Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperaturmessung PT100/500


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von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Hallo zusammen,

obwohl es zum Thema eh genug zu lesen gibt, möchte ich meine speziellen 
Anforderungen hier ausbreiten und hoffe auf eure Tipps...

Ich möchte meine Heizung (Wärmepumpe) überwachen, und dazu muss ich 
insgesamt 6 Temperaturen halbwegs genau erfassen.

Es geht um Sole, Heizung und Warmwasser, jeweils Vor- und Rücklauf.

Die Sensoren sind bereits fix eingebaut, und nur mit erheblichem Aufwand 
zu tauschen. Für Sole sind es PT100 "Anlegefühler" (kleines Metallrohr, 
welches am Kupferrohr der Soleleitung anliegt, und jetzt unter 5cm 
Armaflex begraben ist), Heizung und Warmwasser PT500 Einschraubfühler. 
Selbsterwärmung aufgrund eines erhöhten Meßstromes sollte also keine 
große Rolle spielen. Ich weiss dass es dfämlich ist verschiedene 
Sensoren zu verwenden, aber die Sensoren wurden nicht von mir verbaut.

Temperaturbereiche;
Sole / PT100: -5°C .. +25°C
Heizung / PT500: 15°C .. 35°C
Warmwasser / PT500: 15°C .. 50°C

Die Anforderungen an die Genauigkeit sind etwas speziell: "absolute" 
Temperaturen sind nicht so wichtig, mehr die Temperaturdifferenzen 
zwischen Vorlauf und Rücklauf. Diese Differenz liegt im Bereich 3 
Kelvin, die thermische Leistung ist direkt proportional zur 
Temperaturdifferenz, deshalb sollte diese möglichst genau sein.

Die Leitungen sind ca. 2m lang, und leider! stehen keine 
Vierleiter-Anschlüsse zur Verfügung, sondern nur zwei.

Momentan mach ich das mit einer kleinen Platine, auf der sich drei 
Smartec UTI befinden, jeder UTI vermisst zwei Sensoren. Ich bin mit den 
UTI's aber sehr unzufrieden, die mögen die langen Leitungen nicht, und 
liefern sehr stark schwankende Meßwerte (bis zu +/- 1°). Damit überhaupt 
was sinnvolles rauskommt, muss ich mit dem meßstrom stark in die Höhe 
gehen (bis zu 10 mA beim PT500)

Ausgang sollte möglichst was "digitales" sein, entweder (so wie beim 
UTI) eine Art Impulsausgang, oder I2C.

Eine Meßschaltung für einen PT100 ist ja nicht so schwierig, aber wie 
vermisst man 6 Stück davon? ich vermute mal da gibts sowas wie 
"Analog-Multiplexer", aber mit sowas hab ich noch nie gearbeitet...

Ich hoffe auf eure Ideen und Vorschläge!



Danke, Michi

von Patrick (Gast)


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Erst mal ein Datenblatt gesucht, z. B. 
http://www.reissmann.com/_media/produkte/pdf/st_pt_100_de.pdf

Die 2m Leitung sind bzgl. ihres Widerstandes vernachlässigbar; anders 
würde es bei 200m aussehen... Kritischer sind die Toleranzen der 
Sensoren (siehe o. a. Datenblatt; da jedoch wahrscheinlich die verbaute 
Toleranzklasse unbekannt ist, kommt man vermutlich ohnehin nicht um eine 
Kalibrierung herum, wenn die Systemtoleranz garantiert < ca. 1,5K sein 
soll).
Die stark schwankenden Werte deuten auf Einstreuungen hin; liegen die 
Leitungen parallel zu Netzspannung führenden Leitungen o. ä.? Ein 
Tiefpass (C, RC-Glied o. ä.) bewirkt hier Wunder; muss nur entsprechend 
dimensioniert werden (sollte aber kein Problem sein, da die Messungen 
nicht im Millisekundentakt erfolgen müssen).
Schau Dir mal den ADS1248 von TI an; das Ding gibt's z. B. bei Mouser. 
Kostet zwar zehn Öcken, ich persönlich find das Teil aber ziemlich 
knorke. Mit der gebotenen Wandlerauflösung bist Du auf jeden Fall auf 
der sicheren Seite. Siehe: 
http://www.ti.com/europe/downloads/2-%203-%204-Wire%20RTD%20Measurement.pdf

von Reinhard Kern (Gast)


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Michael Reinelt schrieb:
> ich vermute mal da gibts sowas wie
> "Analog-Multiplexer"

Du brauchst einfach ein ADC-System mit 6 Eingängen (z.B. ein µController 
mit 8 x 12bit ADC). Zweileiter ist nicht schön aber eben nicht zu 
ändern, eine hardwaremässige Aufbereitung brauchst du nicht, das geht 
besser im Prozessor per Software. Es genügt also, wenn du jeden Pt mit 
einem präzisen Konstantstrom beaufschlagst und die Spannung daran misst. 
50mA sollten es aber auf keinen Fall sein, und am besten wäre den Strom 
nur für die Messung einschalten.

Kalibrieren musst du sowieso. Ausserdem kannst du die Messung zum Schutz 
vor Störungen beliebig langsam machen, sowohl hardwaremässig als auch 
per Software durch Mittelwertbildung, so schnell ändert sich der Zustand 
einer Heizung nicht.

Gruss Reinhard

von Patrick (Gast)


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Reinhard Kern schrieb:
> Zweileiter ist nicht schön aber eben nicht zu ändern

Sehe ich nicht unbedingt so - bei der Leitungslänge und den 
Temperaturbereichen wäre Vierleiter IMHO überzogen.

Reinhard Kern schrieb:
> Kalibrieren musst du sowieso

Nicht unbedingt - hängt wie gesagt von der Anforderung ab.

Bei einer Gesamtlänge von 4m (2m hin, 2m zurück), einem Querschnitt von 
0,14mm² (pessimistisch) und einem Leitwert von 56 (techn. Cu) komme ich 
auf 0,5 Ohm. Das macht am PT100 ca. 1°C aus. Aber jetzt kommt der Witz 
an der Sache: Die Leitungslänge kommt ja als Einfluss bei JEDEM Sensor 
zum Tragen, und darüber hinaus ist die Temperatur des Heizungsraums für 
alle Leitungen gleich (ohne den Raum näher zu kennen; bei den 
Sole-Fühlern mag das nur für den ersten Meter bis unter die Dämmung 
gelten - aber auch hier sind die Temperaturbereich ja doch bereits stark 
eingeschränkt) - damit ist der Einfluss, kommt es nur auf die 
Differenzen zwischen zwei Sensoren und nicht so sehr auf die absoluten 
Werte an, praktisch kompensiert. Das gilt jedoch nicht für die 
Fertigungstoleranzen; diese kommen auf 0,2 bzw. 0,4 Ohm bei RT in 
DIN-Klasse A bzw. B. Ob eine Kalibrierung notwendig ist, würde ich daher 
zunächst vom Aufbau des Gesamtsystems (sprich Auflösung ADC) und - ganz 
pragmatisch - einer Vergleichsmessung mit einem Referenzthermometer 
abhängig machen.

von Reinhard Kern (Gast)


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Patrick schrieb:
> Die Leitungslänge kommt ja als Einfluss bei JEDEM Sensor
> zum Tragen, und darüber hinaus ist die Temperatur des Heizungsraums für
> alle Leitungen gleich

Das nützt bloss ganz und garnichts, wenn man sie nicht kennt. Ausserdem 
muss er schon mal seine Konstantströme kalibrieren, die werden auch 
nicht ganz von selbst genau genug.

Und wie immer gilt: Posting lesen. Er braucht 3 Grad Differenz 
offensichtlich zur Leistungsabrechnung und das ziemlich genau, damit man 
ihm die Heizkostenrechnung nicht gleich um die Ohren haut. Eine 
Genauigkeit von 0,1 Grad wird da schon erforderlich sein, und wer sich 
mit Temperaturmessung auskennt weiss wie anspruchsvoll das ist. Das 
Mindeste wäre, Wasser mit Umgebungstemperatur durchlaufen zu lassen und 
die Differenz auf Null zu kalibrieren.

Gruss Reinhard

von Patrick (Gast)


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Reinhard Kern schrieb:
> Und wie immer gilt: Posting lesen.

Das hatte ich gemacht.

> Patrick schrieb:
>> Die Leitungslänge kommt ja als Einfluss bei JEDEM Sensor
>> zum Tragen, und darüber hinaus ist die Temperatur des Heizungsraums für
>> alle Leitungen gleich
>
> Das nützt bloss ganz und garnichts, wenn man sie nicht kennt.

Siehe meine Rechnung oben: Sooo unbekannt sind die Leitungswiderstände 
nicht. Leitungslänge ist bekannt, Querschnitt lässt sich mit Sicherheit 
auch noch recht gut qualitativ bestimmen, Leitwert kann man auch ganz 
gut abschätzen. Und ob im Heizraum nun 20°C oder 30°C herrschen - wer 
Lust hat, kann gerne einmal die Leitungswiderstandsänderung von 20°C auf 
30°C und den daraus resultierenden Fehler in °C ausrechnen.

> Ausserdem muss er schon mal seine Konstantströme kalibrieren, die werden auch 
nicht ganz von selbst genau genug.

Kein Widerspruch. Das hatte ich jedoch in meinem letzten Posting gar 
nicht behandelt, sondern lediglich darauf hingewiesen, dass ich die 
Fertigungstoleranzen der Sensoren als deutlich kritischer ansehe als 
die Leitungswiderstände, da Du ja Zweileiterbetrieb als

> nicht schön aber eben nicht zu ändern

bezeichnet hattest. Nochmal: Bei 2m Leitungslänge und der recht eng 
spezifizierten Umgebung (aka. "Heizungsraum") ist der Nutzen eines 
Vierleiteranschlusses schon recht fraglich.

> Er braucht 3 Grad Differenz ...

Ja, steht ja oben.

> Eine Genauigkeit von 0,1 Grad wird da schon erforderlich sein ...

Wie genau es sein muss, weiß leider nur der TO. Aber auch hier kein 
Widerspruch.

> ... und wer sich mit Temperaturmessung auskennt weiss wie anspruchsvoll das ist.

ACK.

> Das Mindeste wäre, Wasser mit Umgebungstemperatur durchlaufen zu lassen und die 
Differenz auf Null zu kalibrieren.

Wie gesagt: Das hängt vom Gesamtsystem ab, d. h. Fertigungstoleranzen 
Sensor + Toleranzen Schaltung, aber weniger das bisschen 
Anschlussleitung.

Ich empfehle nach wie vor den ADS1248 und eine Handvoll eng tolerierter 
Widerstände. Damit kriegt man 24 bit Auflösung, zwei einstellbare 
Stromquellen mit 10ppm/°C, low noise PGAs, integrierten Temperatursensor 
und einen ganzen Schwung Applikationsschaltungen - für ein Bastelprojekt 
für jemanden, der nicht hauptberuflich Sensorschnittstellen entwickelt, 
ist das Preis-/Leistungsverhältnis IMHO nicht zu toppen. Zusätzlich kann 
man an den noch freien Kanal einen Widerstand für Referenzmessungen 
anschließen - um die Möglichkeiten dieser Hardware noch zu steigern, 
müsste man, selbt wenn man die notwendige Erfahrung hat, schon viel 
Aufwand betreiben.
Damit schließt sich der Kreis zum Thema "Kalibrieren" - ich persönlich 
würde eine integrierte, fertige Lösung mit guten technischen Daten 
bevorzugen, anstatt mir langwierig die entsprechenden Bauteile für eine 
diskret aufgebaute Lösung am µC-ADC zusammenzusuchen.

Stichworte für mögliche Einflüsse bei einer diskreten Lösung:
- Stromquellen: Kurzzeitstabilität, Langzeitdrift, Exemplarstreuungen
- ADC: Auflösung, Fehler, Eingangsimpedanz bzw. -widerstand
- Widerstände, Kondensatoren: Toleranz, Kurz-/Langzeitstabilität, 
Leckströme
- Leiterplatte(-nlayout): Leckströme (Isolationsabstände), 
Leiterbahneinflüsse (auch gegenseitige Beeinflussungen)

usw.

Und abschließend nochmal der Hinweis: Ob er kalibrieren muss, muss der 
TO am Ende selbst entscheiden. Aber ich denke, dass mein Ansatz, 
zunächst die Anzahl der Bauteile und damit der möglichen 
"Toleranz-Verursacher" zu reduzieren, bevor man überhaupt über das 
Kalibrieren nachdenkt, nicht der Verkehrteste ist - auch wenn das Gerät 
am Ende unterm Strich drei Euro (bei einer Stückzahl von 1) mehr kostet.

von W.S. (Gast)


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Michael Reinelt schrieb:
> Eine Meßschaltung für einen PT100 ist ja nicht so schwierig, aber wie
> vermisst man 6 Stück davon?

eben mit 6 Stück ADC. So ein hochauflösender 20 Bit ADC kostet 
heutzutage kein Vermögen mehr. Veranschlage mal ca. 3 Euro pro Stück, 
zusammen also 18 Euro, das ist billiger als ne kommerziell gefertigte 
Leiterplatte.

W.S.

von Ulrich (Gast)


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Bei 6 Sensoren wäre schon zu überlegen einen Multiplexer statt separater 
ADC für jeden Sensor zu wählen.

In der 2-Draht Version ist das Umschalten noch relativ einfach:
Der Strom wird über einen 2. MUX umgeschaltet, so dass der Widerstand 
des MUX nicht in die Messung eingeht: Jeder Sensor hängt mit einem Pin 
an Masse, eine MUX schaltet den Strom um, und ein 2. die zu messende 
Spannung.

Beim AD ist ggf. ein AD mit mehr Auflösung einfacher als ein AD mit 10 
oder 12 Bit und dann eine Verstärker dazu. Besonders einfach wird es, 
wenn der AD einen differentiellen Eingang für die Referenz hat, um damit 
den Strom als Spannungsabfall an einem präzisen Widerstand zu erfassen.

Für die Genauigkeit wird man vermutlich einen Abgleich brauchen, wo alle 
Sensoren die selbe Temperatur (etwa im Arbeitsbereich) Messen. Das 
sollte ausreichen um die Fehler der Sensoren und falls überhaupt störend 
den Fehler durch die 2 Draht Messung stark zu reduzieren, jedenfalls für 
Temperaturdifferenzen.

von W.S. (Gast)


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Ulrich schrieb:
> Für die Genauigkeit wird man vermutlich einen Abgleich brauchen, wo..

Siehste, um genau DAS zu vermeiden wurde der PT100/500/1000 erfunden. 
Der ist nämlich ab Werk abgeglichen. Als Anwender muß man bloß Obacht 
geben, nicht durch aufwendige Analogelektronik eben diesen Abgleich 
kaputtzumachen durch Offsets, Bauelementetoleranzen usw.

W.S.

von Ulrich (Gast)


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Für die normalen Anwendungen reicht der PT1000 oder ähnliches ohne 
Abgleich um eine Genauigkeit im Bereich von vielleicht 0,5 K zu 
erreichen.
Wenn man aber so wie hier eine kleine Temperaturdifferenz genau messen 
will, hilft ein relativ einfacher Abgleich (die Sensoren auf die gleiche 
Temperatur) um die Unsicherheit für die Temperaturdifferenz in den 
Bereich 0,1 K oder drunter zu bekommen. PT1000 Sensoren die ohne den 
Abgleich so gut sind, werden schon recht teuer.

Wenn man so eine kleine Temperaturdifferenz unbedingt ohne Abgleich 
messen will wäre ein Thermoelement die bessere Wahl, auch wenn damit die 
absolute Temperatur eher ungenau ist.

von J. V. (janvi)


Angehängte Dateien:

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>Eine Genauigkeit von 0,1 Grad wird da schon erforderlich sein, und wer sich
>mit Temperaturmessung auskennt weiss wie anspruchsvoll das ist.

Kauf dir bei Greisinger das PT100 Thermometer GMH3750 für 0,01 Grad 
Genauigkeit. Zerlege es und mal dir die Schaltung ab. Hinweise:
Das Teil ist genial genau und einfach. Es braucht nicht einmal eine 
genaue Referenzquelle da die PT100 Referenzschaltung realtiv zur 
Versorgungsspannung aufgebaut ist. Ich habe mir eine komplette 
Simulation in Excel gemacht, welche zeigt, daß sich eine schwankende 
Referenzspannung aus dem Temperaturresultat immer rauskürzt.

Die Schaltung verwendet einen LTC2436 (gibts bei RS relativ billig) mit 
2 differentiellen Kanälen. Ein Kanal hat nun einen (bekannten) 
Festwiderstand in Reihe zum Pt100 welcher über dem anderen Kanal liegt. 
Der erste Kanal misst also den Strom durch den Pt100, der zweite die 
Spannung über dem Pt100. Der Mikrokontroller macht nun die einfache 
Rechnung R=u/i und schon ist die Temperatur verdammt genau bekannt. Wenn 
du nicht 0,01 sondern nur 0,1 Grad brauchst und das über die 
Wassertemperatur (0-100 Grad) kommt die verblüffend einache Schaltung 
sogar ohne zweiten Kanal und Korrekturrechnung aus.

Peinlicher Nachtrag: Dass die Google Anzeigen jetzt bei mir rechts unten 
die Reklame von Greisinger anzeigt, ist wirklich rein zufällig und habe 
ich nicht im Griff. Beste Grüße von der Revers Engineering Abteilung

von Reinhard Kern (Gast)


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J. V. schrieb:
> Der Mikrokontroller macht nun die einfache
> Rechnung R=u/i und schon ist die Temperatur verdammt genau bekannt.

Dein ganzer Text geht völlig an der wesentlichen Tatsache vorbei, dass 
reale Bauteile Toleranzen haben. Deine Behauptung ist schlicht falsch, 
wenn man den Widerstand auf x Dezimalen genau kennt (was technisch nicht 
so überaus schwierig ist), kennt man die Temperatur eben keineswegs so 
genau.

Deswegen schrieb ich ja "wer sich mit Temperaturmessung auskennt". Du 
verwechselst da den Pt100 mit Naturkonstanten. Nicht mal die 100 stimmt 
absolut.

Gruss Reinhard

von W.S. (Gast)


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J. V. schrieb:
> Kauf dir bei Greisinger das PT100 Thermometer GMH3750 für 0,01 Grad
> Genauigkeit.

Genauigkeit? Wohl eher nicht. Beobachte so ein Gerät mal bei langsamen 
Temperaturschwankungen, insbesondere die letzte Stelle. Ich habe 
deswegen die Greisingers angerufen und ein ziemliches Gefasel von 
"Anzeigeberuhigung", "benutzerfreundliche Glättung" usw. mir anhören 
müssen. Fazit: Die 16 Bit sind zu wenig für 2 Nachkommastellen und 
deshalb wird die letzte Stelle mit Software-Kunststücken geschönt.

Wenn man einen billigen 20 Bit - Wandler von Microchip nimmt (und die 
dortigen Appnotes zum Temperaturmessen liest), dann hat man eine 
preisgünstige Lösung, die für alle PT100/500/1000 und für 2 
Nachkommastellen gut ist. Und man kann das Ganze elektrisch kalibrieren, 
indem man einfach einen 100 Ohm oder 1K oder 2x 1K parallel anschließt 
und den gemessenen Widerstandswert im EEprom speichert - ohne mit 
irgendwelchen Thermostaten oder nem Becken Eiswasser usw. hantieren zu 
müssen.

W.S.

von Johannes V. (j-v)


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Ich kann, wie von W.S. schon erwähnt, den MCP3551 nur empfehlen. 
Microchip hat dazu eine App.Note. Ich habe lange mit 
Konstantstromquellen, Operationsverstärkern, u.s.w. "rumgewurschtelt". 
Das war nicht zielführend! Jeder OPV,jede KSQ hat eine Temperaturdrift, 
rauscht,...
Die Microchip-Schaltung funktioniert "out of the box"!


Gruß,
Johannes

von Reinhard Kern (Gast)


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W.S. schrieb:
> Und man kann das Ganze elektrisch kalibrieren,
> indem man einfach einen 100 Ohm oder 1K oder 2x 1K parallel anschließt
> und den gemessenen Widerstandswert im EEprom speichert - ohne mit
> irgendwelchen Thermostaten oder nem Becken Eiswasser usw. hantieren zu
> müssen.

Das ist ganz einfach total falsch, damit weisst du nur, dass deine 
Messchaltung 100 Ohm korrekt misst. Die Temperatur kennst du nur so 
genau wie der Ptx ab Werk kalibriert ist. Wenn du genügend Geld 
ausgegeben hast für einen, der auf 0,1 Grad kalibriert ist, ok, aber 
auch für sehr viel Geld bekommst du keinen mit 0,01 Grad.

Hier konzentrieren sich allmählich alle auf eine superpräzise 
Widerstandsmessung, aber das ist völlig neben der Aufgabenstellung und 
Super-ADCs mit 20..24 bit sind bezüglich der Temperatur ganz einfach 
überflüssig, eine 8stellige Temperaturanzeige ist barer Unsinn.

Gruss Reinhard

von W.S. (Gast)


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Reinhard,
schreib nicht so einen Unsinn daher.

Solcher Quatsch ärgert mich. Kannst du denn nicht wenigstens ein bißchen 
nachdenken, bevor du in die Tasten haust? Du dödelst doch sonst nicht so 
herum.

Mal abgesehen davon, daß ein Klasse A oder B PT100 allemal absolut 
genauer ist als irgendetwas, das man mit ner Eiswasserschüssel oder 
dergleichen abgeglichen hat, braucht man einen hochauflösenden ADC wegen 
der Größe des Meßeffektes - und nicht - wie du unterstellst - für "eine 
8stellige Temperaturanzeige".

Wenn du schon nicht selbst nachdenken willst, dann lies wenigstens die 
Appnotes von Microchip durch, da wird eigentlich alles recht 
verständlich erklärt.

Mir scheint, du sagst deshalb zu nem SigmaDelta-ADC "Super-ADC", weil 
dir dieses Gebiet einfach noch zu unbekannt ist. Dabei gibt es die 
Dinger seit langem. OK, in den Schlumberger's der 1980er Jahre war das 
ganze noch diskret aufgebaut, aber so ab 1994 etwa kann man das Ganze 
von AD und anderen einschlägigen Firmen als Chip bekommen - und die 
ADC's von Microchip sind klein und stromsparend und billig und leicht 
anzusteuern und eben 20 bittig. Sie sind damit genau die richtige 
Antwort auf die meßtechnische Frage, die hier gestellt wurde.

Ich hab den Eindruck, daß dein Wissensstand ein bissel Auffrischung ganz 
gut vertragen könnte. Also lies mal wieder Dokus und motze nicht so 
herum.

W.S.

von Reinhard Kern (Gast)


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W.S. schrieb:
> Ich hab den Eindruck, daß dein Wissensstand ein bissel Auffrischung ganz
> gut vertragen könnte.

Ich weiss jedenfalls, dass eine Widerstandsmessung noch lange keine 
Temperaturmessung ist, was bei dir eher nicht der Fall ist, denn auf 
diese Behauptung von mir gehst du garnicht ein. Und ich lasse mir auch 
nicht von dir einreden, mit Sigma-Delta (ja, uralt) oder sonst welchen 
Schaltungstricks könnte man Temperaturgenauigkeiten erreichen, die ein 
gut ausgestattetes physikalisches Labor nicht schafft, und damit ist 
mein Wissen durchaus auf der nötigen Höhe. Daran, dass man mit "genialen 
Schaltungen" einfach so 0,01 Grad Genauigkeit erreicht, wie hier 
behauptet, fehlt mir einfach der Glaube, das magst du anders sehen, aber 
über Glaubensfragen kann man ja schlecht diskutieren. Ausserdem kann man 
natürlich immer behaupten, man würde absolut genau messen, weil ein 
seriöser Physiker das Gegenteil aus Prinzip nicht beweisen kann, 
jedenfalls nicht per Internet.

J. V. schrieb:
> Kauf dir bei Greisinger das PT100 Thermometer GMH3750 für 0,01 Grad
> Genauigkeit. Zerlege es und mal dir die Schaltung ab. Hinweise:
> Das Teil ist genial genau und einfach. Es braucht nicht einmal eine
> genaue Referenzquelle...

Darum gehts, wenn du das unterschreiben willst, meinetwegen. Fachleute 
wissen dass das Quatsch ist. Aber allmählich nervt mich das auch 
erheblich, weil hier trotz endloser Threads alle 2 Wochen wieder jemand 
daherkommt, der behauptet er könne alles mit ganz geringem Aufwand 10 
bis hundertmal besser und MilliKelvin seien garkein Problem. Ist wohl 
besser die Genies reden lassen und an ihre Genialität fest glauben.

Gruss Reinhard

von Ulrich (Gast)


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Die hochauflösenden ADs machen die Messung vor allem einfacher, weil man 
bei der Anpassung an den Messbereich etwas großzügiger sein kann und 
sich so oft einen Verstärkung oder ähnliches sparen kann. Damit verliert 
man ggf. einiges der Auflösung, aber die ADs sind auch nicht mehr so 
teuer und man kann dafür die Verstärkung und Brücke sparen. Da muss man 
sich nicht schämen einen 24 Bit AD zu nutzen um 2 hochgenaue Widerstände 
einzusparen.

Der Abgleich (bzw. eher Berücksichtigung der Differenzen in Software) 
macht für die Differenzmessung absolut Sinn, und braucht auch kein 
Eisbad oder ähnliches. Es kommt für den Vergleich der Sensoren nur 
darauf an, das die Sensoren die gleiche Temperatur habe. Und dabei kann 
man auch ohne unmöglich viel Aufwand besser sein, als bezahlbare 
Sensoren bei der absoluten Genauigkeit.

von Timm T. (Gast)


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Reinhard Kern schrieb:
> Daran, dass man mit "genialen
> Schaltungen" einfach so 0,01 Grad Genauigkeit erreicht, wie hier
> behauptet

In der AppNote http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01154a.pdf 
von Microchip steht, dass der Referenzwiderstand bei 1% Toleranz einen 
Fehler von 20K, bei 0.1% Toleranz von 2K erzeugt.

Ok, die Toleranz kann man rauskalibrieren, für 0.01K muss der 
Kalibrierwiderstand aber eine Genauigkeit von 40ppm (0.01K x 0.385ohm/K 
/ 100ohm) haben oder Du musst den PT100 auf 0.01K genau temperieren 
können. Illusorisch.

Wenn sich die Umgebungstemp um 10K ändert, müsste der Referenzwiderstand 
für 0.01°C Genauigkeit einen TK von 0.5ppm/K haben, für 0.1°C 
Genauigkeit immer noch 5ppm/K. Bei 10K, also nur unter Laborbedingungen.

Der Spannungshub der Messspannung beträgt 140µV/K. Bei einer Genauigkeit 
von 0.01°C macht das 1.4µV aus. Thermospannungen?

Ausserdem gibt Microchip selbst die 0.01K als Auflösung an, Genauigkeit 
ist 0.1K. Der Test wurde aber mit einem PT100-Simulator gemacht. Dabei 
gehen sie davon aus, dass das Modell des PT100 im Simulator stimmt. 
Dabei gibt es min. 5 verschiedene Modelle, je nachdem welche Norm man 
nimmt. Und wehe, der PT100 hält sich über die 1000K Tempbereich nicht an 
das vorgegebene Polynom, dann kann er sich aber warm anziehen.

Fazit: Behaupten können die viel...

von Harald W. (wilhelms)


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Reinhard Kern schrieb:

> mein Wissen durchaus auf der nötigen Höhe. Daran, dass man mit "genialen
> Schaltungen" einfach so 0,01 Grad Genauigkeit erreicht, wie hier
> behauptet, fehlt mir einfach der Glaube,

Ich habe mich vor ca. 10 Jahren auch mit der Präzisionstemperatur-
Messung beschäftigt und war erstaunt, wie gering der Aufwand war.
(24Bit-Wandler, Einfach-OPV-Stromquelle, 4-fach-Multiplexer aus
der 4000er-Serie). Wichtig war das ständige gegenmessen gegen
Präzisionswiderstände, das Messen mit zwei verschiedenen Strömen
zur Ausblendung von Thermospannungen und das genaue Kalibrieren
jedes einzelnen Fühlers. Zu diesem Zweck stand mir allerdings
leihweise ein Präzisionsthermometer zur Verfügung. Ich kann zwar
schlecht den Beweis antreten, glaube aber, das mein Messfehler
unterhalb 10mK lag. Das "Rauschen" im mHz-Bereich lag jedenfalls
bei 2...3mK. Die Software, die da ständig nacheinander die 16
Meßstellen minus 3 Festwiderständen "abklapperte", war da aber
schon etwas aufwändiger.
Gruss
Harald

von Reinhard Kern (Gast)


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Timm Thaler schrieb:
> Dabei
> gehen sie davon aus, dass das Modell des PT100 im Simulator stimmt.

Eben, das ist der Punkt. Man kann ja auf die Art wunderschön Widerstände 
präzise messen, braucht man ja auch öfter mal, bloss sagt das Ergebnis 
100 Ohm auf 6 oder 8 Stellen nichts entsprechend genaues über die 
Temperatur aus. Ein realer Pt100 hat eben bei 0 Grad nicht genau 100 Ohm 
-> also hat er bei 100 Ohm auch nicht genau 0 Grad. Alles an 
Genauigkeit, was die Toleranz des Sensors unterschreitet, ist einfach 
für die Katz, auch wenn man noch so stolz darauf ist.

Ich habe übrigens auch einen Pt100-Simulator, da ist für die jeweilige 
Temperatur die Toleranz in Grad angegeben, sonst ist er mehr oder 
weniger wertlos. Aber eine Kalibrierung mit dem Simulator sagt überhaupt 
NICHTS aus über die tatsächliche Toleranz des Sensors, und über die 
Messschaltung auch nur mit der Toleranz des Kalibrators.

Gruss Reinhard

von Reinhard Kern (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> das Messen mit zwei verschiedenen Strömen
> zur Ausblendung von Thermospannungen

Gute Idee, merke ich mir.

Gruss Reinhard

von Harald W. (wilhelms)


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Reinhard Kern schrieb:
> Harald Wilhelms schrieb:
>> das Messen mit zwei verschiedenen Strömen
>> zur Ausblendung von Thermospannungen
>
> Gute Idee, merke ich mir.

Am einfachsten gehts mit gleichgrossem positiven und negativen
Strom. Dann braucht man nur den Mittelwert beider Messungen zu
nehmen. Ich hatte eigentlich gedacht, dieses Verfahren gehört
seit Jahrzehnten zuden "Grundlagen der Temperaturmessung". :-)

Übrigens kann man mit zwei verschieden grossen (positiven)
Strömen auch gewöhnliche Si-Dioden als Temp.-Sensoren benutzen.
Man erreicht so immerhin ca. 0,2K Fehler ohne Abgleich bei
Sensorwechsel.
Gruss
Harald

von Janvi (Gast)


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>Fazit: Die 16 Bit sind zu wenig für 2 Nachkommastellen und
>deshalb wird die letzte Stelle mit Software-Kunststücken geschönt.

Das ist im Prinzip richtig, aber wir haben hier 2 mal 16 bit. Der 
einzige Software Trick ist die Rechnung R=U/I und eben das verlängert 
die effektiv nutzbaren 16 bits noch deutlich. Die Rechnung hat nix mit 
Software Tricks und Anzeigenberuhigung zu tun und bringt die Sache auf 
eine Auflösung gegen 10mK. Die Verhältnisse sind klar: 100 Ohm zu 2x4k7 
bzw. 0,1k:10k ändert den Querstrom durch den Teiler halt schon etwas 
über einen größeren Temperaturbereich. Mitunter wird das mit dem zweiten 
Kanal zurückgerechnet was ein Verbesserung der Genauigkeit um etwa 25mK 
bringt. (ca 400:100 Ohm) Der 402 Ohm kann im Übrigen auch ganz anders 
gewählt werden, das Prinzip bleibt gleich.

>Fachleute
>wissen dass das Quatsch ist. Aber allmählich nervt mich das auch
>erheblich, weil hier trotz endloser Threads alle 2 Wochen wieder jemand
>daherkommt, der behauptet er könne alles mit ganz geringem Aufwand 10
>bis hundertmal besser und MilliKelvin seien garkein Problem. Ist wohl
>besser die Genies reden lassen und an ihre Genialität fest glauben.

Glauben tun wir in der Kirche. Hier hast du ein Schaltbild. Falls es 
dich wirklich interessiert, kannst du selber nachrechnen was passiert 
wenn die Betriebsspannung oder ein R um z. Bsp. 1% driftet. Übrigen habe 
ich nichts zur Kalibrierung geschrieben (welche die Sache erst absolut 
genau macht). Es geht hier um die Auflösung und ansonsten nicht um eine 
Behauptung, sondern um ein (bestellbares) Produkt. Immerhing gibts 
hierzu gegen Geld auch noch ein DKD rückführbares Kalibrierzertifikat 
welches nochmal sowivel kostet wie das Gerät selbst. Das Zertifikat 
garantiert natürlich keine 0,01K aber ich benutze es zum Kalibrieren der 
eigenen Nachbauten. Sind die Fühler zusammen im Wasser, ist die 
Anzeigendifferenz tatsächlich nicht mehr als 0,01K (nach SW Kalibrierung 
über n Stützpunkte).

Die letzte Stelle von Greisingers macht also einen relativ 
vertrauenswürdigen Eindruck. Daß du als Kunde mit einem Anruf bei 
Greisinger einen kompetenten Entwickler an die Strippe kriegst, möchte 
ich mal bezweifeln. Wahrscheinlich sind da erst mal Heerschaaren von 
Verkäufern davor, welche das Teil weder selbst entwickelt, noch selber 
zerlegt haben und schon gar keine Ahnung haben was die SW darinnen 
macht. Ist übrigens ein low Power uC von TI und wenn man über der 
Schaltung etwas meditiert, wird klar was die dazugehörende Software 
machen muss. Ein Verkäufer kann da lang die Story vom Pferd erzählen was 
natürlich unseriös wirkt. Bei Bedarf kann man das Revers Engineering 
natürlich weiterbetreiben, denn Greisinger liefert auch noch eine 
hübsche Grafikoberfläche auf dem PC zum kalibrieren. Wenn man sich an 
das Protokoll hält kalibriert es natürlich nicht nur Greisinger 
Produkte....

von Reinhard Kern (Gast)


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Hallo,

anscheinend haben hier nur 2 Naturgesetze Gültigkeit:

1. Widerstandsmessung wird mit Temperaturmessung verwechselt.
2. Auflösung wird mit Genauigkeit verwechselt.

Besonders schöne Ergebnisse erzielt man mit der Kombination aus beidem.

Gruss Reinhard

von W.S. (Gast)


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Reinhard Kern schrieb:
> anscheinend haben hier nur 2 Naturgesetze Gültigkeit:
>
> 1. Widerstandsmessung wird mit Temperaturmessung verwechselt.
> 2. Auflösung wird mit Genauigkeit verwechselt.

ganz offensichtlich bist du hier derjenige, der stets nur herummotzt.

Also:
Widerstandsmessung IST Temperaturmessung, aufgrund des benutzten 
Sensors. Würde man einen Tropfen Quecksilber benutzen, liefe das auf 
Volumenmessung hinaus. Aber hier gibt's nen PT100/500/1000 und da ist 
die Temperaturmessung eben gleich Widerstandsmessung. Die Umrechnung 
entnimmt man der Norm.

Und die Auflösung ist eine der Voraussetzungen für die Genauigkeit, 
respektive für eine erfolgreiche Kalibrierung mittels eines 
Referenzwiderstandes. So ist das.

Und jetzt höre endlich auf, dieses Thema mit deinen unsachlichen 
Rechthabereien vollzumüllen, schau dir lieber mal den Startbeitrag an, 
insbesondere

"Ich möchte meine Heizung (Wärmepumpe) überwachen, und dazu muss ich
insgesamt 6 Temperaturen halbwegs genau erfassen."

Darum geht es. Also äußere dich zum Thema. Alles andere nervt nur.

W.S.

von einfach mal einfach (Gast)


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Michael Reinelt schrieb:
> Die Anforderungen an die Genauigkeit sind etwas speziell: "absolute"
> Temperaturen sind nicht so wichtig, mehr die Temperaturdifferenzen

Warum dann nicht die Differenz z. Bsp. mit einer Widerstandsbrücke 
ermitteln, dann verstärken und skalieren. Der ganze Messbereich steht 
dann ausschließlich dem Delta zur Verfügung. Da reichen locker 8 Bit ADC 
vom Microcontroller.
Den absoluten Wert kann man über einen der beiden PTC schätzen.

von Arc N. (arc)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Reinhard Kern schrieb:
>> Harald Wilhelms schrieb:
>>> das Messen mit zwei verschiedenen Strömen
>>> zur Ausblendung von Thermospannungen
>>
>> Gute Idee, merke ich mir.
>
> Am einfachsten gehts mit gleichgrossem positiven und negativen
> Strom. Dann braucht man nur den Mittelwert beider Messungen zu
> nehmen. Ich hatte eigentlich gedacht, dieses Verfahren gehört
> seit Jahrzehnten zuden "Grundlagen der Temperaturmessung". :-)

Sollte es... letztlich braucht's auch nur eine Stromquelle, wenn die 
Multiplexer passend verschaltet sind...
1x Referenzwiderstand und PT an OPV/ADC
1x Die Stromrichtung durch die Widerstände umkehren

und ein paar andere Hinweise...
http://www.isotech.info/microk/design.html bzw.
http://www.isotech.co.uk/files/product_file4-59.pdf

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