Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperatur-Mittelung


von JayJay (Gast)


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Hallo zusammen,

ich möchte mit Hilfe von parallelgeschalteten Thermoelementen (NiCr-Ni, 
Typ K) den Mittelwert der Temperatur bestimmen.

Zur Vereinfachung nehmen wir mal 2 Thermoelemente.

Diese habe ich parallel geschaltet bzw miteinander verbunden (plus zu 
plus, minus zu minus, so dass ich nur noch einen Stecker habe). Ziel ist 
die Mittelung der beiden einzelnen Temperaturen.

Folgendes habe ich bei einem Versuch (Ein Thermo in warmes, das andere 
in Wasser mit Raumtemperatur.) beobachtet:


Der Mittelwert der Temperatur hängt von der Länge des Kabels des 
Thermoelements ab.

Sind die Kabel unterschiedlich lang, so wird nicht der Mittelwert 
angezeigt.
Ist das Kürzere Kabel im warmen Wasser, so wird nicht der Mittelwert 
angezeigt, sondern eine höhere Temperatur.

Sind die Kabel gleich lang, so zeigt das Messgerät ziemlich genau den 
Mittelwert an.

Liegt dies an dem Wiederstand der Kabel? ich dachte dieser wär 
vernachlässigbar, im vergleich zum innenwiderstand des Messgeräts?

Kann mir jemand die genauen physikalischen Hintergründe dafür nennen?

Vielen Dank für eure Hilfe!

Gruß!

von nicht "Gast" (Gast)


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Nein, es liegt am W_i_derstand der Kabel.

Du versuchst, zwei niederohmige Spannungsquellen parallel zu schalten. 
Die mit dem geringeren Innenwiderstand siegt - ist doch klar.

von Karl H. (kbuchegg)


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JayJay schrieb:

> Kann mir jemand die genauen physikalischen Hintergründe dafür nennen?

Der physikalische Hintergrund dafür nennt sich: Kurzschluss
Was krieg ich als Spannung raus, wenn ich ein 6V Netzteil und ein 9V 
Netzteil einfach + zu + und - zu - kurzschliesse.

Mit etwas Glück knallt bei einem der beiden die Sicherung, so dass der 
Kurzschluss dadurch aufgelöst wird.

von Harald W. (wilhelms)


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JayJay schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ich möchte mit Hilfe von parallelgeschalteten Thermoelementen (NiCr-Ni,
> Typ K) den Mittelwert der Temperatur bestimmen.
Es ist wesentlich einfacher, die beiden TEs in Reihe zu schalten
und das Ergebnis durch zwei zu teilen.
Gruss
Harald

von JayJay (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Es ist wesentlich einfacher, die beiden TEs in Reihe zu schalten
> und das Ergebnis durch zwei zu teilen.
> Gruss
> Harald

Klar, nur hab ich der Einfachheit halber jetzt mal von 2 gesprochen. In 
Realität reden wir von 4. und das ganze 8 mal.

Daher diese Umsetzung.

von MaWin (Gast)


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> Klar, nur hab ich der Einfachheit halber jetzt mal von 2 gesprochen.
> In Realität reden wir von 4. und das ganze 8 mal.
> Daher diese Umsetzung.

Nee, wegen Unkenntis.


Im Kaltbereich in jede positive Leitung Leitung einen 1k Widerstand 
einbauen, dann bekommst du den Mittelwert.

Aber vielleicht Ärger mit Temperaturkontrollern die auf Leitungsbruch 
testen.

von Harald W. (wilhelms)


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JayJay schrieb:
> Harald Wilhelms schrieb:
>> Es ist wesentlich einfacher, die beiden TEs in Reihe zu schalten
>> und das Ergebnis durch zwei zu teilen.
>> Gruss
>> Harald
>
> Klar, nur hab ich der Einfachheit halber jetzt mal von 2 gesprochen. In
> Realität reden wir von 4.

Nun, durch 4 zu teilen ist ja auch nicht soviel schwieriger. :-)
Gruss
Harald

von Dietrich L. (dietrichl)


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JayJay schrieb:
> Daher diese Umsetzung.
Und die funktioniert so nicht! Wie Karl Heinz schon andeutete, hier 
nochmal in Klartext:
Thermoelemente sind Spannungsquellen! Mit Parallelschalten geht da 
nichts!

Gruß Dietrich

von JayJay (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Nun, durch 4 zu teilen ist ja auch nicht soviel schwieriger. :-)
> Gruss
> Harald

Wenn man nur eine begrenzte Anzahl an Steckplätzen im Modul hat, dann 
ist es ein kleines Problem...

von JayJay (Gast)


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Dietrich L. schrieb:
> JayJay schrieb:
>> Daher diese Umsetzung.
> Und die funktioniert so nicht! Wie Karl Heinz schon andeutete, hier
> nochmal in Klartext:
> Thermoelemente sind Spannungsquellen! Mit Parallelschalten geht da
> nichts!
>
> Gruß Dietrich

Wieso wird mir dann bei gleicher Kabellänge der Mittelwert ausgegeben?
Ein Thermo in 60°C, das andere in 20°C Wasser. Angezeigt werden 40°C...


"Bei der Verwendung von Spannungsquellen mit unterschiedlichem Potential
(Volt-Zahl) ist zu beachten, dass zwischen den Spannungsquellen ein 
(i.d.R.
unerwünschter) Ausgleichstrom/Verluststrom fließt. Der Grund für den 
Ausgleichsstrom
liegt in den unterschiedlichen Potentialen der Spannungsquellen
die durch den Verluststrom ausgeglichen werden."

von Karl H. (kbuchegg)


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JayJay schrieb:
> Dietrich L. schrieb:
>> JayJay schrieb:
>>> Daher diese Umsetzung.
>> Und die funktioniert so nicht! Wie Karl Heinz schon andeutete, hier
>> nochmal in Klartext:
>> Thermoelemente sind Spannungsquellen! Mit Parallelschalten geht da
>> nichts!
>>
>> Gruß Dietrich
>
> Wieso wird mir dann bei gleicher Kabellänge der Mittelwert ausgegeben?
> Ein Thermo in 60°C, das andere in 20°C Wasser. Angezeigt werden 40°C...

Weil sich auch bei einem Kurzschluss irgendein Wert einstellen wird.

Der eine versucht, den Pegel im Kabel auf 4V hoch zu ziehen, der anderer 
veruscht krampfhaft, den Pegel im Kabel auf 2V runter zu ziehen. Und 
wenn sie gleich stark sind, dann werden sie sich bei 3V einigen. Was 
aber noch lange nicht heißt, dass das gut für beide ist. Denn nach wie 
vor versucht der eine aus den 3V deren 4 zu machen, während der andere 
die 3V auf 2V absenken möchte.

Wenn du ein Auto hinten anschiebst und dein (gleich starker) Kumpel 
vorne, wird es sich im Mittel auch nicht bewegen. Aber ihr beide seid 
nach einer halben Stunde KO, weil ihr GEGENEINANDER arbeitet.

von Harald W. (wilhelms)


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JayJay schrieb:
> Harald Wilhelms schrieb:
>> Nun, durch 4 zu teilen ist ja auch nicht soviel schwieriger. :-)
>> Gruss
>> Harald
>
> Wenn man nur eine begrenzte Anzahl an Steckplätzen im Modul hat, dann
> ist es ein kleines Problem...

???

von Karl H. (kbuchegg)


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Schalte halt alle 4 in Serie und mach mit 2 Widerständen einen 
Spannungsteiler 1:4 und von dem gehst du dann auf deinen Stecker.
Wo ist denn da das Problem?

von JayJay (Gast)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Weil sich auch bei einem Kurzschluss irgendein Wert einstellen wird.
>
> Der eine versucht, den Pegel im Kabel auf 4V hoch zu ziehen, der anderer
> veruscht krampfhaft, den Pegel im Kabel auf 2V runter zu ziehen. Und
> wenn sie gleich stark sind, dann werden sie sich bei 3V einigen. Was
> aber noch lange nicht heißt, dass das gut für beide ist. Denn nach wie
> vor versucht der eine aus den 3V deren 4 zu machen, während der andere
> die 3V auf 2V absenken möchte.
>
> Wenn du ein Auto hinten anschiebst und dein Kumpel vorne, wird es sich
> im MIttel auch nicht bewegen. Aber ihr beide seid nach einer halben
> Stunde KO.

Naja, aber das heißt ja es funktioniert... :-)

Aber ich versteh schon, ja.

Ich kann nur sagen, dass es so in meiner Firma gemacht wird.
Und ich wollte das ganze jetzt mal hinterfragen...

von JayJay (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> JayJay schrieb:
>> Harald Wilhelms schrieb:
>>> Nun, durch 4 zu teilen ist ja auch nicht soviel schwieriger. :-)
>>> Gruss
>>> Harald
>>
>> Wenn man nur eine begrenzte Anzahl an Steckplätzen im Modul hat, dann
>> ist es ein kleines Problem...
>
> ???

Insgesamt handelt es sich um über hundert Messstellen.
Auf den Ipetronik-Modulen hab ich ja nur eine begrenzte Anzahl an 
Steckplätzen. Da kann ich nicht 32 Plätze für diese eher unwichtigen 
Messstellen verwenden.

von Harald W. (wilhelms)


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JayJay schrieb:
> Harald Wilhelms schrieb:
>> JayJay schrieb:
>>> Harald Wilhelms schrieb:
>>>> Nun, durch 4 zu teilen ist ja auch nicht soviel schwieriger. :-)
>>>> Gruss
>>>> Harald
>>>
>>> Wenn man nur eine begrenzte Anzahl an Steckplätzen im Modul hat, dann
>>> ist es ein kleines Problem...
>>
>> ???
>
> Insgesamt handelt es sich um über hundert Messstellen.
> Auf den Ipetronik-Modulen hab ich ja nur eine begrenzte Anzahl an
> Steckplätzen. Da kann ich nicht 32 Plätze für diese eher unwichtigen
> Messstellen verwenden.

Wo ist das Problem, Deine 4 Sensoren in Reihe zu schalten und
an einem Verstärkereingang anzuschliessen? Oder ist Deine
Software nicht in der Lage, durch vier zu teilen?
Gruss
Harald

von Ulrich (Gast)


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Die Reihenschaltung funktioniert nicht gut weil man nur einmal die 
Kaltstellenkompensation drin hat. Die Reihenschaltung geht nur 
einigermaßen bei Typ S oder ähnlichen Thermoelementen. Da ist nämlich 
die Spannung an der Kaltstelle sehr klein und fast zu vernachlässigen.

Da ist die Parallelschaltung schon besser, allerdings mit einem extra 
Widerstand um die Unterschiede in der Kabellänge auszugleichen. Ganz 
vernachlässigen kann man die Widerstände der Kabel oft auch nicht. Da 
kommen auch schon mal einige 10 Ohm zusammen. Als Widerstände zum 
Ausgleich sollten aber etwa 50-100 Ohm reichen. Bei den Widerständen 
aber auch auf kleine Temperaturunterschiede achten.

So schlimm ist es vermutlich auch nicht, wenn nicht alle 4 Messtellen 
gleich gewichtet werden. Denn auch die Kabel bzw. Widerstände nicht 
gleich sind erhält man halt ein gewichtetes Mittel - nur halt nicht 
gleiche Gewichte. Wenn da ein großer Unterschied ist, muss man sich 
fragen ob einem der Mittelwert was hilft.

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