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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperaturmessung unter extremen Bedingung


Autor: Alexander H. (ill_son)
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Hallo,

ich würde gern eure Meinung hören zu folgender Problematik:
Es sollen temporär an einer Anlage Temperaturen bis ca 400°C gemessen 
werden. Momentan dächte ich an PT1000 Sensoren, 4-Leiter. Damit die 
Elektronik das überlebt, muss sie entsprechen entfernt vom Sensor 
angebracht werden (ca. 20m).  Die Leitungen zwischen Sensor und Umsetzer 
laufen parallel zu Spannungsversorgungsleitungen (Spannungsversorgung 
für die Anlage, Kabelführung lässt sich leider nicht vermeiden), durch 
die hohe Ströme fließen.
Inwiefern ist das kritisch bezüglich des Speise- und des Messsignals?
Da das Messignal ja kein Stromsignal ist, habe ich jetzt die 
Befürchtung, dass die Stromkabel die Messwerte sehr beeinflussen. Und 
auch der Speisestrom für den PT1000 ist ja recht gering und damit 
empfindlich.
Gäbe es eine geignetere Methode?

Grüße, Alex

Autor: Jens G. (jensig)
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Ja - filtern am Eingang der Meßelektronik.
Dann könnte man dei Eingangsschaltung der Meßelektronik symmetrisch 
machen (Differntial-, Instrumentenverstärker)

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Alexander H. schrieb:
> Gäbe es eine geignetere Methode?

sicher gibt es die.
Kommerzielle Pt100 Fühler mit Sensorelektronik im Anschlußkopf nehmen.

Oder werden Deine Kabel etwa auch 400 Grad heiß? wohl kaum.

Autor: Düsendieb (Gast)
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Alexander H. schrieb:
> Damit die
> Elektronik das überlebt, muss sie entsprechen entfernt vom Sensor
> angebracht werden (ca. 20m).

Das wird die Elektronik nicht überleben

Autor: Harald Wilhelms (Gast)
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> Es sollen temporär an einer Anlage Temperaturen bis ca 400°C gemessen
werden. Momentan dächte ich an PT1000 Sensoren, 4-Leiter.

Ich würde da eher PT100 nehmen.

> Damit die
Elektronik das überlebt, muss sie entsprechen entfernt vom Sensor
angebracht werden (ca. 20m).  Die Leitungen zwischen Sensor und Umsetzer
laufen parallel zu Spannungsversorgungsleitungen (Spannungsversorgung
für die Anlage, Kabelführung lässt sich leider nicht vermeiden), durch
die hohe Ströme fließen. Inwiefern ist das kritisch bezüglich des 
Speise-
und des Messsignals?

Nun, Du solltest die hohen Frequenzen ab einigen Herz ausfiltern.
Zusätzlich könntest Du Deine Messleitungen abschirmen. Grund-
sätzlich ist ein solches Messsystem in der Umgebung normale
industrielle Praxis und beherrschbar.

> Da das Messignal ja kein Stromsignal ist, habe ich jetzt die
Befürchtung, dass die Stromkabel die Messwerte sehr beeinflussen.

Bei 4-Draht und richtiger Auswertung eigentlich nicht.

> Und auch der Speisestrom für den PT1000 ist ja recht gering und damit
empfindlich.

Nun, ich würde PT 100 und 1mA nehmen, den Strom aber takten,
um keine zusätzlichen Messfehler durch Eigenerwärmung zu
bekommen.
Gruss
Harald

Autor: Alexander H. (ill_son)
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Danke für die schnellen Antworten.

@Andrew:
ja die Kabel werden auch mit heiß, weil die Temperatur nicht nur am 
Sensor, sondern auch in der Umgebung extrem ansteigt (Stahlwerk).

@Jens G.:
Ist der Eingang des Umsetzers nicht diffentiell. Ich dachte da an was 
von Phoenix, weil schon vorhanden. Nichts selbst entwickeltes. Wenn es 
symmrtrisch ist, dann dürften ja Störungen, die auf die Messleitungen 
wirken, nicht mehr ganz so kritisch sein. Bei der Speiseleitung bin ich 
mir nicht sicher.

Alex

Autor: Bernd B. (maulwurf)
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Ich würde ein Thermoelement nehmen.
Geht bis 1500 Grad, hat abgeschirmte Anschlußleitungen und ist 
unempfindlicher gegenüber Störeinstrahlung.
Gruss Bernd

Autor: Jens G. (jensig)
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>Nun, ich würde PT 100 und 1mA nehmen, den Strom aber takten,
>um keine zusätzlichen Messfehler durch Eigenerwärmung zu
>bekommen.

Naja, ob 100µW wirklich noch eine merkliche Eigenerwärmung verursachen? 
Ok, wenn mann °mC (oder mK) messen will, dann ja).

Autor: Alexander H. (ill_son)
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@Harald:

Danke für die ausfühliche Antwort.
Meinst Du, dass die Eigenerwärmung bei 400°C eine entscheidende Rolle 
spielt?
Beim ist PT100 allerdings der Speisestrom etwas höher, was sicher 
vorteilhaft wäre.

Alex

Autor: Alexander H. (ill_son)
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Ich hätte noch eine Frage bezüglich der Filterung:

Könnte man auch den Ausgang filtern? Das liese sich deutlich einfacher 
realisieren. Da die Übertragung des Umsetzters ja nicht linear ist, weiß 
ich nicht, ob man das so machen kann.

Alex

Autor: MaWin (Gast)
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400 GradC sind technisch keinerlei Problem, wenn die Elektronik in 
kühleren Bereichen angebracht werden kann. Störngen in Leitungen lassen 
sich, weil es eine Temperaturmessung ist die prinzipbedingt langsam sein 
darf, problemlos komplett wegfiltern. Die Eigenerwärmung spielt auch 
keine Rolle, eben schon Thermospannungen in der Zuleitung, also 
unerwünschte Thermoelemente. Also alle Metallartienübergänge auf hin und 
rückweg paarweise auf gleicher Temperatur halten.

Autor: Ernestus Pastell (malzeit) Benutzerseite
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Wie schaut es mit der Wärmekopplung und Genauigkeitsanforderung aus? 
Eigenerwärmung kann man eventuell als systematischen Fehler 
herausrechnen(-schätzen). Durch einen höheren Signalpegel bekommt man 
dann einen besseren Störabstand.


Die Schätzung würde ich dann Experimentell überprüfen, da 
Wärmeabstrahlung nicht direkt proportional zur Temperatur stattfindet.

(Keine Gewehr ob du damit ans Ziel kommst nur ein Ratschlag)

Autor: Alexander H. (ill_son)
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+-20°C wären sicher in Ordnung, vielleicht auch noch etwas ungenauer

Wegen der Temperatur habe ich eigentlich keine Bedenken. Eher was die 
Störungen betrifft.
Ich habe gerade nochmal mit dem Kollegen gesprochen. Die Entfernung 
zwischen Sensor und Umsetzer sind deutlich länger als 20m, wohl eher 
70m, und das mit so einem zarten Signal...
Da es draußen so warm ist, kann man auch keine Elektronik zwischen 
schalten.

Grüßen, Alex

Autor: Jens G. (jensig)
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>Könnte man auch den Ausgang filtern? Das liese sich deutlich einfacher
>realisieren. Da die Übertragung des Umsetzters ja nicht linear ist, weiß
>ich nicht, ob man das so machen kann.

Solange die Störungen den linearen BEreich der Meßelektronik nicht zu 
sehr strapazieren, und auch noch weit genug von der Grenzfrequenz dessen 
entfernt ist sollte es gehen. Ansonsten könnten die Störungen wie bei 
einer Demodulation zu einem Spannungsversatz am Ausgang führen, also 
Meßfehler.

>Da es draußen so warm ist, kann man auch keine Elektronik zwischen
>schalten.

Wie wartm ist es denn da "drausen"? Du willst doch nicht etwa sagen, daß 
da ein Raum von 70m Länge auf elektroniktödliche Temperaturen gehalten 
wird.

Autor: Dennis Keipp (dkeipp)
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Hallo,

Ich habe einen Datapaq 9000 zu verkaufen (Nachlass meines Vaters)

Hier gibt es einige Informationen dazu: 
http://www.datapaq.com/literature/pdfs/o-travelpaq-g.pdf

Der Hitzeschutzbehälter welcher bei meinem Gerät dabei ist sieht etwas 
anders aus. Wenn Intresse besteht mache ich Bilder

Gruß
Dennis

Autor: Alexander H. (ill_son)
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@ Jens G.:

Ich sag mal so, wenn die Flammen etliche Meter nach oben aus dem 
Schmelzofen schießen, kann's schon mal kuschelig werden. Vorallem wenn 
man sich direkt darüber befindet, so wie die Sensoren.

Grüße

Autor: Ernestus Pastell (malzeit) Benutzerseite
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Nach was fertigem bei Messgerätehersteller des Vertrauen anfragen, wär 
eine Idee.

Etwas sorgen mach mir auch das es sich um ein massebezogenes Signal, 
statt differentiell, handelt. Da musst du dich noch gründlich über 
optimalen Anschluss von Kabelschirmen auseinandersetzen.

Autor: Alexander H. (ill_son)
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Hallo Ernestus,

wenn ich das Datenblatt des Umsetzters richtig verstanden habe, ist die 
Versorgung des PT galvanisch getrennt, also nicht massebezogen. Nach 
Dennis' Post habe ich mal begonnen, nach Hitzeschutzbehältern zu suchen, 
das könnte eine Möglichkeit sein. Habe nur noch keine Vorstellung davon, 
was sowas kosten könnte. 500°C sollte er schon eine gewisse Zeit (wenige 
Minuten) aushalten.

Grüße, Alex

Autor: Günter K. (murkel)
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Hallo,

die Messaufgabe ist schon nicht ohne, aber zu beherrschen. Wir machen 
des öfteren Temperaturmessungen am Walzgut im Ofen bis 1300°C mit 10 
Meßstellen
über etwa 4 h. Die Physik läßt sich unter gewissen Vorraussetzungen 
schon mißbrauchen.

Variante 1

Mantelthermoelemente entsprechender Länge, externe Vergleichsstelle
oder Kopftransmitter ( bezahlbar ), Ni-CrNi sollte da noch reichen.
Den direkten Kontakt mit Leistungsträgern ( Kabel ) Umrichter u.ä.
möglichst bei der Verlegung vermeiden. Umsetzung auf 4-20 mA relativ
störsicher, dann auf S7 / Wago etc. anschließen.

Von Widerstandsthermometern würde ich abraten, da Belastung Standard bis 
ca. 550°C möglich, bei langsamen Prozessen.

Variante 2

Wir beziehen die TE immer in Längen bis ca. 15m, gefertigt aus 
Einzeldraht der Schenkel mit einer Isolierung aus Keramiklochkörpern.
Dem Schutz der TE's muss dann hohe Aufmerksamkeit gewidmet werden, je 
nach Prozessbedingungen kann es zu Korossion bzw. Veränderungen der 
Materialien kommen. ( Reduzierende Athmosphäre o.ä. )

Ich denke, Variante 1 sollte reichen, einfach mal googlen nach
Rössel Messtechnik, Geratherm, ABB es gibt viele Firmen, die das 
anbieten.

Vielleicht konnte ich helfen, aber derartige Messaufgaben im 
Industriebereich sollte man professionell machen, sonst kann man mit den 
Daten nicht allzuviel anfangen.

Gruss
Murkel

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