Guten Abend,
ich habe (mal wieder) ein Problem damit, wie ich (m)ein Gedankenproblem
am Besten lösen soll.
Also, mit einem Thermoelement vom Typ K soll eine Temperatur gemessen
werden, so weit so gut. Prinzip ist klar: Standardverfahren anwenden,
also passendenden OPV, ADC und Referenz suchen. Die
Kaltstellenkompensation lasse ich mal weg, das ist schon (mit digitalem
Temperatursensor) gelöst.
Gut, ich habe schon länger nix mehr in dem Bereich gemacht, möchte ich
gleich vorneweg sagen, insofern bin ich wohl auch ein bisschen
eingerostet.
Problem: Die Schaltung wird unter Anderem im Aussenbereich (aber
wettergeschützt) eingesetzt. Ergo kann's da im Winter auch schon 'mal
negative Temperaturen (Celsiusskala) haben, und dann gibt das
Thermoelement eben auch eine "verkehrte" Spannung aus.
Ich hab' mich da 'mal so umgesehen (als ich das mit der Winterfestigkeit
noch nicht genau wusste), da war mein Plan wie folgt: Single-Supply
Präzisions-OP mit kleinem Offset (Analog Devices oder Linear)
Brauchbarer aber bezahlbarer ADC mit I2C (wahrscheinlich von TI)
Meßbereich war damals roundabout 0-300 Grad Celsius.
Jetzt stellt sich eben das Problem mit der negativen Spannung, der
Meßbereich wäre jetzt schön wenn er von -50 bis + 300 Grad Celsius
ginge.
Die Schaltung, die nebenbei nicht viel Sinnvolles macht, aber 5V
braucht, wird übrigens durch einen Schutztrafo mit Sekundär 5V gespeist.
Meine Überlegung war jetzt wie folgt:
Der Single-Supply-OP bleibt, zusätzlich kommt ein kleiner
Negativ-Spannungsregler (mit ungefähr 1,5V) rein. Masse der
Digitalschaltung wäre
dann eben positiv gegenüber der Masse von OP und ADC, aber macht
eigentlich nix. Frage: Kann ich mich auf den Spannungsregler verlassen,
oder muß ich eine zusätzliche Referenz einbauen?
Alternative 1: Wie oben, aber mit echtem Differential-ADC. In Summe
wahrscheinlich teurer, zusätzliche Referenz obligatorisch.
Alternative 2: Anderen Trafo (zB 9V) mit Mittelanzapfung nehmen. Dann
könnte man OPs mit positiver und negativer Versorgungsspannung nehmen.
Aber ob die um so viel besser sind wie die Präzisionstypen mit Single
Supply ist fraglich. Zusätzliche Referenz und Differential-ADC auch hier
nötig. Dazu ein weiterer Gleichrichter. Die teuerste Lösung.
Wie würdet Ihr das also machen?
Mit bestem Dank, N.
Hallo!
Thermoelemente geben keine negativen Spannungen aus; die Thermospannung
ist im Bezug zur Vegleichsstelle höher oder niedriger. Aus der
Differenzbildung entsteht erst eine negative Spannung.
Karlheinz schrieb:> hatte leider nicht aufgepasst dass speziell von negativer Temperatur die>> Rede ist,
Hallo!
Es gibt keine negative Temperatur. Unter großem Aufwand ist es bisher
gelungen sehr dicht an Null heran zu kommen. Unter quantenmechanischen
Gesichtspunkten sind auch schon Effekte beobachtet worden, die negativen
Temperaturen entsprechen könnten - da ist es aber wie bei Schrödingers
Katze: was man beobachtet und was gerade ist sind zwei verschiedene
Sachen.
Thermolelemente: Genau wie bei den elektrochemischen Spannungsquellen
hat jeder Leiter eine Position auf einer Skala.
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrochemische_Spannungsreihehttp://de.wikipedia.org/wiki/Thermoelektrische_Spannungsreihe
Auf Grund der unterschiedlichen Elektronenbeweglichkeit bei
unterschiedlichen Temperaturen entsteht durch den Seebeck-Effekt die
entsprechende Thermospannung. Wie bei Kohle-Zink-Elementen misst man nur
dann eine negative Spannung, wenn man verpolt misst oder im Verhältnis
zu einer anderen Kohle-Zink-Zelle - wenn diese einen anderen Ladezustand
hat.
Route_66 schrieb:> Es gibt keine negative Temperatur
Wie war das gleich wieder mit Celsius oder gibt es jetzt keinen Winter
mehr.
Hab ich da was verpasst?
Hallo allerseits
erstmal danke für die gutgemeinten Ratschläge. Ich hatte mich schon im
Vorfeld mit der Problematik der Thermoelemente besfasst, und mir ist
auch klar, daß es da fix-und-fertige Frontend-Chips für diesen Zweck
gibt, wo der OP-Amp und der ADC schon drin sind und die auch eine (mehr
oder weniger gute) Kaltstellenkompensations-Funktion beinhalten.
Ich will ja nicht undankbar oder unverschämt klingen, aber: DAS war
eigentlich nicht mein Anliegen. Es gibt jedenfalls Gründe, warum ich
diese "Fertigchips" in meiner Schaltung nicht einsetzen möchte. Es tut
zwar nichts zur Sache, aber falls es jemanden Interessiert wären diese:
1.) Selbstbau-Trieb: Weil Ich nicht unbedingt die einfachste Lösung
nehmen muß, sondern aus Lust am Besteln frei in meiner Entscheidung bin,
das ganze so aufzubauen, daß Ich damit zufrieden bin.
2.) Verfügbarkeit: Einen pinkompatiblen OP oder ADC werde ich auch in
zehn Jahren noch finden. Der ist dann sogar besser und/oder billiger als
der von heute. Ob's in ein paar Jahren die Frontend-Chips überhaupt noch
gibt und wenn Ja zu welchem Preis darüber bin ich mir nicht sicher.
3.) Kosten: OP + ADC + Zusatzaufwand für deren Beschaltung in Summe noch
immer billiger als Frontend-IC.
Ich würde mich Freuen, wenn eine(r) noch seine/ihre Meinung zu den von
mir vorgeschlagenen Lösungen aus dem Ursprungsposting abgeben würde,
also auf meine eigentliche Frage eingehen würde. Ansonsten gehe ich
davon aus, daß das schon so passt, wie ich mir das ursprünglich
vorgestellt habe, also "Alles 'normal' machen, aber zusätzliche negative
Versorgung rein". Um eine negative Referenz komme ich so und so nicht
rum, habe ich inzwischen bemerkt.
Besten Gruß, N.
Nandfänger schrieb:> 2.) Verfügbarkeit: Einen pinkompatiblen OP oder ADC werde ich auch in> zehn Jahren noch finden. Der ist dann sogar besser und/oder billiger als> der von heute. Ob's in ein paar Jahren die Frontend-Chips überhaupt noch> gibt und wenn Ja zu welchem Preis darüber bin ich mir nicht sicher.> 3.) Kosten: OP + ADC + Zusatzaufwand für deren Beschaltung in Summe noch> immer billiger als Frontend-IC.
Siehe oben
http://www.ti.com/lit/an/sbaa189/sbaa189.pdf
Das Thermoelement wird mit einem Offset beaufschlagt -> keine negative
Spannung und Referenz nötig.
Wenn ein OpAmp benutzt wird braucht es auch (immer) einen Widerstand um
einen Pfad für den Eingangsstrom zu haben.
Arc Net schrieb:> Siehe oben> http://www.ti.com/lit/an/sbaa189/sbaa189.pdf
Damn, ich hatte mir das PDF sowohl gestern am Vormittag als auch nochmal
heute vor meinem neuen Post durchgelesen, aber beides Mal übersehen, daß
der Pullup an der einen Seite des Thermoelements die Spannung dort auf
3V3 raufzieht. Ich Esel!
> Das Thermoelement wird mit einem Offset beaufschlagt -> keine negative> Spannung und Referenz nötig.
Die Lösung ist einfach und genial und ich hätte sie vor lauter
Betriebsblindheit fast übersehen. I mache mir Sorgen über eine
zusätzliche negative Versorgungsspannung und Differental-ADCs, dabei
liegt der Königsweg nach KISS-Prinzip doch soh nah!
Ich möchte Dir herzlichst dafür danken, daß Du mich nocheinmal
ausdrücklich darauf hingewiesen hast! Ich hätte es ansonsten wohl
wirklich übersehen :-(
Verzeihe mir meine Dusseligkeit bzw. mein fehlendes Sehvermögen.
Du hast mir meinen Tag gerettet, mögest Du gutes Karma bekommen.
Mit freundlichem Gruße,
N.
(der sich nun hier auch endlich angemeldet hat)
