Guten Tage liebes Forum,
ich habe ein Problem und zwar folgendes:
Ich versuche die Spannung eines Thermoelement (Typ L) mithilfe einer SPS
auszulesen. Hierfür kommt ein Instrumentenverstärker (INA111) mit RG=50
Ohm zum Einsatz. Nun wird meine Verstärkte Spannung (von 0 - 7mV
entspricht 0 - 130°C) nicht auf 0 - 7V verstärkt, sondern schwangt um
2,5V herum.
Hat jemand eine Idee?
> sondern schwangt um 2,5V herum. Hat jemand eine Idee?
Es ist schwanger ?
Wie kommt man auf die Idee, einen hochohmigen FET Verstärker für ein
niederohmiges (fast Kurzschluss) Quellsignal zu verwenden, und einen
500uV Offset OpAmp der fast 10 GradC Abweichung bringt zur
Thermoelementauswertung einzusetzen ? Na sei's drum.
Hast du dir jemand Gedanken über common mode Bereich des Eigangssognals
des INA111 gemacht und wo das herkommen soll ? Figure 3 im Datenblatt
beachtet ?
Wir wissen nicht, was du dir da verdrahtet hast, denn um einen
Schaltplan deines Bauwerks aufzuzeichnen warst du zu faul. Sicher hast
du alles richtig gemacht...
Es tut mir wegen der fehlenden Schaltung leid, hab sie jetzt
nachgereicht.
Zu meinem Problem.... hab jetzt eine identische Schaltung mit einem
anderen INA aufgebaut
> fehlenden Schaltung
war irgendwie klar daß du das Datenblatt zu deinem Bauteil nicht
durchliest und nicht bemerkst daß dort dein Anwendungsfall drin
beschrieben ist und den Vorschlägen des Herstellers nicht folgst, du
reagierst ja nicht mal wenn du direkt drauf hingewiesen wirst,
> hab jetzt eine identische Schaltung mit einem anderen INA aufgebaut
sondern lieber denselben Fehler noch einmal macht.
Zu den anderen Problemen wurde ja schon was gesagt,
RG=50 Ohm?
Egal ob das 50 Ohm oder 50 kOhm sein sollen, die Verstärkung ist
G = 1 + 50 kOhm / Rg d.h. das wären entweder 1001 oder 2.
also ich möchte die 0-7mV Spannung des Thermoelements auf ca. 0-7V
verstärken (deswegen der 50 Ohm Widerstand -> G=1001 ). Das Datenblatt
hab ich nochmal durchgelesen und festgestellt, dass man Pin 5 (Ref) auf
Masse ziehen sollte. Das OFFSET Trimming wird auch erklärt ;)
@Mawin
Welchen Fehler meinst du? Mein technisches Englisch ist leider nicht das
Beste
Muss es wirklich ein Thermoelement sein?
Außerhalb des Schullabors habe ich so ein Teil nämlich noch nicht
gesehen.
Schon allein der elektrische Anschluss ist eine Wissenschaft für sich
und wenn dann fast nichts dabei herauskommt (elektrisch gesehen), würde
ich mir das ganze nochmal überlegen.
amateur schrieb:> Außerhalb des Schullabors habe ich so ein Teil nämlich noch nicht> gesehen.
Hast Du noch nie einen Gasherd oder einen Gasboiler gesehen?
Gruss
Harald
daran habe ich auch schon gedacht, ein PT100/1000 lässt sich um Welten
besser auslesen und auch wenn das wahrscheinlich mein letzter Kontakt
mit einem Thermoelement ist, wollte ich wenigstens wissen, welchen
Fehler ich beim Instrumentenverstärker gemacht habe (vielleicht hab ich
nach meinem Maschinenbaustudium noch einmal damit zu tun)
Sorry, mein letzter Gasherd hatte es nicht so mit Elektronik und
funktionierte trotzdem überwacht und die letzte Gasflamme, die ich
Zünden musste (mit 4 KV), wurde via Ionisation überwacht.
amateur schrieb:> Sorry, mein letzter Gasherd hatte es nicht so mit Elektronik und> funktionierte trotzdem überwacht
Die mit Abstand meisten Gasherde der letzten 50 Jahre benutzen
Thermoelemente zur Zündsicherung. Typisch werden Thermoelemente
hauptsächlich benutzt, wenn man hohe Temperaturen erfassen will.
Für Temperaturen unter 200° würde ich bevorzugt Halbleiterfühler
nehmen.
Gruss
Harald
> Welchen Fehler meinst du?> Mein technisches Englisch ist leider nicht das Beste
Du musst nicht lesen können.
Dein Schaltplan weicht von dem Schaltplan aus Figure 3 des Datenblatts
ab.
Das sieht auch ein Analphabet.
Und DANN solltest du dir Gedanken machen, ob es als Unwissender nicht
schlauer ist, sich an das zu halten, was der Hersteller vorschlägt,
statt daß man einfach die Bauteile nicht dranzubauen, von denen man
nicht versteht, wozu sie gut sind.
Und wenn du es verstehen willst, wurde das englische Fachwort auch
genannt.
Erbsen und Bohnen sollte man nicht unbedingt miteinander vergleichen.
Die Zündsicherung im Gasherd (alt) funktionierte thermisch und nicht
elektrisch.
Meine Ablehnung des Thermoelementes resultiert, wie schon geschrieben
aus der extrem geringen Ausgangsspannung.
Diese muss erst mal zum Verstärker gebracht werden - und zwar ohne durch
die verwendeten Verbindungsmaterialien weitere Thermoelemente zu bauen,
die Ihrerseits eine eigene Temperatur wiedergeben.
Anschließend muss man dafür sorgen das fast nix ordentlich gefiltert und
verstärkt wird. Dabei kann es nämlich sein, dass der Empfang des
örtlichen Rundfunksenders recht klar wird. Ein kleiner Fehler in der
Schirmung oder Filterung reicht bereits aus.
Ich würde, wenn nötig, auch einen "fertigen" Sensor verwenden.
@MaWin
also ich wollte ursprünglich einen nicht-invertierenden Verstärker
nehmen. Weil ich ja nicht der Fachmann in der Elektronik bin, hielt ich
Rücksprache mit einem Freund der Elektrotechnik studiert und der riet
mir eben zum Instrumentenverstärker....
das Einzige eng. Fachwort ist dein COMMON-MODE! Nach dem Bild zu
urteilen kann ich das Ding nicht an einem 24V Netzteil sondern nur mit
+12 und -12V anschließen. Wenn es das nicht ist, weiß ich auch nicht
mehr weiter
> Nach dem Bild zu urteilen kann ich das Ding nicht an einem> 24V Netzteil sondern nur mit +12 und -12V anschließen.
Richtig. In der simplen Form ist das nötig. Schliesslich musst du
einen Bezug für die Ausgangsspanung haben, wenn die "Eingänge
haben keinen Spanungsunterschied" melden soll. 0V bei 0V/24V
Versorgung geht ja nicht, denn dann gäbe es keine negativen
Differenzen, ausserdem liegt das nicht mehr im common mode
Bereich des INA111.
> Wenn es das nicht ist, weiß ich auch nicht mehr weiter
Es gibt für alles Lösungen, bloss weglassen ist keine Lösung.
Mit einem Spannungsteiler kann man es so bauen, daß die
Spannung an OUT der Spannung von REF enstpricht, wenn beide
Eingänge gleich sind, und dann ist Platz nach +24V und Platz
nach 0V für positive und negative Abweichungen, aber ob deine
Auswerteelektronik diesen verschobenen Nullpunktbezug auf ca.
12V mag ?
Zudem gehört zu einer Thermoelemntauswertung eine
Kaltstellenkompensation, auf der die Temperatur der
Anschlüsse des Thermoelements auf der Platine zur
Thermospannung hinzuaddiert wird. Ohne dieses ist die
Messung stets Umgebungstemperaturabhängig. Natürlich
kann man das digital hinterher machen.
Ich selbst halte Thermoelemente nun nicht für so ein Problem,
aber man muß sie schon richtig behandeln. Dazu gehört,
daß der OpAmp, wenn man 1 GradC Genauigkeit haben will,
nur so 10uV Offsetspannung haben darf, und man die
Umgebungstemp auf 0.5 GradC genau (MCP9808) misst.
Wer nur die Umgebungstemp haben will, kann sich dann
das Thermoelement sparen :-)
amateur schrieb:> Die Zündsicherung im Gasherd (alt) funktionierte thermisch und nicht> elektrisch.
Ja, Thermoelemente funktionieren, wie schon der Name sagt, thermisch.
:-)
Gruss
Harald
PS zum Thema: Die Auswertung von Thermoelementen ist zwar nicht
trivial, aber die Probleme sind lösbar. Das Messen von Temperaturen
im Bereich von unter 200° per Thermoelement ist aber wenig sinnvoll.
Schnabel schrieb:> Es tut mir wegen der fehlenden Schaltung leid, hab sie jetzt> nachgereicht.
Das ist ein Verdrahtungsplan.
Ich hasse Pläne, wo man erst ein Datenblatt herauskramen muß, um zu
verstehen was da los ist.
>Weshalb verstaerken, wenn man direkt messen kann? Ich verwend jeweils>einen 24bitter, mit zuschaltbarem Verstaerker.
Ist das nicht sehr teuer?
>Ich hasse Pläne, wo man erst ein Datenblatt herauskramen muß, um zu>verstehen was da los ist.
Das haste jetzt nicht im Ernst gemeint, oder?
Und - einen einzelnen OP 1000-fach verstärken zu lassen... das habe ich
mich noch nie getraut. Geht das überhaupt vernünftig?
Bei Analog gibt's interessante und maßgeschneiderte Lösungen,
vorkalibriert und fertig kompensiert:
http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8494_8495_8496_8497.pdf
>>Weshalb verstaerken, wenn man direkt messen kann? Ich verwend jeweils>>einen 24bitter, mit zuschaltbarem Verstaerker.>>Ist das nicht sehr teuer?
etwa 8.30$ das stueck.
Joachim ... schrieb:>>Weshalb verstaerken, wenn man direkt messen kann? Ich verwend jeweils>>einen 24bitter, mit zuschaltbarem Verstaerker.> Ist das nicht sehr teuer?ADS1118 (zwar "nur" ein 16-Bit ADC, dafür hat der interne
Temperatursensor eine "Genauigkeit" von +-0.5 °C im Bereich von 0 °C -
70 °C) ~ 5 € bei Einzelstücken. MCP3424, 18-Bit, ~4 €, LTC2484, 24-Bit,
interner Temp-Sensor, ~5 € und etliche andere + einige R, C, L, Ds je
nach dem was gebraucht wird.
Was aber nicht heißt, dass diese Lösungen in jedem Fall besser sind, als
eine Lösung mit externem/n Verstärker/n...
Schnabel schrieb:> das Einzige eng. Fachwort ist dein COMMON-MODE! Nach dem Bild zu> urteilen kann ich das Ding nicht an einem 24V Netzteil sondern nur mit> +12 und -12V anschließen. Wenn es das nicht ist, weiß ich auch nicht> mehr weiter
Ganz gute (englische) Einführung von Analog Devices zu Thermoelementen
und wie diese gemessen werden können
http://www.youtube.com/playlist?list=PL36A224E609F3F7C9
Schnabel schrieb:> Welchen Fehler meinst du? Mein technisches Englisch ist leider nicht das> Beste
Wenn es schon nicht zum Datenblattlesen reicht (bei dem man ein
Woerterbuch verwenden kann), dann wird es wohl mit Videos noch
schlechter sein. Vielleicht haette der TO keinen technischen Beruf
waehlen sollen...
fonsana
amateur schrieb:> Muss es wirklich ein Thermoelement sein?>> Außerhalb des Schullabors habe ich so ein Teil nämlich noch nicht> gesehen.
Viele anständige geregelte Lötkolben arbeiten mit J-Type o.ä.
Thermoelementen. Da es schätzungsweise mehrere Millionen Lötstationen
gibt, bist du sicher auch schon ausserhalb des Schullabors darüber
gestolpert.
Mit einem sauber aufgebauten Differenzverstärker (oder einem ATTiny) ist
die Abfrage und Auswertung überhaupt kein Problem. Dazu gehört natürlich
das Studium von Datenblättern und evtl. mal ein Blick auf die
Charakteristik von Thermoelementen.
Übrigens muss man Thermoelemente keineswegs sehr hochohmig abfragen. Im
Gegenteil, ein niederohmigerer Eingang verhindert Brummeinstreuungen und
sowas. Die Elemente an sich kann man schon etwas belasten. Immerhin
arbeiten die Voyager Raumsonden seit über 30 Jahren mit nuklear
geheizten Thermoelementen als Energiequelle.
Joachim ... schrieb:> Und - einen einzelnen OP 1000-fach verstärken zu lassen... das habe ich> mich noch nie getraut. Geht das überhaupt vernünftig?
Guter Einwand, ich würds auch nicht in dem Maße tun...wenn ich da dann
an die Offsetspannung und den BIAS denke, wird mir schon ganz schlecht,
ganz zu schweigen von der thermischen Drift, die einem bei einer
Verstärkung von 1000 schön die Messung versaut :)