Messen der Vergleichsstellentemperatur eines Thermoelements

Hallo Kally!
Da hast Du Dir nun zur Temp. – Messung  eine der schwierigsten Methoden 
überhaupt, ausgesucht.
Aber keine Angst, auch ein Bastler wie ich hat es kapiert und als 
Projekt umgesetzt.
Mach Dich also erst mal daran, das Prinzip zu KAPIEREN. In allen 
Einzelheiten.
Schau mal hier:
http://www.temp-web.de/cms/front_content.php?idcat=75
und suche per Google unter den Stichwörtern
"Thermoelement"
"Thermoelementverstärker"
"Typ K", usw.
Ratsam wäre auch, wenn Du Dir die Datenblätter  der 
Kaltstellenkompensation/Verstärkerkombi
LT1025/LTK001 aus dem Netz besorgen würdest. Du sollst/mußt diese IC nun 
nicht unbedingt verwenden, doch die Datenblätter enthalten gute 
Informationen zum besseren Verständnis der Materie.
Das, wonach Du jetzt speziell fragst und verstehen mußt, ist die 
„Kaltstellenkompensation“.
Es reicht nicht einen vorzüglichen, hochverstärkenden OPV zu haben, wenn 
keine
Kaltstellenkompensation erfolgt. Warum?:
Angenommen, am Meßpunkt sind 25°C und am OPV-Anschluß (oder Dein Stecker 
= Kaltstelle) sind auch 25°C, dann ist die Thermospnnung am OPV ==> 0V!! 
 Kein Temperaturunterschied – keine Thermospannung!
Du mißt am OPV-Eingang nur dann die 25°C des Meßpunktes, bzw. die 
entsprechende
Thermospannung, wenn am OPV-Eingang 0°C wären.
Deshalb "Kaltstellenkompensation". Das heißt, Die aktuelle Temperatur an 
der Kaltstelle muß irgendwie erfaßt
werden und zur dort gemessenen Spannung als geeigneter Spannungswert 
(abhängig vom Elementetyp) hinzu addiert werden.
Das Thema ist aber viel zu weitläufig und komplex um es hier im Moment 
weiter erläutern zu können.
Du findest alles im Netz.
Informiere Dich als erst mal ausgiebig, den Rest kriegen wir, oder Du 
ganz alleine, dann auch noch hin.

Gruß, unikum.

Die Ref. Lötstelle am Stecker zu haben, kann man machen, und wird auch 
bei fertigen Thermometern zum Teil gemacht. Man hat aber ggf. im Bereich 
des Steckers Wärmeströme und damit Temperaturunterschiede. Ganz 
unkritisch ist die Leitung hinter dem Stecker auch nicht - die darf halt 
auch keine Thermospannungen erzeugen.

Es gibt auch spezielle Stecker für Thermoelemente  - da sind auch die 
Kontakte aus passendem Materialien. Das sind z.B. für Typ K gelbe 
Kunststoffstecker, mit flachen Kantakten.

Als Sensor für die Ref. Lötstelle kann man z.B. einen PT100 , PT1000, 
NTC, PTC, ein IC oder eine Diode nutzen.  Da der Temperaturbereich am 
Stecker relativ klein ist und Thmermoelemente ohnehin nicht besonders 
genau sind, ist da ein PT100 schon eher die Ausnahme.

unikum schrieb:
> Hallo Kally!
> Da hast Du Dir nun zur Temp. – Messung  eine der schwierigsten Methoden
> überhaupt, ausgesucht.
> Aber keine Angst, auch ein Bastler wie ich hat es kapiert und als
> Projekt umgesetzt.
> Mach Dich also erst mal daran, das Prinzip zu KAPIEREN. In allen
> Einzelheiten.
> Schau mal hier:
> http://www.temp-web.de/cms/front_content.php?idcat=75
> und suche per Google unter den Stichwörtern
> "Thermoelement"
> "Thermoelementverstärker"
> "Typ K", usw.
> Ratsam wäre auch, wenn Du Dir die Datenblätter  der
> Kaltstellenkompensation/Verstärkerkombi
> LT1025/LTK001 aus dem Netz besorgen würdest. Du sollst/mußt diese IC nun
> nicht unbedingt verwenden, doch die Datenblätter enthalten gute
> Informationen zum besseren Verständnis der Materie.
> Das, wonach Du jetzt speziell fragst und verstehen mußt, ist die
> „Kaltstellenkompensation“.
> Es reicht nicht einen vorzüglichen, hochverstärkenden OPV zu haben, wenn
> keine
> Kaltstellenkompensation erfolgt. Warum?:
> Angenommen, am Meßpunkt sind 25°C und am OPV-Anschluß (oder Dein Stecker
> = Kaltstelle) sind auch 25°C, dann ist die Thermospnnung am OPV ==> 0V!!
>  Kein Temperaturunterschied – keine Thermospannung!
> Du mißt am OPV-Eingang nur dann die 25°C des Meßpunktes, bzw. die
> entsprechende
> Thermospannung, wenn am OPV-Eingang 0°C wären.
> Deshalb "Kaltstellenkompensation". Das heißt, Die aktuelle Temperatur an
> der Kaltstelle muß irgendwie erfaßt
> werden und zur dort gemessenen Spannung als geeigneter Spannungswert
> (abhängig vom Elementetyp) hinzu addiert werden.
> Das Thema ist aber viel zu weitläufig und komplex um es hier im Moment
> weiter erläutern zu können.
> Du findest alles im Netz.
> Informiere Dich als erst mal ausgiebig, den Rest kriegen wir, oder Du
> ganz alleine, dann auch noch hin.
>
> Gruß, unikum.

Vielen Dank unikum für die Antwort, hast dich ja richtig ausgelassen :) 
Die "Grundinformationen" waren mir schon bewusst, habe mich jedoch jetzt 
zusätzlich über Thermoelementverstärker informiert und wichtige 
Informationen bekommen, vielen Dank :)

Nun jedoch zu meinem eigentlichen Problem. Genau, die 
Kaltstellenkompensation ist mein Problem.
Es ist nämlich so, dass ich die Zylindertemperatur mit einem 
Thermoelement erfasse. Die Differenzspannung, die an dem TE-Ausgängen 
anliegt, wird an einen Stecker des gleichen Typs angeschlossen (K, E, 
etc.).
Hier wird jedoch ein anderer Kabelbaum an diesen Stecker angeschlossen. 
Somit entseht hier die Vergleichsstelle, an der ich die 
Referenztemperatur zur Kalststellenkompensation messen muss, da der 
Kabelbaum aus einem andern Material besteht als der Stecker.
Auf den Stecker kommt also ein Kabelbaum und am Ende dessen kommt mein 
differenzieller OPV und die weitere Schaltung.
Jetzt muss ich aber irgendwie die Referenzspannung messen.
Mein (Verständnis)Problem besteht nun darin, dass ich nicht weiß, wie 
ich die Referenztemperatur an meine weiterführende Schaltung bringe. 
Messen kann die Temperatur ja mit beispielsweise einem PT100. Aber wie 
soll ich den da anschließen an der Vergleichsstelle? Da ist ja nur der 
Stecker und dann kommt ja schon der Kabelbaum.

Ich hoffe, dass ich mein Problem nun klarer geworden ist.

Danke Ulrich auch für deine Antwort!

Kally

Noch etwas:
Wenn ich die Temperatur an der Verleichsstelle erfasst habe und dann per 
Kupferleitung die Spannung an meine Schaltung anlege, beispielsweise ein 
uC anschließe, dessen Pins denke ich ein anderes Material als Kupfer 
haben (welches ist es überhaupt?), entsteht doch wieder eine 
Thermospannung, die das Ergebnis verfälscht, oder liege ich da falsch?

Vielen Dank im Voraus.

Kally

Kally K. schrieb:
> Noch etwas:
> Wenn ich die Temperatur an der Verleichsstelle erfasst habe und dann per
> Kupferleitung die Spannung an meine Schaltung anlege, beispielsweise ein
> uC anschließe, dessen Pins denke ich ein anderes Material als Kupfer
> haben (welches ist es überhaupt?), entsteht doch wieder eine
> Thermospannung, die das Ergebnis verfälscht, oder liege ich da falsch?
>
> Vielen Dank im Voraus.
>
> Kally

Hab mich jetzt noch ein wenig mehr eingelesen.
Stimmt das, dass wenn die Temperatur an den beiden Verbindungsstellen 
des Kabelbaums mit dem uC gleich ist, keine Thermospannung auftritt?
Wenn das der Fall ist, dürfte ja keine Spannung auftreten, da diese nur 
wenige Millimeter voneinander entfernt sind.

Somit muss man nur ein einzges Mal die Temperatur an der Stelle, an der 
das Themrmoelement zum ersten Mal auf ein anderes Material trifft, 
messen?
Danach ist dies nicht notwendig, sobald sich die beiden Enden dieser 
"Weiterführung" auf gleicher Temperatur befinden.
Ist das korrekt?

Kally

Kally K. schrieb:
> Nun jedoch zu meinem eigentlichen Problem. Genau, die
> Kaltstellenkompensation ist mein Problem.

Die Kaltstellenkompensation ist anfangs immer ein Problem und aus meiner 
Sicht mit dem übelsten Aufwand verbunden, es sei denn, Du benutzt 
spezielle IC wie, z. B. LT1025.
Wenn ich Dein Vorhaben richtig verstehe, muß vom Stecker des 
Thermoelementes über eine Verlängerung (Kabelbaum) die Thermospannung 
bis zur Elektronik weitergeführt werden. Ist es jetzt nun möglich in 
Deinem Kabelbaum eine so genannte Thermoelement – Ausgleichsleitung 
komplett oder als Einzeladern einzubringen?
Diese Ausgleichsleitung gibt es als Meterware. Wenn das ginge, könntest 
Du die Kaltstelle dort einrichten, wo es am günstigsten ist, also etwa 
gleich in der Elektronik. Du könntest Dir auch einen entsprechend langen 
Thermoelementfühler (Drahtfühler) beschaffen. Schau mal hier:
http://www.greisinger.de/index.php?task=2&wg=232
Geht das nicht, warum auch immer das nicht gehen sollte kann ich mir 
jetzt nicht vorstellen, hast Du zusätzlichen Aufwand: Dann muß die 
Temperaturerfassung (Kaltstelle)in diesem Stecker/Kupplung sein, somit 
also 2 zusätzliche Leitungen. Wie es nun hinter der Kaltstelle 
leitungsmäßig weitergeht ist vom Material her egal.
Die Kaltstellenkompensation wird, wenn sie korrekt arbeitet, an der 
Kaltstelle die richtige Thermospannung generieren. Alles, was hinter der 
Kaltstelle passiert, ist bezüglich der eigentlichen Temperaturerfassung 
egal. Natürlich gibt’s dann noch die üblichen Fehlerquellen. Danach 
kommt immer ein OPV zur Verstärkung, da ja die Thermospannung sich im 
µV- bis unteren mV – Bereich bewegt. Wenn Du sowieso einen Kontroller 
zur Auswertung verwendest, kannst Du Dir die Kompensationsschaltung auch 
sparen (trotzdem auch Erfassung der Kaltstellentemperatur mit PT100 o. 
Ä!!) und die Kompensation per Programm rechnerisch erledigen, denn es 
ist ja wie schon erwähnt so, daß die Kaltstellentemperatur auf die 
Thermospannung aufgeschlagen wird.
Und noch mal: Thermospannung entsteht nur (!), wenn an den beiden Enden 
des Thermoelementes unterschiedliche Temperaturen herrschen. Stichwort: 
Seebeck - Effekt!!
Gut, dann belassen wir es mal bis hier. Schönes komplexes Thema, oder?

Gruß, unikum.

Die Firma Omega hat auch kleine fertige Module für die 
Kaltstellenkompensation. Die laufen mit 1-2 Knopfzellen schon sehr 
lange.


Wie schon erkannt sind die unterschiedlichen Materialien z.B. an 
Steckern oder den IC Pins nur dann ein Problem, wenn da 
Temperaturunterschiede auftreten. Man sollte entsprechend darauf achten 
die Temperaturunterschiede kleine zu halten, und nicht unnötig viele 
Übergänge in den Stromkreis zu bekommen.

Wie schon vermutet reicht es in der Regel eine Ref. Temperatur zu 
messen. Wenn der Thermoelement-Draht oder alternativ die 
Ausgleichsleitung nicht bis zum Verstärker geht, hilft einem so ein 
extra IC meist nicht viel, weil da der Sensor im IC ist. Hier wird aber 
eher ein externer Sensor für die Ref. Lötstellen gebraucht.

Wenn man die Daten per µC auswertet, kann man das zusammenführen der 
Ref. Temperatur und Thermospannung auch gut digital machen, also erst 
die Ref. Temperatur messen und die Thermospannung separat 
digitalisieren.  Ein Weg dau ist z.B. aus der Ref. Temperatur die 
Thermospannung für die Differenz zu 0 C zu berechnen und dann zur 
gemessenen Spannung zu addieren.
Früher, vor allem zur direkten Anzeige, hat man aus dem Sensorsignal von 
der Ref. Temperatur durch passende Skalierung die Verknüpfung analog 
gemacht. Der AD wandler misst dann nur noch eine Spannung, bzw. die 
Spannung wurde analog angezeigt.

> Es gibt auch spezielle Stecker für Thermoelemente  - da sind auch die
> Kontakte aus passendem Materialien. Das sind z.B. für Typ K gelbe
> Kunststoffstecker, mit flachen Kantakten.

Die Stecker sind schoen und auch sinnvoll wenn man fertige 
Thermoelemente verwenden will. Aber sie lassen sich mit verbleitem Lot 
schon sehr schlecht loeten. Bei Bleifrei dagegen ist beschissen noch 
garkein Ausdruck. Ich hatte vor ein paar Jahren den Hersteller mal 
gefragt wie man das nach seiner Meinung nach loeten soll, aber die 
wussten da keine Antwort drauf.

> Wenn das der Fall ist, dürfte ja keine Spannung auftreten, da diese nur
> wenige Millimeter voneinander entfernt sind.

Das ist Grundsaetzlich richtig. Die Frage ist was willst du messen und 
wie genau muss es sein. Willst du mit dem Thermoelement bei 
Raumtemperatur messen und kommt es dir auf 1/10Grad an so sind die 
richtigen Stecker sehr wichtig und es kommt auf jedes Detail an. 
Allerdings wuerde ich dann keine Thermoelemente verwenden. Will man 
dagegen einige hundert Grad messen dann wird es meistens keine Rolle 
spielen ob es jetzt 310Grad oder 315Grad sind. Dann kannst du die Sachen 
mit den Thermospannungen etwas entspannter sehen.

Olaf

Olaf schrieb:
> Die Frage ist was willst du messen und
> wie genau muss es sein. Willst du mit dem Thermoelement bei
> Raumtemperatur messen und kommt es dir auf 1/10Grad
> Allerdings wuerde ich dann keine Thermoelemente verwenden.

Joa Olaf. Da gebe ich Dir prinzipiell recht, muß aber einwenden, daß das 
nur die eine Seite der Medaille ist.
Sicher wird es sehr schwierig auf 1/10°C genau mit einem Thermoelement 
zu messen, ist aber auch im Bereich zwischen 0°C und 100°C selten nötig. 
Viel wichtiger, zumindest nach meinen Bedürfnissen, ist das Erreichen 
einer extrem geringen thermischen Trägheit, also des Reagieren auf 
schnelle Temperaturänderungen und, nicht zu vergessen, die sehr geringe 
Größe der Meßspitze – z. B. bei einem Drahtfühler mit 0,2mm 
Drahtdurchmesser.
Ich denke da besonders an die thermische Überwachung von elektronischen 
Bauelementen. Wenn ich über 3 – 4 Windungen die Drähte verrödele, 
erhalte ich eine sehr kleine Meßspitze, die man  fast überall 
unterbringt.
Diese winzige Meßspitze reagiert schon, wenn man sie nur anhaucht.
Notfalls löte ich das Ding dann auch am Meßpunkt an. Geht alles. Das 
Material vom Typ K läßt sich löten, also die Drähte. Beim 
Steckermaterial bin ich mir jetzt nicht sicher.
Das wollte ich zum Thema auch noch loswerden.

Gruß, unikum.

unikum schrieb:


> Wenn ich Dein Vorhaben richtig verstehe, muß vom Stecker des
> Thermoelementes über eine Verlängerung (Kabelbaum) die Thermospannung
> bis zur Elektronik weitergeführt werden.

Genau.

> Ist es jetzt nun möglich in Deinem Kabelbaum eine so genannte
> Thermoelement – Ausgleichsleitung
> komplett oder als Einzeladern einzubringen?
> Diese Ausgleichsleitung gibt es als Meterware. Wenn das ginge, könntest
> Du die Kaltstelle dort einrichten, wo es am günstigsten ist, also etwa
> gleich in der Elektronik.

Das bezweifle ich, aber ich sammle zur Zeit alle möglichen 
Lösungsmöglichkeiten um diese dann vorzustellen und letztendlich eine 
davon in Rücksprache mit meinem Vorgesetzten auszuwählen. Somit bleibt 
diese Lösung in der engeren Auswahl, da diese mir persönlich auch am 
besten gefällt, aber wir werden sehen für was entschieden wird.

> Du könntest Dir auch einen entsprechend langen
> Thermoelementfühler (Drahtfühler) beschaffen. Schau mal hier:
> http://www.greisinger.de/index.php?task=2&wg=232

Danke für den Hinweis.

> Geht das nicht, warum auch immer das nicht gehen sollte kann ich mir
> jetzt nicht vorstellen, hast Du zusätzlichen Aufwand: Dann muß die
> Temperaturerfassung (Kaltstelle)in diesem Stecker/Kupplung sein, somit
> also 2 zusätzliche Leitungen.

Danke für die Antwort, aber wie kann ich mir das vorstellen? Gibt es 
solche Stecker mit integriertem Temperatursensor bereits gefertigt, oder 
muss ich in "normale" einen implementieren, und wenn ja, wie soll das 
gehen?

> Wie es nun hinter der Kaltstelle
> leitungsmäßig weitergeht ist vom Material her egal.
> Die Kaltstellenkompensation wird, wenn sie korrekt arbeitet, an der
> Kaltstelle die richtige Thermospannung generieren. Alles, was hinter der
> Kaltstelle passiert, ist bezüglich der eigentlichen Temperaturerfassung
> egal. Natürlich gibt’s dann noch die üblichen Fehlerquellen. Danach
> kommt immer ein OPV zur Verstärkung, da ja die Thermospannung sich im
> µV- bis unteren mV – Bereich bewegt. Wenn Du sowieso einen Kontroller
> zur Auswertung verwendest, kannst Du Dir die Kompensationsschaltung auch
> sparen (trotzdem auch Erfassung der Kaltstellentemperatur mit PT100 o.
> Ä!!) und die Kompensation per Programm rechnerisch erledigen, denn es
> ist ja wie schon erwähnt so, daß die Kaltstellentemperatur auf die
> Thermospannung aufgeschlagen wird.
> Und noch mal: Thermospannung entsteht nur (!), wenn an den beiden Enden
> des Thermoelementes unterschiedliche Temperaturen herrschen. Stichwort:
> Seebeck - Effekt!!

Danke :)


> Gut, dann belassen wir es mal bis hier. Schönes komplexes Thema, oder?

Ich finde es auch faszinierend :)

Grüßle Kally

Kally K. schrieb:

> Danke für die Antwort, aber wie kann ich mir das vorstellen? Gibt es
> solche Stecker mit integriertem Temperatursensor bereits gefertigt, oder
> muss ich in "normale" einen implementieren, und wenn ja, wie soll das
> gehen?

Da sonst kein Mensch auf die Idee kommt, die Kaltstelle so zu
machen, musst Du Dir da wohl selbst was ausdenken. Typisch werden
die Leitungen des TE bis ins Auswertegerät gelegt und dort wird
die Kaltstellenkompensation gemacht.
Gruss
Harald

Harald Wilhelms schrieb:

>
> Da sonst kein Mensch auf die Idee kommt, die Kaltstelle so zu
> machen, musst Du Dir da wohl selbst was ausdenken. Typisch werden
> die Leitungen des TE bis ins Auswertegerät gelegt und dort wird
> die Kaltstellenkompensation gemacht.
> Gruss
> Harald

Ok, vielen Dank.
Die Ausgleichsleitungen sind jedoch relativ teuer, oder?
Habe beispielsweise bei omega vom Typ K mit einer PTFE/Neoflon FEP 
Isolation eine gefunden für 390€ / 300m. Das wären 1.3€ / m. Das ist die 
billigste, die ich da gefunden habe. Diese Leitung ist jedoch auch sehr 
dünn mit 0,51mm. Führt das zu Komplikationen, da der Widerstand somit 
sehr hoch wird? Das wären für die Leitung pro 1m - 4.89 Ohm.
Wenn ich das TE nun mit so einer Leitung verlängern will, brauche ich 
doch ein Steckerpaar am TE und einen Stecker am Ende der 
Ausgleichsleitung mit dem offenen Ende auf meine Schaltung, oder?

Vielen Dank im Voraus.

Kally

> Wenn ich das TE nun mit so einer Leitung verlängern will, brauche ich
> doch ein Steckerpaar am TE und einen Stecker am Ende der
> Ausgleichsleitung mit dem offenen Ende auf meine Schaltung, oder?

Ich meinte zwei Steckerpaare, um die Wartung des Geräts zu erleichtern. 
Also einfach verbinden und es funktioniert.

Kally K. schrieb:
> Danke für die Antwort, aber wie kann ich mir das vorstellen? Gibt es
> solche Stecker mit integriertem Temperatursensor bereits gefertigt, oder
> muss ich in "normale" einen implementieren, und wenn ja, wie soll das
> gehen?

In Anlehnung an die vorhergehende Antwort von „Harald Wilhelms“ kann ich 
nur bestätigen, daß mir auch nicht bekannt ist, so was jemals als 
Fertigteil gesehen zu haben.
Deshalb habe ich 2 Fotos mitgeschickt, auf denen Du sehen kannst,
wie so eine „Konstruktion“ aussehen könnte (!). Das ist ein 
Bastelkonstrukt aus meinen eigenen, privaten Experimenten. Ich habe hier 
eine handelsübliche Thermokupplung – Typ K verwendet.
Die obere, angeschraubte Leitung in Bild 1.1 ist der Abgriff der 
Thermospannung (einfache Kupferlitze).
Für Bild 2.1 habe ich diese Leitung entfernt. Man sieht deutlich die 
beiden Messingklötze (Distanzen), die in der Praxis besser aus Kupfer 
sein sollten (geringerer thermischer Widerstand).
Zwischen diesen beiden Klötzchen ist mittels 2 – Komponentenkleber ein 
NTC – 10k eingebracht worden. Dabei habe ich darauf geachtet, daß das 
NTC – Gehäuse guten thermischen Kontakt zu den Messingteilen hat!
So könnte eine Kupplung mit Kaltstellensensor aussehen – ziemlicher 
Aufwand. Es ist nun nicht unbedingt nötig solche Distanzen zu verwenden. 
Mir ging es nur um eine gewisse Zuverlässigkeit und vor Allem, um 
Robustheit.
Ist schließlich Experimentiermaterial. An die so behandelte Kupplung 
kann nun das Thermoelement eingestöpselt werden. Das weiterführende 
Material ist dann gewissermaßen unwichtig.

> Führt das zu Komplikationen, da der Widerstand somit
> sehr hoch wird? Das wären für die Leitung pro 1m - 4.89 Ohm.

Da die Eingansimpedanzen des nachfolgenden Verstärkers (OPV) im 
Allgemeinen sehr hoch gewählt werden oder können, dürfte der ohmsche 
Widerstand bei beliebiger Leitungslänge in Hinsicht auf Spannungsabfälle 
zu vernachlässigen sein. Ist er auch. Problematischer bei langen 
Leitungen sind Störeinstrahlungen. Insbesondere bei elektromagnetisch 
stark verseuchter Umgebung. Deshalb gibt es diese Ausgleichsleitungen 
auch in abgeschirmter Ausführung (noch teurer). Wichtig ist in diesem 
Zusammenhang ohnehin, am Verstärkereingang ein großzügig bemessenes 
Entstörfilter in LC – Bauweise vorzusehen. Bedenke, die Thermospannung 
bewegt sich auch bei höheren Temperaturen im unteren mV – Bereich. Da 
wirkt sich jede Störspannung verheerend aus.
So, mal wieder genug getippt. Hoffentlich klappt das mit den Fotos.

Gruß, unikum.

unikum schrieb:
>
> In Anlehnung an die vorhergehende Antwort von „Harald Wilhelms“ kann ich
> nur bestätigen, daß mir auch nicht bekannt ist, so was jemals als
> Fertigteil gesehen zu haben.
> Deshalb habe ich 2 Fotos mitgeschickt, auf denen Du sehen kannst,
> wie so eine „Konstruktion“ aussehen könnte (!). Das ist ein
> Bastelkonstrukt aus meinen eigenen, privaten Experimenten. Ich habe hier
> eine handelsübliche Thermokupplung – Typ K verwendet.
> Die obere, angeschraubte Leitung in Bild 1.1 ist der Abgriff der
> Thermospannung (einfache Kupferlitze).
> Für Bild 2.1 habe ich diese Leitung entfernt. Man sieht deutlich die
> beiden Messingklötze (Distanzen), die in der Praxis besser aus Kupfer
> sein sollten (geringerer thermischer Widerstand).
> Zwischen diesen beiden Klötzchen ist mittels 2 – Komponentenkleber ein
> NTC – 10k eingebracht worden. Dabei habe ich darauf geachtet, daß das
> NTC – Gehäuse guten thermischen Kontakt zu den Messingteilen hat!
> So könnte eine Kupplung mit Kaltstellensensor aussehen – ziemlicher
> Aufwand. Es ist nun nicht unbedingt nötig solche Distanzen zu verwenden.
> Mir ging es nur um eine gewisse Zuverlässigkeit und vor Allem, um
> Robustheit.
> Ist schließlich Experimentiermaterial. An die so behandelte Kupplung
> kann nun das Thermoelement eingestöpselt werden. Das weiterführende
> Material ist dann gewissermaßen unwichtig.
>

Vielen Dank für deine Erläuterung. Neben deiner Lösung habe ich auch 
gehört, dass man den Vergleichsstellentemperatursensor bei der Fertigung 
in den Stecker hineingießen könnte. Beide Lösungen sind jedoch zu 
aufwendig und teuer um sie in der Industrie anzuwenden. Ich denke, dass 
somit nur die Ausgleichsleitungen mit den passenden Steckern in Frage 
kommen. Diese Lösung ist auch optimal für Wartungszwecke.

>
> Da die Eingansimpedanzen des nachfolgenden Verstärkers (OPV) im
> Allgemeinen sehr hoch gewählt werden oder können, dürfte der ohmsche
> Widerstand bei beliebiger Leitungslänge in Hinsicht auf Spannungsabfälle
> zu vernachlässigen sein. Ist er auch. Problematischer bei langen
> Leitungen sind Störeinstrahlungen. Insbesondere bei elektromagnetisch
> stark verseuchter Umgebung. Deshalb gibt es diese Ausgleichsleitungen
> auch in abgeschirmter Ausführung (noch teurer). Wichtig ist in diesem
> Zusammenhang ohnehin, am Verstärkereingang ein großzügig bemessenes
> Entstörfilter in LC – Bauweise vorzusehen. Bedenke, die Thermospannung
> bewegt sich auch bei höheren Temperaturen im unteren mV – Bereich. Da
> wirkt sich jede Störspannung verheerend aus.
> So, mal wieder genug getippt. Hoffentlich klappt das mit den Fotos.
>
> Gruß, unikum.

Vielen Dank für die Info.
Ich habe aber eine Frage zu dem von dir vorgschlagenen Filter:
Wieso ein LC- und kein RC-Tiefpass? Gibts da gewisse Vorteile/Nachteile? 
Und was meinst du mit großzügig bemessen?

Vielen Dank im Voraus und einen schönen Tag noch.

Grüßle Kally

Noch eine Frage zum Anschluss des TE:
Kann ich die offenen Enden des TE direkt an meine Platine anschließen?
Ich habe auch diese Bauteile hier gefunden um einen TE-Stecker an die 
Platine anzuschließen (http://www.omega.de/produkt/t2/pcc.html).
Gibt es hierzu noch andere Möglichkeiten?

Kally

Kally K. schrieb:
> Wieso ein LC- und kein RC-Tiefpass? Gibts da gewisse Vorteile/Nachteile?
> Und was meinst du mit großzügig bemessen?

Ich fürchte, diese Frage kann ich Dir jetzt nicht „fachgerecht“ 
beantworten. ´Bin ja nur Hobbyist. Elektronik gehörte nie zu meiner 
fachlichen Ausbildung. Das mit dem LC – Glied habe ich aus 
veröffentlichten Schaltungen mit der Feststellung, daß sich in den 
letzten 10 – 15 Jahren diese Maßnahme mehr und mehr durchsetzt. Ich 
denke, das hängt mit der drastisch zunehmenden „Verseuchung“ der 
Atmosphäre mit HF – Strahlung (Mobilfunk, Schaltnetzteile usw.?) 
zusammen. Es geht natürlich auch ohne, ist eben abhängig von den 
Bedingungen. Ich sehe das nun so: Da es hier ja um die Unterdrückung von 
HF – Störstrahlung geht, ist dafür der Einsatz einer Induktivität 
sicherlich am effektivsten mit dem Vorteil, daß das bißchen Draht dem 
Nutzsignal keinen nennenswerten ohmschen Widerstand entgegen setzt, 
dafür um so mehr der HF.
Die Dimensionierung bewegt sich, je nach Anforderungen, ab 10µH – 
Ferritkern aufwärts. Die nachgeschaltete Kapazität nach Masse, mit 
meinen bisherigen Erkenntnissen, 100pF – 100nF (Keramik!). Da bedarf es 
aber sicherlich von Fall zu Fall eines ausgiebigen Tests nach dem 
Prinzip „Versuch und Irrtum“. So ist es auch möglich, selbst schon 
praktiziert, durch Parallelschalten eines weiteren Kondensators in µF – 
Bereich, ein allzu „wackeliges“ Signal zu beruhigen. Mir, als Hobbyist, 
hat die Ermittlung der günstigsten Werte immer viele Versuche und 
entsprechenden Zeitaufwand gekostet. Dafür ist es ja Hobby!
Ich kann mir nun vorstellen, daß richtige Fachleute die Sache anders 
erklären und auch bewältigen (auch Berechnungen und so was). Ich komme 
meist mit Versuch und Irrtum zum Ziel.
Mit „großzügig bemessen“ meine ich demnach eine Kombination zu 
ermitteln, die alle Eventualitäten abdeckt.
Soweit meine bescheidenen Kenntnisse und Vorstellungen.

> Kann ich die offenen Enden des TE direkt an meine Platine anschließen?

Ja, kannst Du. Auch Einlöten in Lötauge oder auf Pads. Dort muß dann 
auch der Kaltstellensensor sitzen, weil Deine Anschlußstelle dann die 
Kaltstelle ist.

In welchem Fachgebiet bewegst Du Dich eigentlich, wenn Du so was 
entwickeln mußt, aber Vorgesetzte über Details entscheiden? Mußte aber 
nicht unbedingt drauf antworten.

Gruß, unikum.

unikum schrieb:

>
> Ich fürchte, diese Frage kann ich Dir jetzt nicht „fachgerecht“
> beantworten. ´Bin ja nur Hobbyist. Elektronik gehörte nie zu meiner
> fachlichen Ausbildung. Das mit dem LC – Glied habe ich aus
> veröffentlichten Schaltungen mit der Feststellung, daß sich in den
> letzten 10 – 15 Jahren diese Maßnahme mehr und mehr durchsetzt. Ich
> denke, das hängt mit der drastisch zunehmenden „Verseuchung“ der
> Atmosphäre mit HF – Strahlung (Mobilfunk, Schaltnetzteile usw.?)
> zusammen. Es geht natürlich auch ohne, ist eben abhängig von den
> Bedingungen. Ich sehe das nun so: Da es hier ja um die Unterdrückung von
> HF – Störstrahlung geht, ist dafür der Einsatz einer Induktivität
> sicherlich am effektivsten mit dem Vorteil, daß das bißchen Draht dem
> Nutzsignal keinen nennenswerten ohmschen Widerstand entgegen setzt,
> dafür um so mehr der HF.
> Die Dimensionierung bewegt sich, je nach Anforderungen, ab 10µH –
> Ferritkern aufwärts. Die nachgeschaltete Kapazität nach Masse, mit
> meinen bisherigen Erkenntnissen, 100pF – 100nF (Keramik!). Da bedarf es
> aber sicherlich von Fall zu Fall eines ausgiebigen Tests nach dem
> Prinzip „Versuch und Irrtum“. So ist es auch möglich, selbst schon
> praktiziert, durch Parallelschalten eines weiteren Kondensators in µF –
> Bereich, ein allzu „wackeliges“ Signal zu beruhigen. Mir, als Hobbyist,
> hat die Ermittlung der günstigsten Werte immer viele Versuche und
> entsprechenden Zeitaufwand gekostet. Dafür ist es ja Hobby!
> Ich kann mir nun vorstellen, daß richtige Fachleute die Sache anders
> erklären und auch bewältigen (auch Berechnungen und so was). Ich komme
> meist mit Versuch und Irrtum zum Ziel.
> Mit „großzügig bemessen“ meine ich demnach eine Kombination zu
> ermitteln, die alle Eventualitäten abdeckt.
> Soweit meine bescheidenen Kenntnisse und Vorstellungen.
>
> Ja, kannst Du. Auch Einlöten in Lötauge oder auf Pads. Dort muß dann
> auch der Kaltstellensensor sitzen, weil Deine Anschlußstelle dann die
> Kaltstelle ist.
>

Vielen Dank für deine Antwort :) Ich habe da auch noch nicht so den 
Durchblick was die Details angeht, aber ich hoffe, dass das uns jemand 
noch etwas genauer erklären kann.

> In welchem Fachgebiet bewegst Du Dich eigentlich, wenn Du so was
> entwickeln mußt, aber Vorgesetzte über Details entscheiden? Mußte aber
> nicht unbedingt drauf antworten.

Ich bin z.Z DHBW-Student (duales Studium) im Fach Elektrotechnik - 
Fahrzeugelektronik und mechatronische Systeme und das ist mein zweites 
Praxisprojekt :)
Übrigens wurde zu meiner Erleichterung für die Ausgleichsleitungen 
gestimmt, trotzdem vielen Dank für die anderen Lösungsansätze!

Kally

Hallo, Kally.
Danke für die Beantwortung meiner Frage.
Na dann, Herr Student: Ohren steif und durch.
Wäre ja gelacht, wenn "Vorgesetzte" technologische Notwendigleiten nicht 
einsehen könnten.
Sonst immer zu Diensten.

Gruß, unikum.

Hallo Kally, noch ein kleiner Nachtrag:

> Ich habe da auch noch nicht so den Durchblick was die Details angeht.

Da ich keine direkte fachliche Ausbildung habe, so ein Hobby ohne ein 
gewisses Fachwissen nicht funktioniert, gibt es bei mir eine gut 
sortierte Fachbuchbibliothek. Speziell zum Thema Störstrahlung, EMV usw. 
habe ich das Buch „EMV in der Praxis“ von Alfred Weber, 2.Auflage von 
1996 im Hüthig Verlag Heidelberg.
Zum Einsatz eines LC – Tiefpaß` zitiere ich:
„Wenn das Störfrequenzspektrum sehr nahe oberhalb des 
Nutzfrequenzspektrums liegt, ist mit RC – Gliedern keine ausreichende 
Trennung zu erzielen. In solchen Fällen bieten LC – Glieder eine doppelt 
so steile Filtercharakteristik. Der Siebfaktor U ein/U aus beträgt 12 
dB/Oktave oder 40 dB/Dekade.“
Das geht dann in die gewohnte Mathematik über, die auch überall im Netz 
zu finden ist. Eine wichtige verbale Aussage wäre noch:
Die Grenzfrequenz von Lastwiderstand (OPV - Eingangswiderstand) und des 
Kondensators sollte etwa genau so groß sein, wie die Grenzfrequenz der 
Induktivität und dieses Kondensators. Wie ich bei Google kurz 
feststellen konnte, gibt es sehr viel Ausführlicheres im Netz.
Jetzt hast Du eine fachlich korrekte Begründung für das LC – Glied.
Na ja, da stimmt ja meine intuitive Erklärung von oben, recht gut mit 
überein.
Joa, dat mußte noch mal sein.

Gruß, unikum.

Bei der Messung kleiner Gleichspannungen haben RC Filter den Nachteil, 
das der Widerstand in aller Regel aus einem anderen Material als Kupfer 
besteht und dort zusätzliche unerwünschte Thermospannungen entstehen 
können.  Induktivitäten mit Kupferdraht sind da im Vorteil.

Bei der Anwendung ist die Trennschärfe des Filters das kleinere Problem. 
Das Nutzsignal wird man kaum über 10 kHz brauchen, und unter 100 kHz 
bekommt man eher wenig Störungen. 100 kHz werden in der Regel auch noch 
nicht gleich vom OP demoduliert - lassen sich als auch noch später 
unterdrücken.
Die wirklich schlimmen Störungen sind eher im Bereich 500 kHz / 100 MHz 
und die Handy Netze.

Hallo Ullrich!
Sieht so aus als wärst Du vom Fach. Deshalb erlaube ich mir auch mal ´ne 
Frage, weil ich da was in Deiner Aussage nicht so richtig raffe. Du 
schreibst:

> „100 kHz werden in der Regel auch noch nicht gleich vom OP demoduliert - lassen 
sich als auch noch später
> unterdrücken.“

Bedeutet das, daß der OPV diese niedrigen Frequenzen, also < 100kHz, 
unbehelligt durchreicht und eher noch mitverstärkt? Auch z. B. die 
allseits anwesende Netzfrequenz?

Das würde einige Erscheinungen bei mir erklären, die ich zwar beseitigen 
konnte (eben später oder danach) aber es ging „blind“ ab. Wegen der 
reinen Gleichspannungsgeschichte kam ich auch nicht auf die Idee einen 
Oszi einzusetzen.
Gut, meine Schaltung funktioniert, doch Deine Aussage ließ mich 
aufhorchen.

Gruß, unikum.

Der Filter vor dem OP wird nur die HF Störungen so ab etwa 100 kHz 
aufhalten können. Ein LC Filter für niedrige Frequenzen wie 50 Hz oder 
100 Hz ist einfach unhandlich groß. Wichtig ist nur, dass Störungen 
deutlich oberhalb der Bandbreite des OPs unterdrückt sind, denn da kann 
man einen Offset erhalten abhängig von der Amplitude der HF Spannung.

Die Verstärkerstufe selber kann man oft so auslegen das da die 50 Hz 
oder 100 Hz nicht mehr so stark verstärkt werden. Dazu kommen zu einigen 
der Widerstände einfach Kondensatoren parallel. Störfrequenzen von z.B. 
10 kHz und auch 100 kHz werden die meisten OPs noch ganz normal 
verarbeiten können und ggf. auch noch etwas verstärken, aber in der 
Regel nicht mehr so stark wie das DC Signal. Je nach Schaltung macht 
dann erst der AD Wandler die 50 Hz-Unterdrückung.

Wegen der 50 Hz sollte man die Drähte des Thermoelementes auch dicht 
beieinander haben und ggf. verdrillen. So viel Spannung fängt man sich 
da in der Regel auch nicht ein, dass davon der Verstärker in die 
Sättigung kommt.

Hallo Ullrich!
Vielen Dank für Deine Antwort.
Gut, damit wäre alles klar. Genau so sehe und verstehe ich die 
Zusammenhänge auch. Mich hatte in diesem Zusammenhang lediglich der von 
Dir verwendete Begriff "demoduliert" etwas verwirrt.
Ist eben der "Fluch" einer rein schriftlichen Diskussion.
Nochmals danke,
unikum.