Temperaturüberwachung von Kühlkörpern

Gast #3253332
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Guten Tag

Ich möchte bei meiner Schaltung eine Temperaturüberwachung hinzufügen.
Leider sind die Bedingungen alles andere als optimal.

In unmittelbarer Nähe schalten mehrere Relais und ein Leistungs-Fet.

Die Aufgabe ist die Temperatur auf ein paar °C genau messen zu können um 
eine Überhitzung rechtzeitig zu erkennen und darauf reagieren zu können.

Ich schwanke zwischen einem LM334 dessen Beschaltung im geschirmten 
Bereich der Steuerelektronik nahe am uC ist und einem I2C 
Temperatursensor wie z.B. der DS1620

Welcher Sensor-Typ ist in einer solchen Umgebung besser geeignet?
Gast #3254731
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@Oszi
Rasche Temperaturanstiege kann ich so nicht erkennen.
Mir geht es dabei hauptsächlich um eine geringfügige Überlastung über 
längere Zeit.
Da sich die Schaltung in bestimmten Betriebszuständen nahe am 
Leistungsmaximum bewegt, möchte ich auf Nummer sicher gehen.

@Martin Schwaikert
Währe da der LM334 mit Tiefpass nicht besser geeignet, da dieser 
strombasierend arbeitet?

@ cyblord
Ist die Eindraht-Komunikation schon robust genug für eine so rauhe 
Umgebung?
Auch wenn die Messgenauigkeit nicht so wichtig ist, sollte schon öfters 
als alle paar Minuten ein passender Messwert ankommen.
#3254736
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Fritz schrieb:
> @ cyblord
> Ist die Eindraht-Komunikation schon robust genug für eine so rauhe
> Umgebung?
> Auch wenn die Messgenauigkeit nicht so wichtig ist, sollte schon öfters
> als alle paar Minuten ein passender Messwert ankommen.

Das wirst du am Ende sowieso ausprobieren müssen. Eventuell kann man ja 
auch eine geschirmte Leitung verwenden. Aber du hast so auf jeden Fall 
nur digitale Signal auf der Leitung, keine analogen die gestört werden 
könnten. Und die Integrität der Daten kannst du per CRC wenigstens 
direkt überprüfen.
Der Sensor braucht 750ms für eine Wandlung, aber du kannst einen einmal 
ermittelten Messwert auch hundert mal in der Sekunden übertragen. Es 
würde mich wundern wenn keine Übertragung fehlerfrei ankommt.

Ich würde jetzt ein paar Relais und FETs auch nicht als so kritisch 
einstufen.

gruß cyblord
#3255824
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Fritz schrieb:
> Die Aufgabe ist die Temperatur auf ein paar °C genau messen zu können um
> eine Überhitzung rechtzeitig zu erkennen und darauf reagieren zu können.


Willst du sie wirklich messen oder reicht die binäre Information "zu 
warm"?
Wenn dir das ausreicht, könntest du ggf auch einen Temperaturschalter am 
KK montieren und auswerten.
Schau dir doch mal die 36TX-Serie von ESKA an...

http://eska-fuses.de/fileadmin/produkte/Temperature_2012.pdf

nitraM
#3255948
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oszi40 schrieb:
> Eine Überwachung der KK verhindert noch keine plötzliche Überhitzung
> eines Chips, da durch thermische Trägheit die wahre Chiptemperatur nie
> gleich am Fühler messbar sein wird.


Ein noch nicht durchgewärmter Kühlkörper hat durch seine noch nicht 
ausgereizte Speicherkapazität noch zusätzliche Kühlreserven im Vergleich 
zu einem durchgewärmten Kühlkörper. Üblicherweise, und gerade im 
Hobbybereich, ist der Kühlkörper so zu dimensionieren, daß er auch noch 
im durchgewärmten Zustand die maximale Verlustwärme der Elektronik 
zuverlässig abführen kann!

Wenn der Chip trotz kaltem Kühlkörper überhitzen kann, würde ich die 
Konstruktion überdenken.

On DIE Messung + kleine Kühlköper (dies ist relativ zur 
Abwärmeleistung des Chips zu verstehen) + Regelung zum Ausreizen des 
thermischen Budgets sind Funktionspakete die erst in jüngerer Zeit in 
Mode gekommen sind (z.B. einige automatische Übertaktungsfunktionen und 
Turbo-Modi), auch wenn es sie sicherlich hier und da auch schon länger 
gibt. Das ist schon etwas advanced und für den Hobbybereich eher 
unüblich.

Kurz:

Prinzipiell stimmt diese Aussage zwar, wird praktisch aber erst bei zu 
knapper Kühlkörperauslegung oder hohen Leistungsdichtespitzen, welche 
mit herkömmlichen Kühlverfahren nicht oder nur mit unverhältnismäßigem 
Aufwand zu beherrschen sind, relevant. Üblicherweise erfolgt die 
Kühlkörperauslegung so, daß dieses Argument nicht zum Tragen kommt.
Gast #3255993
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Klassisch Low-Tech PTC?

Bei vielen Störgrößen wahlweise als 3-Leiter oder mit geschirmter 
Leitung.



Es gab irgendwo auch einen Artikel zu PTC Temperaturmessungen in 
Drehstrom Motoren, genauer gesagt zu den Störeinflüssen. Beim Dort 
beschrieben Aufbau mit 50KW (?) Morot waren nur geringe Unterschiede 
zwischen Zwei- und Dreileiter Technik auf ~2-3m Leitungslänge.



Gruß
Deathfun
Gast #3259251
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Danke für eure Tipps.
Ich werde dann ein paar Tests über die Tauglichkeit einzelner 
Messmethoden machen.

@Martin
Ich habe schon einen Temperaturschalter verbaut.
Der ist aber nur als fail save gedacht und schaltet alles hart ab.
Da ich mein Programmierkönnen kenne, brauche ich etwas das unabhängig 
vom Mikrocontroller abschaltet wenn ich wieder einmal einen Fehler in 
der Regelung habe.

Ich ich möchte aber noch eine Zusatzfunktion die rechtzeitig erkennt 
dass die Leistung etwas zurückgenommen werden sollte bevor alles völlig 
abgeschalten wird.

@Carsten
Ich weis dass ein richtiges Leistungsmanagement nicht trivial ist.
Vor allem bei sommerlichen Temperaturen wie sie in den letzten Tagen 
herrschen, kann einem die Schaltung schneller heiß laufen als einem lieb 
ist. Desswegen will ich einfach rechtzeitig vorgewarnt werden.

@Spaßiger Tod
Danke für den Hinweis.

Nochmals danke für eure Hilfe.
Ihr habt mir sehr geholfen.
#3259490
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Falls Du unbedingt auf digital umstellen willst.
Du kannst auch ein passendes Loch bohren und einen DS18S20 in den 
Kühlkörper einpressen/-kleben.
Wenn Du ihn, wie im Anhang, dreipolig geschirmt anschließt sollte EMV 
nicht das Problem sein.
Als geschirmte Leitung würde ich hier eine 600 Ohm Audio-Leitung 
empfehlen, die kapazitive Last einer 50 Ohm Leitung könnte für den 
DS18S20 zu groß werden.

Grüße Löti
Angehängte Dateien:
#3260264
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Fritz schrieb:
> @Carsten
> Ich weis dass ein richtiges Leistungsmanagement nicht trivial ist.
> Vor allem bei sommerlichen Temperaturen wie sie in den letzten Tagen
> herrschen, kann einem die Schaltung schneller heiß laufen als einem lieb
> ist. Desswegen will ich einfach rechtzeitig vorgewarnt werden.

Was soll denn ein "richtiges Leistungsmanagment" sein. Ich wolle im 
wesentlichen darauf hinaus daß eine einfache Temperaturüberwachung des 
Kühlkörprs ausreicht. Kompliziert wird es erst wenn der Kühlkörper in 
der von mir beschriebenen Art zu knapp ausgelegt ist. Solange das nicht 
der Fall ist, wird der Kühlkörpr warm bevor die zu kühlende Komponente 
zu heiß wird. Ich würde analog mit einem Heiß- oder Kaltleiter (NTC oder 
PTC) messen und analog verstärken. Das verstärkte Signal Schaltet dann 
entweder einen Schmitt-Trigger der direkt Schaltet (on/off-Lösung) oder 
wird per ADC digitalisiert und der Temperaturverlauf wird überwacht so 
daß man den Verlauf kontinuierlich üerachen und regeln kann.

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