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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Fragen zum LM35


Autor: Philipp R. (creation)
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Hallihallo

Habe vor mit einem ATMEGA8 und einem LM35 ein Thermometer zu bauen. Es 
soll von 5°C bis 30°C messen. Die Auflösung sollte ca. 0.1°C sein (Ja 
ich kenne den Unterschied zwischen Auflösung und Genauigkeit und ja ich 
meine Auflösung). Kalibrieren werde ich das ganze natürlich auch noch, 
damit ich eine bessere Genauigkeit als 0.5°C erziehle.

Nun hab ich mir das so vorgestellt, dass ich den LM35 an den ADC Eingang 
hänge und die interne Referenzspannung von 1.1V aktiviere. So hab ich 
zwar nicht ganz 0.1°C Auflösung, aber beinahe.

Oder würdet ihr mir Vorschlagen, die LM35 Spannung zu verstärken und 
dann VCC von 5V als Referenz zu nehmen? Ich habe nur angst, dass ich 
durch den OP und die Widerstände weitere Ungenauigkeiten reinbringe.

Oder gäbe es die Möglichkeit die LM35er in Serie zu hängen, z.B. 3 und 
dann habe ich 30mV/°C? Ist dies sinnvoll? Habe das mal im LM335 
Datenblatt gesehen.

Was haltet ihr als Sinnvollste Variante? Möchte kein I2C IC nehmen, da 
die mir zu teuer sind, ich weiss aber, dass die die bessere Auflösung 
bieten. Einzig ein PTC oder NTC würde noch in Frage kommen, ist mir aber 
mit der Linearisierung zu aufwändig, würde schon lieber den LM35 
einsetzen.

Wie sollte ich die ADC relevanten Pins beschalten, um einen möglichst 
exakten ADC Wert zu erhalten? Reicht das LC Netzwerk wie im Datenblatt 
abgebildet oder gibt es da bessere Varianten?

Grüsse Steffen

Autor: A. K. (prx)
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DS18B20 ist einfacher.

Autor: Armin H. (min)
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Braucht kein opamp. Datenblatt lesen! Temperatur wird linear 
proportional in Spannnung ausgegeben und kann vom ADC direkt gemessen 
werden. Gibt genuegend Beispiele dafuer. Und meine Erfahrung: LM35 ist 
einfacher handzuhaben als ein DS1820.

Autor: Armin H. (min)
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Und ich wuerde die internen 2,56 V als Referenzspannung nehmen.

Autor: Philipp R. (creation)
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Armin H. schrieb:
> Braucht kein opamp. Datenblatt lesen!

Mir ist klar, dass ich eigentlich kein OP brauche. Mit der Verstärkung 
möchte ich nur die Auflösung der ADWandlung verbessern.

Armin H. schrieb:
> Und ich wuerde die internen 2,56 V als Referenzspannung nehmen.

Der ATMEGA8 hat intern eine 1.1V Referenzspannung, aber dies ist 
Nebensache.

Autor: C. S. (chrisdask8)
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Hi Steffen,
bin zurzeit an genau dem gleichen Projekt.
(s.Anhang)

ALso Sensor verwende ich den LM35CZ.
Die Genauigkeit von 0,1°C wirst du ohne vorgeschaltetem OP nicht 
erreichen, so meine Einschätzung!
Ich verwende bislang den Atmega8 mit internen 2,56V Referenzspannung.
Ohne vorgeschaltetem OP erreiche ich nicht die Auflösung von 0,1°C.
(Bei meiner Anzeige gibt es dann nur ,2 .. ,5 .. ,8 .. ,0 )

Beim Op könntest du ja Präzisionswiderstände nehmen mit 0,1% Toleranz ;)

Grüße

Autor: Falk Brunner (falk)
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@C. S. (chrisdask8)

>ALso Sensor verwende ich den LM35CZ.
>Die Genauigkeit von 0,1°C wirst du ohne vorgeschaltetem OP nicht
>erreichen, so meine Einschätzung!

Tja, dann hast du dich wohl verschätzt.
Es geht ersten um 0.1C AUFLÖSUNG und nicht GENAUIGKEIT. Der Unterschied 
ist oft nicht klar, siehe Auflösung und Genauigkeit.
Und ein OPV erhöht die GENAUIGKEIT eines Sensors keine Sekunde.

>Beim Op könntest du ja Präzisionswiderstände nehmen mit 0,1% Toleranz ;)

Jaja, die Meßtechnik ist nicht jedermanns Sache. Einfach genaue 
Widerstände nehmen macht keine gute Meßschaltung!

@  Steffen S. (creation)

>hänge und die interne Referenzspannung von 1.1V aktiviere. So hab ich
>zwar nicht ganz 0.1°C Auflösung, aber beinahe.

Naja, die interne Referenz des AVRs ist nicht sonderlich genau. Sie ist 
recht temperaturstabil, was schon mal gut ist. Dennoch ist eine externe 
Referenz deutlich besser.

>Oder würdet ihr mir Vorschlagen, die LM35 Spannung zu verstärken und
>dann VCC von 5V als Referenz zu nehmen?

VCC als Referenz? Besser nicht. ;-)
Stichwort Temperaturdrift.

> Ich habe nur angst, dass ich
>durch den OP und die Widerstände weitere Ungenauigkeiten reinbringe.

Naja, im Wesentlichen einen Offset und Verstärkungsfehhler, welche man 
aber duch eine Zweipunktkalibrierung ausgeleichen kann und muss.

>Oder gäbe es die Möglichkeit die LM35er in Serie zu hängen, z.B. 3 und
>dann habe ich 30mV/°C?

Kann sein.

> Ist dies sinnvoll?

Nein.

>Was haltet ihr als Sinnvollste Variante? Möchte kein I2C IC nehmen, da
>die mir zu teuer sind,

Denkst du, deine Selbstbaulösung ist billiger? Vor allem was den Aufwand 
der Kalibrierung angeht?

> ich weiss aber, dass die die bessere Auflösung
>bieten.

Und auch GENAUIGKEIT. Und die sind von PROFIS kalibiert worden. Wenn du 
also nicht ein paar Tausend Geräte damit ausstatten willst, ist ein 
fertiger Digitalsensor in Summe deutlich billiger und besser.

> Reicht das LC Netzwerk wie im Datenblatt
>abgebildet

Denke schon.

MFG
Falk

Autor: C. S. (chrisdask8)
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Falk Brunner schrieb:
> AUFLÖSUNG und nicht GENAUIGKEIT

richtig sorry...

Falk Brunner schrieb:
> Naja, im Wesentlichen einen Offset und Verstärkungsfehhler, welche man
> aber duch eine Zweipunktkalibrierung ausgeleichen kann und muss.

Offset dürfe doch nicht sehr ins Gewicht fallen oder?
wenn er die Spannung des LM35 um z.b. 10 verstärkt, sind es 100mV/°C des 
LM35.
Der Offset von z.b. 2mV ist hier doch vernachlässigbar.
Oder liege ich wieder falsch?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@C. S. (chrisdask8)

>wenn er die Spannung des LM35 um z.b. 10 verstärkt, sind es 100mV/°C des
>LM35.

>Der Offset von z.b. 2mV ist hier doch vernachlässigbar.

Ja, das wäre er. Aber 100mV/K ist viel zu viel des guten. Die 10mV/K 
sind vollkommen OK. Mit einer 4,096V Referenzspannung hat man ziemlich 
genau 0.1K Auflösung. Das reicht. Uns ist meist eh Augenwischerei.

MfG
Falk

Autor: C. S. (chrisdask8)
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Falk Brunner schrieb:
> Mit einer 4,096V Referenzspannung hat man ziemlich
> genau 0.1K Auflösung. Das reicht. Uns ist meist eh Augenwischerei.

mit der Augenwischerei hast du Recht.

Aber wie du auf die 0,1K Auflösung kommst verstehe ich nicht.
Der Mega8 hat nur nen 10bit AD-Wandler.
4096mV/1024 = 4mV.
Ich kenne das ja von meinem Projekt.
Die 4mV Schritte entsprechen beim reinen LM35 aber einem 
Temperaturschritt von 0,4°C und nicht die geforderten 0,1°C ?!
Daher fände ich die Sache mit dem OP nicht so schlecht... persöhnlich

Gruß
Christian

Autor: Anja (Gast)
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Steffen S. schrieb:
> Einzig ein PTC oder NTC würde noch in Frage kommen, ist mir aber
> mit der Linearisierung zu aufwändig,

in dem kleinen Temperaturbereich von 5..30 Grad reicht ein Vorwiderstand 
zum linearisieren.

Ich selbst verwende für 10..40 Grad einen 27K Pull-up und einen 33K NTC. 
Die Linearitätsabweichung ist an den Bereichsgrenzen kleiner als 0,3 
Grad. Die Auflösung bei einem 10-Bit A/D-Wandler (Ratiometrisch zur 
Versorgung = Referenzspannung) ist ca. 1/10 Grad. (In Bereichsmitte 
etwas besser, an den Rändern etwas grober).

siehe auch meinen Beitrag:
Beitrag "Temperatur Messung mit Mega8 und NTC-Widerstand 4,7k"

Bei 5..30 Grad bräuchte man einen etwas hochohmigeren Widerstand um die 
optimale Linearisierung zu erzielen.

Gruß Anja

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  C. S. (chrisdask8)

>Aber wie du auf die 0,1K Auflösung kommst verstehe ich nicht.
>Der Mega8 hat nur nen 10bit AD-Wandler.
>4096mV/1024 = 4mV.

Uuups. Da war ich wohl in Gedanken bei meinem Projekt, wo ich durch 
Überabtastung aus nem 10 Bit AD-Wandler in nem PIC einen 12 Bit Wert 
rausziehe ;-)

>Daher fände ich die Sache mit dem OP nicht so schlecht... persöhnlich

Jain. Ist aber auch nicht ganz trivial, wenn es WIRKLICH die geforderte 
Leistung bringen soll. Denn dann braucht man einen Differenzverstärker 
bzw. Subtrahierer, um den gewünschten Messbereich auf den vollen 
AD-Wandler Eingangsbereich abzubilden. Machbar, aber nicht mal so fix 
nebenbei.

MfG
Falk

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