Hallo allerseits, ich habe mal je ein paar Fragen an die InstrAmp- und an die Filter-Gurus hier. Ich selbst habe mit beidem noch sehr wenig Erfahrung und bin auch nicht gerade der geborene Analog-Elektroniker. Daher laufe ich Gefahr, dumme Fragen zu stellen. Also bitte nicht gleich stinkig werden. :) Es geht um Folgendes: ich möchte das Thermoelement des Weller WMRP-Lötkolbens (Bild 1) mit einem STM32 auswerten. Dieses TE scheint von irgendeinem exotischen Typ zu sein und daher finde ich keine vorgefertigten Interface-Bausteine á la MAX6675. Schade, aber macht eigentlich nix, da ich ja "einfach" (ähem...) :-/ die Thermospannung über einen qualitativ hochwertigen Instrumentenverstärker an meinen AD-Wandler schicken kann. Der Thermospannungs-Koeffizient dieses TEs beträgt laut meiner... sagen wir... eher "rustikalen" Messung ;)) ca. 12,7 µV/K so, dass ich einen Verstärkungsfaktor von ca. 1000 (mal so als Hausnummer) benötigen werde. Dazu verwende ich nun als Beispiel den INA118, bin aber natürlich für bessere Vorschläge dankbar. Die Kaltstellen-Kompensation erfolgt dann später rechnerisch im Controller mit Hilfe eines externen Temperatursensors so, dass ich wirklich nur die reine Thermospannung verstärken und messen muss. Ich habe nun die beiden Enden des TEs wie in Bild 2 an die Eingänge des INA118 angeschlossen wobei ich allerdings den 10k-Widerstand weglassen musste, da mit diesem Widerstand scheinbar nichts mehr zum Verstärken übrig bleibt. Und hier tauchen die ersten Fragen an die Verstärker-Leute auf: - ist es richtig, dass dieser Widerstand vom TE-Plus nach Masse geht? Nicht etwa von TE-Minus? In anderen Datenblättern sieht alles wieder irgendwie anders aus. **grande confusione** :) - Sind 10k für dieses TE nicht etwas niedrig gegriffen? Vielleicht eher 10M? Sind bestellt aber noch nicht da, sonst hätte ich's schon ausprobiert. So denn... am Ausgang des INA118 finde ich nun bei erwärmtem TE Folgendes vor: Bild 3 und 4. Eine... ähhh... na ja... Rechteckspannung, mal mehr mal weniger schön, mit (ok, wer hätte es gedacht) 50Hz. Mit dieser Einstreuung war natürlich zu rechnen. Aber warum sehe ich im kalten Zustand (keine Thermospannung) nichts von diesen 50Hz. Ich nehme an es liegt einfach daran, dass diese Einstreuungen nichts an der Differenzspannung zwischen den Eingängen ändert und diese eben Null ist. Sehe ich das richtig? Dann würde eine auftretende Thermospannung dieses Gleichgewicht verschieben und die Amplitude steigt mit der Thermospannung an. Ausserdem ändern sich, je nach dem ob ich mit der Hand am Metallgehäuse des Lötkolbens dran bin oder nicht, sowohl die Kurvenform als auch, ärgerlicherweise, die Amplitude. Ok, sehe ich auch ein, aber (Frage an die Filter-Versteher): - was tu ich dagegen? Filtere ich das Signal vor (sehr heikel bei der geringen "Leistung" eines TEs) oder nach dem Verstärker? Und wenn ja, mit welcher Art von Filter? Und das ist nur der Müll der so schon aus der Umgebung aufgefangen wird. Später kommt noch eine PWM mit 24 V und 3,5 A dazu über die der Lötkolben geheizt werden soll. Das wird auch nicht ganz ohne Einstreuungen gehen... Irgendwie kann es ja nicht all zu schwierig sein. Die Weller-Lötstationen sind offensichtlich auch in der Lage, aus diesem Signal eine ziemlich genaue Lötspitzen-Temperatur zu ermitteln. Und ich kann mir nicht vorstellen, dass in diesen Geräten ein hochpräzises Messinstrument mit wahnsinnig aufwendiger Abschirmung steckt. Zumal das an der schlechten Abschirmung des Lötkolbens ja auch nichts ändern würde. Hat irgend jemand Erfahrung mit der Auswertung, Signal-Konditionierung, Filterung, usw. von Thermoelementen? Nun ja, wer jetzt diesen ganzen Roman durchgelesen hat: Danke dafür! :) Ich hoffe mal, hier gibt es Leute, die davon Ahnung haben... Grüße Dominik
Ich kenne mich mit dem Teil auch nicht aus, aber was mir beim Angucken des Datenblatts auffällt: Hast du eine duale Stromversorgung da dran? Du musst die Eingangsspannung natürlich irgendwo im normalen Betriebsbereich halten (also den Gleichspannungsanteil). Der simple Ableitwiderstand nach Masse funktioniert dafür nur, wenn du mit dualer Versorgung arbeitest. Wenn du eine einseitige Versorgung hast, könntest du ggf. gegen Vcc/2 vorspannen. Die Brummeinstreuung bringt ihn vermutlich in den Spitzen auch nur gerade so aus dem "Nirwana" eines unzulässigen Eingangsspannungs- bereichs heraus.
Ich kann leider nichts zur Lösung beitragen aber bitte nicht an 24V anschließen, die WD1000M macht Impulsgruppensteuerung mit 8V. Die Spitze zieht dabei 4 bis 5 A. Das blöde an der ganzen Sache ist ja auch noch, dass Heizung und Temperatursensor eine gemeinsame Masse haben.
@Jörg: Richtig, das hatte ich vergessen. Ich nutze nur eine einseitige Stromversorgung. Da ich nur Temperaturen oberhalb der Raum- bzw. Kaltstellen-Temperatur messen will und somit die Thermospannung immer die gleiche Polarität hat, möchte ich mir eine duale Stromversorgung sparen. Die Idee mit der Vorspannung klingt einfach und plausibel. Ich werde das mal testen. Danke Dir! ------------------------------------ @Dieter: Bist Du Dir bei den 8 Volt und der Impulsgruppensteuerung sicher? Im Datenblatt von Weller für den WMRP steht als Versorgungsspannung 24 Volt. Hast Du Dir das mal auf dem Oszilloskop angesehen? Wenn ja, wäre ich Dir für eine genaue Beschreibung dankbar. Mir fehlt es leider an der (viel zu teuren) WD1000M. Ich bin auch nicht sicher, ob mit 8 Volt ausreichende Leistungen zum schnellen Heizen aus dem Standby oder zum Nachheizen erreicht werden können!? Die Heizung hat im kalten Zustand einen Widerstand von ca. 3,5 Ohm. Bei 8 Volt und 100% Duty Cycle (Maximalleistung) wären das nur gut 18 Watt. Ich weiß zwar (noch) nicht, welchen Widerstand die Heizung bei Löttemperatur hat, aber so wahnsinnig viel weniger, dass man mit 8 Volt vernünftige Leistungen erreichen könnte, wird es nicht werden. Denke ich zumindest. Und die WD1000M liefert, wenn ich nicht irre, 80 Watt. Ausserdem: was spräche gegen eine PWM mit 24 Volt? Letzendlich hängt dabei die, an einer Widerstandsheizung umgesetzte Leistung doch vollständig vom Duty Cycle der PWM ab. Und bei einem Duty Cycle von 1% setze ich mit 24 Volt selbst an einem Widerstand von nur 0,5 Ohm gerade einmal knapp 12 Watt um... ------------------------------------ Bitte korrigiere/korrigiert mich, falls ich irre... Die Lötspitzen werden es Euch danken ;)) (Und ich natürlich auch!!) Grüße und guat's Nächtle... Dominik
Ach, ich vergass... Noch mal @Dieter: Wegen der gemeinsamen Masse: in der Steckerbelegung des WMRP sind zwei Pins als Heizung und zwei andere Pins als Thermoelement angegeben. Zwischen den beiden Kreisen besteht eine Verbindung mit einem Widerstand von ca. 1 kOhm. Sollte das ein Problem werden? Wenn ja, inwiefern? :) G Dominik
Sooo, ich hab nochmal nachgemessen. Die Heizung liegt zwischen dem Außengehäuse und dem Zentralpin am Stecker und hat etwa 1,5Ohm, bei 8V fließen rund 5A und das macht 40W. Da 24V drauf zu geben hätte ich Bammel, selbst mit PWM. Das Thermoelement liegt ebenfalls mit einer Seite am Gehäuse (Stecker ist ja nur 3-polig) und das andere Ende ist mit dem Ring verbunden. Selbst wenn der Spannungsfall im gemeinsamen Strompfad nur ein paar mV ausmacht, geht das in voller Höhe ins Thermoelement Signal mit ein.
Die Temperatur wird wahrscheinlich in den Impulspausen gemessen. Der OPV gehört eigentlich wie Jörg gesagt hat dual versorgt, da dein Thermoelement bereits einseitig an GND liegt. Die Schaltung mit den 10k stammt aber aus dem Datenblatt. Das passt nicht zu dieser Aussage aus dem Datenblatt des INA118 (TI): Linear Input Voltage Range min. (V+) –1V typ. (V+) –0.65V min. (V–) +1.1V typ. (V–) +0.95V Das gute Stück ist damit nicht Rail-to-Rail fähig! Wahrscheinlich soll diese Schaltung nur das Prinzip der Ableitung des input bias currents zeigen. Deine gemessene Thermospannung ist komisch. In diesen Bereich liegen die Typen C und D, die sind für Temperaturbereiche bis 1800°C und 2100°C geeignet... Beziehen sich die 1,5 Ohm auf den kalten Lötkolben? Wird das ev. bei Erwärmung mehr?
Guten Abend! :) @Dieter: Ahh, nun wird mir einiges klar. Offensichtlich gibt es verschiedene Versionen des Weller WMRP. Bei mir hat der Stecker 5 Pins. Daher stehen auch je zwei Pins für Thermoelement und Heizung und ein weiterer für den Potentialausgleich zur Verfügung. So ist es jedenfalls in der Pinbelegung angegeben. Bei mir hat die Heizung in kaltem Zustand auch ca. 3,5 Ohm. Da sieht's bei 1,5 Ohm natürlich anders aus. Danke, dass Du extra noch mal nachgemessen hast. Ich werd' einfach mal mein Glück beim Heizen probieren (ich habe genügend Lötspitzen vorrätig ;))... ------------------------------------ @Gregor: Danke für's Lesen des Datenblattes! Ich sehe schon, ich sollte das auch nochmal ganz genau tun. Ich hatte das irgendwie so verstanden, als ginge es auch mit einseitiger Versorgung. Aber zugegebenermaßen haben mich die vielen Applikationsbeispiele etwas verwirrt. Es klingt, als hättest Du damit einige Erfahrung. Fällt Dir irgend ein besserer Verstärker-Typ für diesen Zweck ein. Der INA118 war eigentlich nur ein Schuss ins Blaue da ich den irgendwo im Zusammenhang mit Thermoelementen gesehen habe. Wie gesagt, ich möchte nur Spannungen gleicher Polarität messen und möglichst auf eine duale Stromversorgung verzichten. Ich habe auch an den AD594/595 gedacht. Der hat den Vorteil, dass er für eine einfache 5 Volt Versorgung vorgesehen ist. Ich bin nur nicht sicher, ob ich den so einfach an mein seltsames Thermoelement anpassen kann (evtl. die integrierte Kaltstellenkompensation umgehen, falls möglich). -- Ja, das Thermoelement bereitet mir auch nach intensiver Suche im Internet einiges Kopfzerbrechen. Ich habe Tabellen gefunden zu den Typen B, C, E, J, K, N, R, S und T und habe daraus ebenfalls den Typ C mit ca 13,5µV/K als Möglichkeit (Typ D war mir bislang nicht bekannt) gefunden. Ich weiß nicht, wie realistisch das ist in Bezug auf Herstellungskosten, Verarbeitung, usw. aber zumindest erscheint mir die Kombination "Wolfram-5% Rhenium / Wolfram-26% Rhenium" nicht gerade alltäglich und ein Temperaturbereich bis (laut meiner Tabelle) 2320°C (!!) wird für Lötkolben wie ich sie bislang in meinem Leben verwendet habe, auch nicht benötigt ;). Allerdings, wie gesagt, meine Methode war etwas rustikal: Topf Wasser gekocht, vom Herd genommen, Lötspitze und Pt1000 rein gehängt, Thermoelement an einem normalen Multimeter im 2 Volt-Bereich, während des Abkühlens mitgeschrieben, ausgerechnet. Gut, nicht gerade wissenschaftlich, aber man nimmt halt was man hat. Außerdem ging es ja auch nur darum, so in etwa auf den Typ des TEs schließen zu können. Und es kommt eigentlich auch eine ganz schöne "Gerade" dabei heraus: über 8 Messpunkte zwischen 90°C und 30°C komme ich auf Thermospannungen zwischen 11,9 und 12,7 µV/K. Letztendlich ist es auch egal, da ich, sobald Heizung und Temperaturmessung - einschließlich Messverstärker - funktionieren, mit Hilfe eines weiteren Thermoelements eine genauere Messreihe bis 450°C aufnehmen möchte und anhand dieser Tabelle bzw. der ermittelten Funktion(en) dann im normalen Betrieb die Lötspitzentemperatur ermitteln werde. Unabhängig vom Typ des TEs. -- Also, die 3,5 Ohm bei meinem Lötkolben beziehen sich auf den kalten Zustand. Dieter scheint, zumindest was den Stecker und seine Belegung angeht, eine andere Version zu besitzen. Insofern kann ich über seine Messung nichts sagen. ------------------------------------ Vielen Dank Euch Beiden! Grüße Dominik
Hallo Dominik, da reden wir aneinander vorbei. Das Kabel hat selbstverständlich einen 5 poligen Stecker zur Station aber die Lötspitze ist über einen 3 poligen 3,5mm Klinkenstecker am Handstück angesteckt. Ich habe hier auch ein offenes Handstück, da sind noch einige Kleinigkeiten drin verbaut. Erstmal der Magnetsensor mit dem der Kolben seine Ablage im Ständer meldet. Parallel dazu liegt ein 1k 0805 SMD Widerstand. Zur Kompensation der Thermoelementkaltstelle ist noch ein Silizium Temperatursensor drin, irgendwas KTY8... (SOT23, Stempelung 110). Wie was mit wem verschaltet ist bedarf noch einer näheren Begutachtung.
Hallo Dieter, OK. Jetzt sind alle Klarheiten beseitigt... ;). Wenn ich Deinen Eintrag mal genau gelesen hätte, hätte ich auch selbst drauf kommen können! Der 5-polige Stecker hat ja kein leitendes Außengehäuse. Ich habe vor einiger Zeit mal alle Pins am 5 pol.-Stecker und alle Kontakte an der Lötspitze gegeneinander vermessen, mal mit, mal ohne Magnet am Handstück. Ein offenes Handstück ist natürlich aus meiner Sicht ein Luxus der mir fehlt! :) Könntest Du evtl. mal ein oder zwei Fotos davon machen? Oder, falls es sich ohne Beschädigung öffnen lässt, mir sagen wie? Das würde mir evtl. helfen. Dann könnte ich meine Messungen mal mit der Realität vergleichen. Ich weiß auch nicht, ob im - zugeklebten - Stecker noch irgendwelche Bauteile sitzen. Hast Du auch Interesse an einer selbst gebauten Stromversorgung dafür? Oder hast Du nur mal aus Neugier reingeschaut? Da kommt mir gerade eine Spitzen-Idee ;)): ich werde Stecker, Lötspitze und Handstück mal röntgen. Vielleicht bringt es ja neue Erkenntnisse. Zumal man die Lötspitze wahrscheinlich nicht öffnen kann. Falls man was erkennt, stell' ich die Bilder morgen hier rein. Guat's Nächtle...
Dieter Werner schrieb: > Zur Kompensation der Thermoelementkaltstelle ist noch ein Silizium > Temperatursensor drin, irgendwas KTY8... (SOT23, Stempelung 110). Das ist schon mal eine gute Nachricht, du brauchst nur noch einen Verstärker. Die Kaltstelle hat sich damit erledigt. Datenblätter lesen ist eine Kunst, die man mit der Zeit lernt. Die Nachteile stehen irgendwo zwischen den Zeilen. Du könntest dir mal den THS4281 anschauen. Wenn du dir mal ein paar Datenblätter nebeneinander legst und vergleichst fällt dir auch auf was entweder auf der ersten Seite angepriesen wird oder eher versteckt weiter hinten. Der genaue Typ ist hier nicht wichtig, nur dass er am Eingang Rail to Rail fähig ist. (Und beschaffbar ist, das ist zur Zeit ein großes Problem.) Jetzt musst du mal deinen Lötkolben zerlegen und die Schaltung aufnehmen, vor allem ob und wie die Geschichte mit der Schaltablage da mit hineinspielt. Wird da der Regelung einfach ein falscher Messwert vorgegaukelt?
Gregor Wetzel schrieb: > Die Schaltung mit den 10k > stammt aber aus dem Datenblatt. [...] > Das gute Stück ist damit nicht Rail-to-Rail fähig! Wahrscheinlich soll > diese Schaltung nur das Prinzip der Ableitung des input bias currents > zeigen. Nein, die Schaltung ist völlig in Ordnung. Der Ableitwiderstand geht doch nach Masse, und nicht etwa an die negative Versorgungs- spannung. Daher ja oben auch meine Frage nach der dualen Versorgung (die ja offenbar hier nun unumgänglich wird, weil man sich den Gegenanschluss des Thermoelements nicht raussuchen kann).
Sorry, war krank. Deshalb erst jetzt... :) ------------------------------------ @Gregor: > Das ist schon mal eine gute Nachricht, du brauchst nur noch einen > Verstärker. Die Kaltstelle hat sich damit erledigt. Du gehst davon aus, dass die Kompensation auf analogem Wege bereits im Lötkolben erfolgt und der Wert des KTYxxx nicht erst in der Station separat gemessen wird? Das klingt logisch und wäre natürlich gut. Ich versuch' das mal rauszufinden. Den THS4281 hab' ich bei TI gesamplet. Und einen 24bit-AD-Wandler mit integriertem PGA. Könnte auch eine Lösung sein. Kommen erst noch... Aber ich werde auch den INA118 mal zum Test an einen Spannungsteiler hängen um die duale Versorgung zu bekommen. Vielleicht ist das ja auch praktikabel. > Jetzt musst du mal deinen Lötkolben zerlegen... ... ich weiß nur noch nicht wie. Aber ich hoffe auf Dieter's Hilfe. Ich werde nachher mal die Röntgenbilder rein stellen. ------------------------------------ @Jörg: Ja, Du hast wohl recht. So verstehe ich das aus dem Datenblatt inzwischen auch. In die unvollständige Darstellung habe ich irgendwie die Möglichkeit der einseitigen Stromversorgung fälschlicherweise hinein interpretiert.
So... zugegeben, all zu große Erkenntnisse lassen sich daraus nun auch wieder nicht gewinnen. Aber Spass hat's trotzdem gemacht :)). Immerhin weiß ich jetzt: - Im Stecker sind keine weiteren Bauteile versteckt. - Die Platine im Handstück ist gut zu erkennen. Um die Leiterbahnen verfolgen zu können. Müsste ich noch mal ein Bild mit anderen Einstellungen versuchen. Sobald eine Platine in einem Metallgehäuse eingebaut ist wird das immer ein bisschen knifflig. Aber ich hoffe da auf Dieter's Hilfe. Der hat ja die Platine schon draußen. Und ausserdem hat man auf dem Bild natürlich keine Chance, die Bauteile zu erkennen (wer hätt's gedacht...). Vielleicht mittels Röntgenspektrometrie. Spässle g'macht... - In der Kartusche (Lötspitze) ist noch was drin. Diese war wegen des dicken Metallmantels die größte Herausforderung. Man erkennt, zwar recht verwaschen, bei 1: irgendwelche Formen, die evtl. nur die Kontakte des Steckers sein könnten,... oder... irgendwas anderes... :-/ bei 2: eine dicke "Knolle" unter der ich mir nichts vorstellen kann. Kann jemand mit dem was er da sieht (besonders in der Kartusche) etwas anfangen? Grüße Dominik P.S.: Ein Dank an meinen freundlichen Zahnarzt...
Wenn die Kaltstelle in der Lötstation wäre müsste eine Ausgleichsleitung zwischen Handstück und Station verbaut sein, sonst hättest du die Temperaturdifferenz dazwischen als Fehler drin. Die Kartusche ist das eigentliche Heizelement? Dann ist die Knolle ev. das Thermoelement. Wenn jetzt noch Dieter Fotos von der Platine beisteuert oder verrät wie man das Handstück öffnet kannst du den Schaltplan aufnehmen. Oder du ignorierst den Teil mit der Schaltablage vorerst. Für eine Temperaturmessung hätten es auch 12 Bit getan...
> Die Kartusche ist das eigentliche Heizelement? Dann ist die Knolle ev. > das Thermoelement. Mit "Kartusche" meinte ich das ganze austauschbare Teil (Lötspitze, Heizung, Temperatursensor,...). Die "Knolle" könnte auch die Heizung sein. Ich vermute es fast, da ich im Rest der Spitze eigentlich nur noch einen Draht erkennen kann, welcher eher das Thermoelement sein müsste. Siehe Bild. Ich vermute, die "Knolle" heizt das dünne Röhrchen und darüber wird die Wärme in die Spitze geleitet. Das mit der Schaltablage hatte ich vergessen: ich vermute nicht, dass der Station ein falscher Messwert geliefert wird. Dagegen spricht, dass man in deren Menü eine Standby-Temperatur einstellen kann. > Für eine Temperaturmessung hätten es auch 12 Bit getan... Das stimmt. Ich hab' den einfach mal genommen. Auch wegen des integrierten PGAs.
Die unteren "Knollen" sind die Lötstellen zwischen dem Klinkenstecker und den Drähten, die obere ist die Verlötung des Röhrchens mit der Zugentlastung des Steckers. Die beiden Drähte (Heizung und TE) sind mit Silikon-Glasseide Schlauch isoliert und laufen im Inneren des Röhrchens nach vorn. Dort ist der Heizdraht zu einer dünnen Spirale aufgewickelt und an der Spitze ist alles miteinander verschweißt. Ich werde mal versuchen, in ein Foto des Handstücks die bestückten Bauteile einzuzeichnen. BTW das Handstückgehäuse besteht aus zwei Teilen und ist verschraubt und verklebt. Trennstelle ist am Übergang vom zylindrischen zum konischen Teil. Mit etwas Phantasie ist das Gewinde auf den Röntgenbildern zu erahnen.
Wir haben einen kaputten Griff und eine kaputte Spitze aufgemacht. Die Heizung ist in der verdickten Spitze aufgewickelt mit glasseidenisoliertem Draht. Hut ab, 80W auf so wenig Volumen ist eine Meisterleistung. In der Mitte geht das Thermoelement nach vorne. Der Griff hat ein Reedrelais drin. Den Typ hab ich irgendwo aufgeschrieben. Bei unserem Griff war das Reedrelais defekt, weil jemand den Griff auf den Boden hat fallenlassen. Hut ab vor diesem ReedRelais, ich glaube es war um die 7mm x 1.5mm x 1.5mm.
Ich hab mal eine defekte Sitze aufgesägt. Sieht so aus als wäre nichts tolles dirn. siehe bild
Das ist auch nur der Griff, da ist rechts das kleine Reedrelais. Die Spitze mit der Heizung ist links vom Griff. Ganz links.
OK, bin wieder da... :) Also: das Problem mit der Filterung hat sich dahingehend erledigt, dass ich auf die glorreiche Idee kam (besser spät als nie) den Potentialausgleichskontakt des Lötkolbens mal auf Masse zu legen. Was eine nahezu ungestörte, gleichmäßige Thermospannung zur Folge hat die auch durch Hände oder Umgebung nicht mehr zu beeinflussen ist. Damit sollte ich also nun klarkommen. Aufwändige Filterung kann ich mir sparen. Hätte ich auch mal früher drauf kommen können, zumal ich ja auf den Röntgenbildern die Abschirmung des Kabels erkennen konnte. Hab' mich bisher gar nie gefragt, an welchem Kontakt die hängt... @Dieter: hast Du schon ein Foto der Platine des Handstücks zur Verfügung? Wäre super. Ich bin ein wenig zu feige, das Handstück selbst aufzuschrauben weil ich nix kaputt machen will.
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.