faelle wo man
an Aufloesung interessiert ist, und weniger an der absoluten
Genauigkeit.
Nimm einen NTC fuer das. Der bringt besser als 1mK Aufloesung mit einem
16bitter.
Snoopy wrote:
> Hallo,>> ich möchte eine hochauflösende Temperaturmessung aufbauen. Die> vorherigen Threads hab ich gelesen, es geht nicht um gute Genauigkeit,> sondern um Auflösung: Temperaturänderungen von 1mK möchte ich messen> können, ob sich diese allerdings bei einer absoluten Temperatur von 12°C> oder 12,5°C abspielen ist dabei egal.>> 1) Welchen Sensor kann man hierfür am besten benutzen? Z.B. der AD590> sieht ja nicht so verkehrt aus, eine Stromausgabe ist auch bestimmt> genauer als eine Spannungsausgabe würd ich sagen!? (datasheet:> http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/analogdevices/846215477AD590_b.pdf)> Habt ihr Erfahrung damit ob Thermistoren oder temperaturabhängige> Widerstände genauer sind?
Thermistoren sind temperaturabhängige Widerstände ;-)
Davon ab sind gute Widerstandsthermometer genauer und langzeitstabiler
als alles was es z.Z. an IC-Sensoren gibt.
> 2) Die Messschaltung muss ein bisschen entfernt vom Sensor stehen> (~50cm). Mit welcher Schaltung misst man so kleine Signalunterschiede,> die durch eine Veränderung der Temperatur um 1mK hervorgerufen werden,> am besten? (Vierkanal, Wheatstone, Thomson,...?)
Vierleiterschaltung mit Widerstandsthermomethern (Vergleich von
Widerstandsverhältnissen).
> Kann mich meinem Vorredner nur anschliesen:> Was bringt dir eine Genauigkeit von 5 Stellen hinter dem Koma wenn dein> Sensor nur +/-3°C Genauigkeit hat?> Es muss schon beides passen.
Kommt auf die Anwendung an. Beispiel: Ölbad zur Kalibrierung. Dort ist
die absolute Temperatur weniger wichtig (da diese sowieso mit einem
Referenzthermometer gemessen wird und bei Bedarf nachgeregelt werden
kann), als die Stabilität und Uniformität.
Snoopy wrote:
> Hallo,>> ich möchte eine hochauflösende Temperaturmessung aufbauen. Die> vorherigen Threads hab ich gelesen, es geht nicht um gute Genauigkeit,> sondern um Auflösung: Temperaturänderungen von 1mK möchte ich messen> können, ob sich diese allerdings bei einer absoluten Temperatur von 12°C> oder 12,5°C abspielen ist dabei egal.
Diese Messung mit 1mK Auflösung ist einfach. Wenn es reproduzierbar sein
darf:
1. Quarz mit geeignetem Kristallschnitt (kein AT, etc)
KVG führt sowas beispielsweise.
2. Pt25 Fühler, dazugehörige Meßapparatur z.B. Firma Burster, Gernsbach.
3. AD 590 macht für 10mK Auflösung Sinn, darüber (1mK) eher weniger.
> http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/analogdevices/846215477AD590_b.pdf)> Habt ihr Erfahrung damit ob Thermistoren oder temperaturabhängige> Widerstände genauer sind?
Genauer nicht, aber oft preiswert. Es wurden in den 80ern gerne
Präzisionsthermistoren angepiesen. Aber heute: s.o.
>> 2) Die Messschaltung muss ein bisschen entfernt vom Sensor stehen> (~50cm). Mit welcher Schaltung misst man so kleine Signalunterschiede,> die durch eine Veränderung der Temperatur um 1mK hervorgerufen werden,> am besten? (Vierkanal, Wheatstone, Thomson,...?)
s.o.
>> Aus dieser Messung soll auch später mal eine Regelung werden, für Ideen,> die über einen normalen PI-Regler hinausgehen, wäre ich auch dankbar!
Tja, hängt nicht unwesentlich von dem was geregelt werden soll ab (d.h.
Art der Reglestrecke, etc.).
Lös erstmal erfolgreich den Temperaturmeßaufbau, das andere kommt dann
später.
>> Danke,> Snoopy
Lucy läßt grüßen.
hth,
Andrew
Ich kann Peter Dannegger (peda) nur zustimmen, der SMT160 ist gut und
läßt sich dank des digitalen Ausgangssignals auch sehr einfach auswerten
und über einen Multiplexer können mehrere Meßstellen abgefragt werden.
Gruß
Jochen
Peter Dannegger wrote:
> Mit dem SMT160 kriegt man ne hohe Auflösung hin:>> http://www.hy-line.de/co/sensor-tec/hersteller/smartec/digitaler-temperatursensor-smt160-30/index.html>> Ich hab nur 10mK Auflösung benutzt und die stehen wie ne Eins.> 1mK sollte daher kein Problem sein, notfalls über 1s integrieren.>
Tja:Das Datenblatt liefert nur eine Abschätzung für 5 mK (oder besser).
Wieviel besser, muß der TE ggfs. Probieren.
1 mK ist zumindest nicht spezifiziert.
Peter Dannegger wrote:
> Mit dem SMT160 kriegt man ne hohe Auflösung hin:>> http://www.hy-line.de/co/sensor-tec/hersteller/smartec/digitaler-temperatursensor-smt160-30/index.html>> Ich hab nur 10mK Auflösung benutzt und die stehen wie ne Eins.> 1mK sollte daher kein Problem sein, notfalls über 1s integrieren.>>> Peter
Ließt man das Datenblatt, disqualifiziert sich der Hersteller selbst.
Beispiele Long term drift in °C spezifiziert (Welcher Zeitraum?).
Repeatability = 0.05 °C 1. Wie gemessen? 2. Kann die Genauigkeit dann
nicht besser als 0.1 °C sein. Beispiel: erste Messung bei 100.000 °C,
Sensor liefert 100.005, Sensor wird auf eine andere Temperatur gebracht
und danach wird wieder bei 100.000 °C gemessen, Sensor liefert 100.055
°C, nächster Zyklus: Sensor liefert 99.955 °C, 100.055 °C - 99.955 °C =
0.1 °C Noise 0.005 °C (Was? RMS oder peak-to-peak) usw.
Danke schonmal an alle! :-)
Mit dem SMT160 müsste es doch gehen, wenn ich lange genug mittel?
@Andrew Taylor: Mit dem pt25 scheint man echt sehr gut messen zu können.
Hast du Erfahrung damit ob es bei der Elektronik dahinter irgendwelche
Stolperfallen gibt (scheint bei kommerziellen Geräten ziemlich komplex
zu sein)? Würde ich den sinnvollerweise lieber mit einer
Konstantspannungs - oder -Stromquelle betreiben (der Rest der Elektronik
ist 50cm vom Sensor entfernt, d.h. eine Strommessung wäre bestimmt
geeigneter als eine Spannungsmessung)?
grad erst gemerkt: so ein pt25 ist ja ganz schön riesig, ich suche
eigentlich etwas möglichst kleines von den Ausmaßen eines normalen
elektronischen Bauteils...
Snoopy wrote:
> Danke schonmal an alle! :-)>> Mit dem SMT160 müsste es doch gehen, wenn ich lange genug mittel?
Je nach Anwendung, nein, siehe oben Stichworte:
Wiederholgenauigkeit/Repeatability, Langzeitdrift/Long term drift.
> @Andrew Taylor: Mit dem pt25 scheint man echt sehr gut messen zu können.> Hast du Erfahrung damit ob es bei der Elektronik dahinter irgendwelche> Stolperfallen gibt (scheint bei kommerziellen Geräten ziemlich komplex> zu sein)?
Bei einem PT25 entspricht eine Temperaturänderung von einem Kelvin einer
Änderung des Widerstands von etwa 0.09625 Ohm d.h. bei einem milliKelvin
sind das 96.25 uOhm was bei einem üblichen Messtrom von 1 mA einer
Spannungsänderung von 96.25 nV entspricht. Das ist lösbar, aber alles
andere als trivial.
1. Frage: Welche Messgeräte, Kalibrierbäder, Referenzsensoren etc.
stehen zur Verfügung?
> Würde ich den sinnvollerweise lieber mit einer> Konstantspannungs - oder -Stromquelle betreiben (der Rest der Elektronik> ist 50cm vom Sensor entfernt, d.h. eine Strommessung wäre bestimmt> geeigneter als eine Spannungsmessung)?
Siehe oben. Vierleiterschaltung, Stromquelle, ratiometrisch.
> grad erst gemerkt: so ein pt25 ist ja ganz schön riesig, ich suche> eigentlich etwas möglichst kleines von den Ausmaßen eines normalen> elektronischen Bauteils...
Die gibt's auch als 2 mm x 2 mm große Dünnschichtelemente
z.B.
http://www.hygrosens.com/deutsch/shop/single.html?tx_ttproducts_pi1%5Bcat%5D=194&tx_ttproducts_pi1%5BbackPID%5D=234&tx_ttproducts_pi1%5Bproduct%5D=696
oder 1.6 mm x 1.2 mm von IST http://www.ist-ag.com
oder als Drahtelemente z.B. 10 mm x 0.8 mm
http://www.t-d-i.co.uk/pdfs/tdi-cat.pdf
Snoopy wrote:
> Mit dem SMT160 müsste es doch gehen, wenn ich lange genug mittel?
Ja, das muß man sogar, da ein niederfrequenter Jitter auf dem Signal
liegt.
Ich messe z.B. über 256 Perioden, das ergibt etwa 15 Meßwerte pro
Sekunde.
Man kann also noch höher gehen.
Der SMT160 hat den Charme, daß man ne hohe Auflösung erreicht, ohne ein
Analog-Experte zu sein.
Man programmiert nur die Input-Capture Funktion des AVR.
Allerdings hat das auch seinen Preis:
http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=getProduct&R=0243320
An analogen Sensoren irgendwelche Nanovolts zu messen, dürfte für nen
Anfänger dagegen illusorisch sein.
Und mit den nötigen Präzisions-OPVs, Referenzquellen,
Spezialwiderständen liegt man preislich noch höher.
Und beim Schaltungs- und Platinendesign muß man natürlich drauf achten,
daß sich Thermospannungen möglichst kompensieren.
Peter
Der AD7794 hat recht präzise Stromquellen (10µA, 210µA oder 1mA) und
alles Nötige (Buffer, Amps) für eine 24bit Wandlung an Bord. In
Verbindung mit einem NTC kann der Wandler zeigen was er kann. Zwei
Widerstände einen NTC und der AD7794 reichen aus.
Aber 1mK ist egal wie eine Herausforderung.
Mit 16 bit am ADC kriegt man 1mK locker hin. Ein 10k NTC, mit 10k in
Serie, Vierleitermessung, passt. Ein AD7794 zB sollte 16 bit bringen.
Die Integrationszeit laesst sich ja einstellen, zB auf 250ms oder so.
Nun, einige Sensoren wurden ja schon genannt aber auch 16 Bit bzw. mehr
hinzubekommen, dass es ordentlich läuft, ist auch schon eine
Herausforderung. 50 cm vom Sensor soll die Auswertung sitzen? Wie warm
wird es denn da? Für die Referenz des AD-Wandlers nicht grade
uninteressant ;)
> Wie warm wird es denn da?
Der Sensor wird so grob bei 10-15°C liegen, die Auswertung eher bei ca.
25-30°C. Das wird schon alles ziemlich temperaturstabil sein,
fluktuieren sollte da also ziemlich wenig, vor allem wenn man einen high
precision Widerstand von Vishay oder so nimmt...
Snoopy wrote:
>> Wie warm wird es denn da?>> Der Sensor wird so grob bei 10-15°C liegen, die Auswertung eher bei ca.> 25-30°C. Das wird schon alles ziemlich temperaturstabil sein,> fluktuieren sollte da also ziemlich wenig, vor allem wenn man einen high> precision Widerstand von Vishay oder so nimmt...
Du hast bereits einige Jahre Erfahrung mit Präzisionselektronik (20 Bit
oder mehr Auflösung, long term drift im ppm/ppb Bereich, etc.)?
Ist nicht ketzerisch gemeint, sondern einfach um Deinen background
erfassen zu können.
Zu den übrigen Fragen: Nimm den Vorschlag mit dem Quarz. Alles andere
wird sonst etwas längerer Entwicklungsaufwand. Zeitlich und finanziell.
Ich setze jetzt mal voraus das Du WIRKLICH die 1mK haben willst. Und
nicht irgendwann rauskommt das 10 bis 20 mK genügen täten ;-)
Denn in letzterem Fall gibt's natürlich mehr Varianten, die billiger
sind.
Also, um es nochmals eindeutig einzugrenzen: Wir wollen wirklich 1mK
ja/nein?
hth,
Andrew
Andrew Taylor wrote:
> Ich setze jetzt mal voraus das Du WIRKLICH die 1mK haben willst. Und> nicht irgendwann rauskommt das 10 bis 20 mK genügen täten ;-)
Er will doch regeln und dazu ist eine höhere Auflösung nötig.
Wenn Du z.B. auf 10mK regeln willst und Du hast aber nur 10mK Auflösung,
dann hast Du ne klassische 2-Punkt Regelung, also ordentlich
Schwankungen.
Peter
Oliver Döring wrote:
> Seite 36...>> Pt100 + LT1028 Operationsverstärker + LTC2400 24-bit-A/D-Wandler.
Tja, da steht lediglich "...offers a POTENTIAL resolution of 1 mK..."
Ob es erreicht wurde/wird, ist dort nicht klar ausgedrückt.
Wenn ich etwas Zeit habe will ich es gerne mal aufbauen und nachmessen.
Ich schätze aber die erzielbaren Daten um dne Faktor 5 bis 10 schlechter
ein
Peter Dannegger wrote:
> Andrew Taylor wrote:>>> Ich setze jetzt mal voraus das Du WIRKLICH die 1mK haben willst. Und>> nicht irgendwann rauskommt das 10 bis 20 mK genügen täten ;-)>> Er will doch regeln und dazu ist eine höhere Auflösung nötig.
Ich will das garnicht wegdiskutieren ob es nötig ist.
Es geht mir nur darum nochmal klar zu bekommen, ob es gebraucht wird für
seine Anwendungen.
Wir haben hier im Forum reihenweise Threads im nV/sqrt(Hz), in denen
Traumdaten gefordert werden, aber nach einigen zig Postings alles auf
mV/... herausläuft.
Mir geht's darum zu vermeiden dass wir hier die handdesignte platinierte
Bugattiversion entwerfen, wenn es ein Skoda von der Stange auch getan
hätte.
Klar nun?
>Also, um es nochmals eindeutig einzugrenzen: Wir wollen wirklich 1mK ja/nein?
eindeutiges ja!
> Du hast bereits einige Jahre Erfahrung mit Präzisionselektronik (20 Bit oder> mehr Auflösung, long term drift im ppm/ppb Bereich, etc.)?> Ist nicht ketzerisch gemeint, sondern einfach um Deinen background erfassen zu> können.
Ich selber habe noch nicht sehr viel Erfahrung, aber gerade beim
Zusammenbau kenne ich Leute mit wesentlich mehr Erfahrung als ich habe,
die mir helfen können.
Ich glaube Andrews Äußerung hat sehr viel weniger mit dem "Zusammenbau"
von irgendetwas zu tun als sehr viel mehr mit handfesten
Layoutüberlegungen. Bei >20bit musst du dein Analoges Signal auf
goldenen Tellern mit Samthandschuhen zum Wandler transportieren. Die
Auswahl der richtigen Koaxialkabel zu dem eigentlichen Sensor sollte
nicht zufällig geschehen und natürlich auch nicht dessen Verschaltung.
Die Platine dafür wirst du sehr viel mehr als einmal neu machen dürfen
bis es dann endlich passt ich hoffe du hast nicht an eine
Lochrasterlösung gedacht. Bei dem AD7794 hast du immerhin nicht so viele
Möglichkeiten was falsch zu machen. Wenn du den Verstärker aber extra
hast wird das richtig fies. -wiebel
Snoopy wrote:
>>Also, um es nochmals eindeutig einzugrenzen: Wir wollen wirklich 1mK ja/nein?>>> eindeutiges ja!>
Ok. Dann schau mal nach Qurz. KVG hat sowas z.B.
Du suchst Dir einfach einen Kristallschnitt der eine deutlichen
Temperaturgang hat. Der Rest ist dann ein Oszilator und die
Frequenzmessung.
Da fertige hochwertige Frequenzzähler mit Rechnerschnittstellen
heutzutage preiswert gebraucht erhältlich sind, würde ich soetwas
wählen. Philips, HP/Agilent, Racal-Dana 1998 etc. sind Beispiele
Die Auswertung der Daten und den Regelalgorithmus kann dann im Rechner
hinterlegt werden. Du kannst dafür natürlich auch einen uC selber
proggen, das ganz nach Belieben.
Der Vorteil ist bei dieser Konfiguration dass Du viele
Komponenten/Geräte fertig kaufen kanst und somit Zeit sparst sowie dort
das Rad (da) nicht doppelt erfinden mußt.
Es macht in meinen Augen wenig Sinn wenn Du einen 20...24Bit A/D-Wandler
konzipieren willst, wenn Dir die Daten eh in digitaler Form (Oszillator+
F-Zähler) einfach zugänglich machbar sind.
So wäre mein Ansatz, andere mögen es anders lösen.
Andrew
Zum AD7794 wurde das schonmal z.T. durchgerechnet...
Beitrag "Re: Sehr hoch auflösender PT100 Messverstärker"
Maximale Verstärkung bei der noch die interne Offset/Gainkalibrierung
möglich ist = 64, PT100 mit 1 mA ~ 385 uV/K ~ 385 nV/mK.
Der Wandler selbst hat bei der niedrigsten Wandlungsrate P-P-Noise in
der Größenordnung von 257 nV d.h. man müsste entweder eine ext.
Stromquelle nehmen, einen PT1000 oder mit Oversampling arbeiten (hierfür
fehlen allerdings Angaben, um abschätzen zu können, ob das geht).
Ein AD7190 würde hier besser passen: 66 nV P-P-Noise @ Gain = 64 und
4.17 Hz Updaterate.
Die Quarzlösung dürfte auch nicht gehen, entweder aufgrund der Größe
(oder sind die klein genug), zum anderen soll die Messung 50 cm von der
Auswertung entfernt gemacht werden...
> grad erst gemerkt: so ein pt25 ist ja ganz schön riesig, ich suche> eigentlich etwas möglichst kleines von den Ausmaßen eines normalen> elektronischen Bauteils...
Ja. die PT100 haben etwas wenig Signal, die PT1000 haben das zehnfache,
so nebenbei, aber bei hoher Aufloesung ist ein NTC einfach besser
geeignet.
Der Poster fragt nach Aufloesung, nicht nach Austauschbarkeit und auch
nicht nach absoluter Genauigkeit. Ein NTC mit 2mm Durchmesser kostet um
1 Euro, alles andere ist uebertrieben.
Ein NTC scheint auf den ersten Blick ja schonmal sinnvoller zu sein als
ein pt100 (Quarz mal außenvor), da die Temperaturabhängigkeit stärker
ist. Da ich keinen großen Bereich abdecken will ist mir die größere
Nichtlinearität ja nicht so wichtig. Was wären denn sonst die Vorteile
des pt100 gegenüber eines NTCs? Habt ihr mit irgendwelchen NTCs
besonders gute Erfahrungen gemacht?
1mK??? VERGISS ES!!!
Wir haben in der Firma dieses Jahr für einen DNA-Analyseapparat eine
Temperaturmessung entwickelt, welche schnelle Ansprechzeit (ca. 10s bei
einem Wechsel von 10K) und hohe Wiederholgenauigkeit von 20mK haben
musste. Absolute Genauigkeit musste 60mK sein.
Wir waren nicht die erste Firma, die sich für diesen Kunden die Zähne
daran ausgebissen hat!
Es spielt ALLES eine Rolle! Montage des Sensors, Länge und Durchmesser
der Zuführungen, Spannungsversorgung der Messschaltung etc. etc. Nach
mehreren Monaten und einem Aufwand von sicher 50k€ haben wir es knapp
hingekriegt. Wie gesagt, es ging "nur" um 20mK!
Du kannst gerne einen 20-Bit ADC nehmen und ans LSB glauben. Schade nur,
wenn schon Bit 12 keine Aussage mehr liefert! Alleine der Temperaturgang
der anderen Widerstände deiner Messschaltung versaut dir die Messung
komplett, wenn du nicht superteure Teile mit extrem niedrigen
Temperaturkoeffizienten einsetzt.
Die Zertifizierungsstelle, wo wir unsere Entwicklung ausmessen konnten,
war übrigens nur in der Lage, bis 30mK zu Messen und
Referenztemperaturbäder zur Verfügung zu stellen.
Darum nochmals: 1mK ist absolut, komplett und total aussichtslos! Sei
froh, wenn du zuverlässig an 100mK rankommst!
Übrigens, wir haben NTCs eingesetzt (sehr teure, genaue
Miniaturversionen, unkalibriert auf +/-150mK genau)
Gruss
rayelec
Snoopy wrote:
> Ein NTC scheint auf den ersten Blick ja schonmal sinnvoller zu sein als> ein pt100 (Quarz mal außenvor), da die Temperaturabhängigkeit stärker> ist. Da ich keinen großen Bereich abdecken will ist mir die größere> Nichtlinearität ja nicht so wichtig.
Nun, ic hhatte bisher dne Eindruck Du wolltest die Aufgabe zügig und vor
allem gut funktioniert lösen. So langsam sieht es aber so aus:
Tja, ich sehe es läuft in Richtung: Wir basteln erstmal an Vorschlägen
die billig sind aber nicht zum Ziel führen. Wenn dann das Rad neu
erfunden wurde, fragen wir wieder hier nach und haben uns so einige Zeit
nett beschäftigt.
Kann man natürlich so machen
> Was wären denn sonst die Vorteile> des pt100 gegenüber eines NTCs?
Höhere Langzeitstbilität.
Also wenn Du die Anlage nach 2 wochen wieder benutzt sind die Ergebnisse
dicht an dnen von heute. Etc.
> Habt ihr mit irgendwelchen NTCs> besonders gute Erfahrungen gemacht?
Es sind alle gut.
Aber an derartigen Apparaturen mit 1 mK Auflösung haben hier wie ich es
sehe im Forum nur ca. 2- bis 3 Leute gearbeitet. Ich bin einer davon.
Mit Auflösungen um einige 10 mK haben 4-8 gearbeitet (soweit ich das
hier überschlagsmäßig sehe).
Du startest frisch in dieses Metier.
Gut, damit es nicht abdriftet: Hier sind genug Hinweise gegeben worden
wie man es
- zuverlässig macht (z.B. Quarz)
- wie man es probieren könnte (AD590, SMT160...
- wie man nett tüfteln kann (NTCs von YT, etc)
Such Dir also einfach irgendwas aus und probier es selber.
Du kannst dabei wirklich viel lernen.
Es ist ein spannendes Arbeitsfeld, das garantiere ich Dir.
Christoph Z. (rayelec) wrote:
> Darum nochmals: 1mK ist absolut, komplett und total aussichtslos! Sei> froh, wenn du zuverlässig an 100mK rankommst!
Ich habe da andere Erfahrungen gemacht, und meine deshalb man kann das
schon bei 1mK angehen. Nebenbei bemerkt, 100mK sind übrigens zehntel
Grad, also um es ganz deutlich zu sagen: Peanuts.
hth,
Andrew
Der Frager fragte nach 1mK Aufloesung, nicht Genauigkeit. Ich selber
verklopp Temperaturcontroller, die machen um die 10mK Aufloesung bei
einer Genauigkeit von um die 2K. Das 1mK ist machbar. Man muss beim
Aufbau etwas mehr aufpassen, die Anwendung etwas mehr einschraenken,
aber gehen tut das, mit einem NTC. Ein 16bit ADC bringt ueber 600 Counts
pro Grad im optimalen Fall, dh wenn man noch ein Bit zusetzlich
reinwirft ist man dabei.
Zacc wrote:
> Der Frager fragte nach 1mK Aufloesung, nicht Genauigkeit. Ich selber> verklopp Temperaturcontroller, die machen um die 10mK Aufloesung bei> einer Genauigkeit von um die 2K. Das 1mK ist machbar. Man muss beim> Aufbau etwas mehr aufpassen, die Anwendung etwas mehr einschraenken,> aber gehen tut das, mit einem NTC. Ein 16bit ADC bringt ueber 600 Counts> pro Grad im optimalen Fall, dh wenn man noch ein Bit zusetzlich> reinwirft ist man dabei.
Wo kann man das bei Dir kaufen, bitte?
Bzw:
Dein Schaltplan, bitte?
@rayelec
es geht bei mir nicht darum schnell etwas regeln zu können. Vor allem
brauche ich auch keine Wiederholgenauigkeit. Es geht ja nicht darum
12,531°C einstellen zu können, sondern eine Änderung von 1mK zu
detektieren, unabhängig davon, bei welcher Temperatur sich diese
Änderung abspielt. Deshalb denke ich nach der bisherigen Recherche und
den bisherigen Beiträgen, dass dies eigentlich doch möglich sein sollte.
>Wo kann man das bei Dir kaufen, bitte?>Bzw: Dein Schaltplan, bitte?
NTC mit Seriewiderstand der gleich dem NTC Widerstand ist. Beides
radiometrisch an einen ADC. Beim Seriewiderstand kann man einen
0.1% nehmen, der ist temperaturmaessig besser.
Snoopy wrote:
> @rayelec>> es geht bei mir nicht darum schnell etwas regeln zu können. Vor allem> brauche ich auch keine Wiederholgenauigkeit.
Jein. Für das was Du skizzierst benötigst eine Schaltung die weniger als
1mK zwischen Deinen Messungen driftet.
Denn sonst kannst Du nicht unterscheiden ob Deine abgelesenen "delta 1
mK " aus der geänderten Medientempratur oder aus der Schaltungsdrift
kommen/resultieren.
Ergo sollte Deine Meßanordnung/Schaltung 0.2 oder besser 0.1 mK
wegdriften (zwischen den Messungen).
Langzeitig darf das natürlich anders (schlechtere Drift) aussehen.
Usf.
> Es geht ja nicht darum> 12,531°C einstellen zu können, sondern eine Änderung von 1mK zu> detektieren, unabhängig davon, bei welcher Temperatur sich diese> Änderung abspielt. Deshalb denke ich nach der bisherigen Recherche und> den bisherigen Beiträgen, dass dies eigentlich doch möglich sein sollte.
Ja, das sollte möglich sein. Bzw. wird.
Also ich hab nen SMD NTC hier. Und einen bedrahteten mit 0.2°C
Grundgenauigkeit.
Den habe ich an einem guten Prema Multimeter (5017).
SMD NTC in Glycerin eingetaucht:
Messwert 25.3387kOhm - letzte Stelle fällt pro 200ms um ca 2 digits.
12 Digits sind ca. 1mK.
Auch wenn ich die absolute Temperatur nur auf 0.2°C bestimmen kann. Die
Auflösung von besser 1mK hätte ich. Wenn ich das Glas Glycerin anfasse
sehe, ich, wie die Temperatur der Flüssigkeit sich ändert.
pq
Eine kleine Fehlerrechnung zeigt den Einfluss der Draehte, resp wenn die
auch Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. Muessen sie in einem Labor
ja nicht zwingend sein ...
ich glaube nicht, dass man 4 Leiter braucht.
Der NTC hat 25kOhm.
1 Ohm Widerstandsänderung sind grob +- 0.001K Fehler.
Die Zuleitung hat aber schätzungsweise ein paar Milliohm.
@Christoph Z. (rayelec)
Testlauf mit unkalibriertem Gerät, Typ-K Thermoelemente, keine
Nachfilterung der Messwerte...
Zeitraum 20 Minuten, Messintervall: 4 Sekunden
CJC Avg: 107.808 °C, Min: 107.785 °C, Max: 107.820 °C, StdDev: 0.009
(die Kaltstellentemperatur steigt hier noch)
TC1: Avg: 58.561 °C, Min: 58.551 °C, Max: 58.572 °C, StdDev: 0.004
TC2: Avg: 58.570 °C, Min: 58.560 °C, Max: 58.579 °C, StdDev: 0.004
TC3: Avg: 58.555 °C, Min: 58.548 °C, Max: 58.562 °C, StdDev: 0.003
TC1 schwankt um +-0.011 °C, TC2 +- 0.01 °C, TC3 +-0.007 °C
Nimmt man nur die Werte wo das Bad wirklich konstant ist, liegt man bei
+- 0.005 °C (s.z.B. untere Bildhälfte).
Der Test lief in Stufen von 25 °C bis 120 °C Messtellentemperatur.
Die NTCs haben gegenüber den PT100 und ähnlichen einfach den Vorteil
eines wirklich hohen Temperaturkoeffizienten. Auch mit einem PT100
sollte die 1 mK Auflösung möglich sein. Allerdings dann wohl nur mit 4
Leitertechnik.
Ein Probleme der NTCs ist die relativ große Langzeitdrift und der eher
kleine Temperaturbereich, da sind die PT Widerstände normalerweise
besser.
Zur Auswertung für hohe Auflösung benutzt man normalerweise eine Brücke
mit Wechslestromanregung. Für nur 1 mK Auflösung sollte es aber auch
noch ohne gehen - der Aufwand ist aber auch nicht so groß. Kann man sich
z.B. von DMS meßbrücken abschaun, da braucht man die hohe Auflösung
haufiger.
So ein Temperaturabhängiger Oszillator ist auch nicht schlecht. Die
Quarze haben vor allem den Nachteil, das die Oszillatorschaltung direkt
dran sien muß und das man da eher groß und langsam ist. Für eine
Regelung fällt der Quarz damit eigentlich schon mal aus.
pq wrote:
> ich glaube nicht, dass man 4 Leiter braucht.
korrekt, braucht man hier nicht.
>> Der NTC hat 25kOhm.> 1 Ohm Widerstandsänderung sind grob +- 0.001K Fehler.>> Die Zuleitung hat aber schätzungsweise ein paar Milliohm.
ja, Leitung(en) sind ca. 10 mOhm mit Klemmen. Also wenigen MikroKelvin
-Fehler (umgerechnet) entsprechend.
Die Drift des prema5017 ist in dieser Messung der bestimmende Faktor,
dicht gefolgt von der Drift des NTC.
> Die Drift des prema5017 ist in dieser Messung der bestimmende Faktor,> dicht gefolgt von der Drift des NTC.
Solange die drift linear ist könnte man sie ja herausrechnen!? Ist die
Genauigkeit der Stromquelle dann nicht das entscheidende? Denn eine
Konstantstromquelle kann man ja ganz gut selber bauen oder (z.b. mit
einem LM334)?
aber wenn ich jetzt nen NTC nehmen würde. Und nen Präzissionswiderstand
und einen 16Bit ADC ...
Dann habe ich doch nur noch die Drift des Präzissionswiderstandes - und
die ist bei nem 0.01%er (der ist noch bezahlbar) gering.
Refererzspannung spielt ja keine Rolle.
Was man möglicherweise beachten muss: Eigenerwärmung NTC. Bei 5V und nem
22k NTC sind das ca. 250µWatt.
pq
Snoopy wrote:
>> Die Drift des prema5017 ist in dieser Messung der bestimmende Faktor,>> dicht gefolgt von der Drift des NTC.>> Solange die drift linear ist könnte man sie ja herausrechnen!?
Leider ist sie weder linear noch monoton.
> Ist die> Genauigkeit der Stromquelle dann nicht das entscheidende? Denn eine> Konstantstromquelle kann man ja ganz gut selber bauen oder (z.b. mit> einem LM334)?
Ja, kann man bauen. Man erreicht damit Schaltungen die für so 0.3 K
Resolution-Lösungen passen. Also 100mK Aktivitäten ;-)
>Denn eine Konstantstromquelle kann man ja ganz gut selber bauen oder (z.b. mit
einem LM334)?
Die Drift der Konstantstromquelle sind im wesentlichen die Drift der
OpAmp Offsetspannung und die Temperaturdrift des Referenzwiderstandes.
Auch da wird man sich Muehe geben muessen.
Du solltest bei einem ntc oder pt100 keine Konstantstromquelle benutzen
!
Konstantstromquelle hat einen Fehler.
ADC Referenzspannung hat einen Fehler.
Nimm den Sensor + Widerstand (oder eine Brückenschaltung).
pq wrote:
> Du solltest bei einem ntc oder pt100 keine Konstantstromquelle benutzen>> Konstantstromquelle hat einen Fehler.> ADC Referenzspannung hat einen Fehler.
Deswegen nimmt man doch die Spannung die an einem (präzisen) Widerstand
abfällt als Referenzspannung. Das kompensiert den Fehler der
Stromquelle. -wiebel
wieso braucht man dann eine Stromquelle ? Welchen Vorteil hat die
gegenüber einem Widerstand?
Sind ja nur zusätzliche Bauteile mit zusätzlichen Fehlern.
Braucht man nicht. Es gibt Leute, die wollen die zusaetzlichen
Berechnungen bei einem NTC/PT100/PT1k in einer Bruecke nicht machen,
oder haben sie nicht verstanden.
Beispiel Wheatstone-Messbrücke (Ausschlagverfahren): Da hängt mein
Messsignal linear von der angelegten Spannung ab und damit auch vom
Fehler. Egal wie präzise meine Widerstände sind, das Messergebnis wird
(mindestens) den gleich Fehler haben wie meine Spannungs - oder
Stromquelle. Genaue Stromquellen sind (soweit ich weißt) leichter zu
bauen als genaue Spannungsquellen, daher kam die Idee mit der
Konstantstromquelle.
Snoopy wrote:
> Beispiel Wheatstone-Messbrücke (Ausschlagverfahren): Da hängt mein> Messsignal linear von der angelegten Spannung ab
Yo.
> und damit auch vom> Fehler.
Jein.
> Egal wie präzise meine Widerstände sind, das Messergebnis wird> (mindestens) den gleich Fehler haben wie meine Spannungs - oder> Stromquelle.
Was hat das mit Wheatstone zu tun? Ich habe den Eindruck Du mixt da was
durcheinander. Eben gerade bei Wheatstone stehen die Fehler derStrom-
bzw. Spannungsquellen weit hinten an (eben das ist einer der Vorteile
der Brücke)
> Genaue Stromquellen sind (soweit ich weißt) leichter zu> bauen als genaue Spannungsquellen,
Das ist zwar umgekehrt richtig(soweit ich weiß) :-)
Aber da wir noch a bisserl filosophieren bevor hier überhaupt was an der
Temperaturmessung bauen, ist's scho fei.
> daher kam die Idee mit der> Konstantstromquelle.
Ok, mit Deienr Prämisse ist Deine Folgerung nachvollziehbar.
Aber nun gibt's ja zumindest eine Gegenstimme ;-)
Leider akademisch:
"Short- and Long-Term Stability of Resonant Quartz Temperature Sensors"
in
IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control,
vol. 55,
0,2mK bei 30s Messfenster mit Quarz
- soll nur zeigen was geht...
