Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperaturmessung mit 0,1 Abweichung 0-200 Grad


von zeitlos (Gast)


Lesenswert?

Hi,

ich würde gerne eine Temperaturmessung durchführen mit einer Abweichung 
von 0,1 Grad und einem Bereich von 0 bis 200 Grad. Ich habe bereits 
gesehen, dass der TSic 50x die Genauigkeit besitzt, jedoch nur bis 50 
Grad anwendbar ist.
Hätte jemand eine Idee, wie ich es realisieren kann?

Vielen Dank

: Verschoben durch Admin
von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

zeitlos schrieb:

> ich würde gerne eine Temperaturmessung durchführen mit einer Abweichung
> von 0,1 Grad und einem Bereich von 0 bis 200 Grad.
> Hätte jemand eine Idee, wie ich es realisieren kann?

Da wirst Du wohl PT100 nehmen müssen. Allerdings ist eine Auswerte-
schaltung dafür nicht ganz trivial. Trotzdem gibts da ne Menge
Infos hier im Forum und im INet. Hast Du denn ein geeignetes
Meßinstrument mit Genauigkeit besser 30mK zur Kalibrierung?
Gruss
Harald

von zeitlos (Gast)


Lesenswert?

ja, sollte eig. klappen mit der kalibrierung.

von digispark (Gast)


Lesenswert?

neben dem PT100 auch mal die PT1000 anschauen ... den nutze ich 
eigentlich lieber, da Leitungswiderstände dort weniger Probleme 
bereiten.

Aber bedenken, dass selbst bei diesen Sensoren der Widerstandswert nicht 
vollständig linear ist. Hier wirst Du also ggf. auch noch per Software 
eine Korrektur mit berücksichtigen müssen.

Anderes Problem: Du willst eine Genauigkeit von 0,1 Grad. Damit muss die 
Auflösung logischerweise darunter liegen. Bei 0-200 Grad und 0,1 
Auflösung müßtest Du also bereits mit 2.000 Punkten auflösen. Das 
schafft ein 8 Bit AD-Wandler nicht. Du brauchst also auf alle Fälle 
einen AD-Wandler mit höherer Auflösung.

von zeitlos (Gast)


Lesenswert?

kann man es eig. auch mit einer messbrücke hinkriegen, dass die 
abweichung gering ist?

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ zeitlos (Gast)

>von 0,1 Grad und einem Bereich von 0 bis 200 Grad. Ich habe bereits
>Hätte jemand eine Idee, wie ich es realisieren kann?

Mit viel Geld kann man sowas kaufen. Selber bauen wird nicht billiger.
Keine Ahnung was sowas kostet, ich schätze mal 1000-10.000 Euro.

Brauchst du WIRKLICH 0,1Grad GENAUIGKEIT oder reichen 0,1Grad Auflösung? 
Siehe Auflösung und Genauigkeit.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

zeitlos schrieb:

> kann man es eig. auch mit einer messbrücke hinkriegen, dass die
> abweichung gering ist?

Die Typische Anordnung besteht aus einer Konstantstromquelle mit
ca 1mA und Vierpolmessung am PT100. Wenn Du zusätzlich abwechselnd
einen 150 Ohm Präzisionswiderstand misst, fällt die Langzeitdrift
der Stromquelle raus. Wenn Du dann noch einmal vorwärts und einmal
rükwärts den Strom fliessen lässt, kannst Du auch Thermospannungen
weitgehendst rausrechnen.
Gruss
Harald

von digispark (Gast)


Lesenswert?

Mit einer Brückenschaltung kannst Du die Genauigkeit bzw. - was in 
diesem Fall wichtiger ist - die Linearität nicht beeinflussen. Der 
Widerstandsverlauf der Sensoren ist so wie er ist. Da ändert auch die 
externe Beschaltung nichts daran. Wenn Du mit einer Genauigkeit von 0,1 
Grad messen willst, wirst Du um eine Software-Kompensation der 
(Nicht-)Linearität nicht herum kommen.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

0.1 GradC sind bei PT100(0) weniger als 0.04% Spannungsabweichung, und 
jeder OpAmp-Schaltung braucht dazu Widerstände die besser als 0.04% 
sind.

Das wird teuer.

Nimm einen AD7762 oder 
http://www.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01154a.pdf

von zeitlos (Gast)


Lesenswert?

kennt jemand eine Firma, die eine fertige Schaltung anbietet, die eine 
Temp. Abweichung von 0,1 Grad besitzt? Der Preis ist erstmal egal.

von René B. (reneb)


Lesenswert?

Wenn du das tatsächlich diskret aufbauen willst hätte ich folgenden 
Vorschlag, den dritte gerne mitdiskutieren können.

Vorüberlegung:
Da 0-200°C/0,1~=2048 => 11Bit
=> Deine Schaltung müsste also auf 0..ADCref an einem 12Bit ADC
   abbilden, sofern du keine Bereichsumschaltung einführen möchtest.
Prinzipiell ist das mit einer Messbrücke und einem PT1000 möglich.
Folgendes wäre zu beachten bzw. in Erwägung zu ziehen:
- Analogteil in ein Gehäuse und dieses in einer temperaturstabilen
  Umgebung betreiben
- Oder Temperatur des Gehäuses auch messen und Driftverhalten in SW
  kompensieren (muss ermittelt werden)
- Referenzen für ~0°(Eiswasser) und ~100°(siedendes Wasser) müssen
  salzfrei sein und luftdruckkompensiert ermittelt werden.
- Jemand eine Idee wie man um die 200°C abgleicht. Und jetzt bitte
  nicht gegen ein anderes Thermometer, sonst wäre die Aktion ja witzlos
- Um nicht selbst Leitungen und Abgleichwiderstände durch die Messströme
  zu erwärmen, sollte man in Impulsen messen und das Verhältnis von
  Messung/Pausenlänge möglichst gering wählen
- Welches Medium willst du messen. Wenn du das Ding aufklebst ist es
  ja auch wieder blöd.
- Flüssiges Medium, Gastemp, sonstige widrige Messumstänge?

von Uwe .. (uwegw)


Lesenswert?

zeitlos schrieb:
> kennt jemand eine Firma, die eine fertige Schaltung anbietet, die eine
> Temp. Abweichung von 0,1 Grad besitzt? Der Preis ist erstmal egal.

http://www.omega.de/produkt/t2/dp9601.html

von zeitlos (Gast)


Lesenswert?

Ich hab einen Heizwiderstand, dort muss eben eine sehr genaue 
Temp.-Messung durchgeführt werden. Ich muss halt eine Schaltung finden, 
die eben neben dem Heizwiderstand die Temp. mit einer sehr geringen 
Abweichung misst. Danke für den Link, jedoch ist das Instrument zu groß.
Vielen Dank für die schnellen Antworten.

von Arc N. (arc)


Lesenswert?

Falk Brunner schrieb:
> @ zeitlos (Gast)
>
>>von 0,1 Grad und einem Bereich von 0 bis 200 Grad. Ich habe bereits
>>Hätte jemand eine Idee, wie ich es realisieren kann?
>
> Mit viel Geld kann man sowas kaufen. Selber bauen wird nicht billiger.
> Keine Ahnung was sowas kostet, ich schätze mal 1000-10.000 Euro.

In der Größenordnung 10k€ liegen Geräte wie das microK von Isotech, 
dessen Basisausführung schon eine Genauigkeit von 0.5 mK erreicht 
(Auflösung 10 uK).

Ein AD7794 mit passendem Referenzwiderstand erfüllt die Anforderungen 
des TO problemlos.

von Andrew T. (marsufant)


Lesenswert?

zeitlos schrieb:
> kennt jemand eine Firma, die eine fertige Schaltung anbietet, die eine
> Temp. Abweichung von 0,1 Grad besitzt? Der Preis ist erstmal egal.

Die Firma Waldsee Elektronik.
Die Firma Burster Präzisionsmesstechnik.

Geräte dieser Hersteller Funktionieren beide 1A

Google findet weitere Firmen für Dich.

von Arc N. (arc)


Lesenswert?

René B. schrieb:
> - Analogteil in ein Gehäuse und dieses in einer temperaturstabilen
>   Umgebung betreiben

Bei den Genauigkeitsanforderungen unnötig. Aktuelle ADCs und 
Referenzwiderstände driften wenig genug, um das auch über den gesamten 
industriellen Temperaturbereich (-40°C bis 85 °C) zu garantieren.

> - Referenzen für ~0°(Eiswasser) und ~100°(siedendes Wasser) müssen
>   salzfrei sein und luftdruckkompensiert ermittelt werden.
> - Jemand eine Idee wie man um die 200°C abgleicht. Und jetzt bitte
>   nicht gegen ein anderes Thermometer, sonst wäre die Aktion ja witzlos

Doch, genau so, bei 0.1 K Genauigkeit sind Fixpunktzellen noch lange 
nicht nötig. Hier reicht eine Vergleichsmessung gegen ein 
Referenzthermometer (was allerdings >= Faktor 4 besser sein sollte)

> - Um nicht selbst Leitungen und Abgleichwiderstände durch die Messströme
>   zu erwärmen, sollte man in Impulsen messen und das Verhältnis von
>   Messung/Pausenlänge möglichst gering wählen

Kann man machen. Man kann auch die Erwärmung des PTxyz messen und 
zurückrechnen (unterschiedliche Messströme...).
Hier kommt man allerdings ohne aus. Selbsterwärmung je nach 
Sensor/Aufbau etc.pp Größenordnung 0.05 K/mW. Selbst wenn der PT100 mit 
1 mA "gebraten" wird, sind das gerade einmal P = I²R = 1mA² 200 Ohm = 
0.2 mW oder 10 mK...

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

René B. schrieb:

> - Jemand eine Idee wie man um die 200°C abgleicht. Und jetzt bitte
>   nicht gegen ein anderes Thermometer, sonst wäre die Aktion ja witzlos

Wieso? Wenn das zweite Thermometer, welches man sich möglicherweise
nur leiht, die erforderliche Genauigkeit hat, ist das die einfachste
Methode. Thermometer mit Genauigkeiten von wenigen mK sind durchaus
handelsüblich, wenn auch nicht ganz billig. Wenn eine Genauigkeit
von ca. 0,2K reicht, könnte man zum Vergleich auch Quecksilberther-
mometer nehmen.
Gruss
Harald

von uni k. (unikum)


Lesenswert?

Hallöchen.
Wenn Du nur ca. 250,- ausgeben willst(mit Temp.-Fühler), statt der hier 
schon "empfohlenen"
10.000,- und die Genauigkeiten reichen, schau Dir das mal an:
http://www.conrad.de/ce/de/product/121522/Greisinger-GMH-3710-PT100-HOCHPRAeZISIONS-THERMOMET-Temperatur-Messgeraet-Thermometer-19999-bis-8500-C-Pt100-4-Leit
Auf der Herstellerseite gibts noch viel mehr.

Gruß, unikum.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

uni kum schrieb:

> Greisinger-GMH-3710

Ja, während es vor ca. 20 Jahren noch eine Lücke zwischen billigen
Thermometern mit Auflösung 0,1K und sehr teuren mit Auflösung im
mK-Bereich gab, werden inzwischen doch mehr und mehr Thermometer
mit Auflösung 10mK zu moderaten Preisen angeboten. Vermutlich Dank
der Entwicklungen auf dem µC-Sektor.
Gruss
Harald

von Electronics'nStuff (Gast)


Lesenswert?

Zu dem verlinkten Messgerät..

"Hohe Genauigkeit von ± 0,01°C für Pt100"

und weiter unten

"Auflösung von 0,01°C für Pt100-Eingänge"

Aha?

von Electronics'nStuff (Gast)


Lesenswert?

Ach ja, ich spreche von diesem hier:


http://www.omega.de/produkt/t2/dp9601.html

von Digi S. (digispark)


Lesenswert?

Die Genauigkeit ist natürlich ambitioniert, da die Sensoren selbst schon 
eine größere Abweichung zulassen:

Klasse AA: tg = 0,1 °C + 0,0017 · |t|
Klasse A: tg = 0,15 °C + 0,002 · |t|
Klasse B: tg = 0,30 °C + 0,005 · |t|
Klasse C: tg = 0,6 °C + 0,01 · |t|

Das heißt auf 0,1 Grad genau zu messen geht mit den PT-Sensoren so ohne 
weiteres nicht. Da muss das Messgerät schon sehr genau auf den Sensor 
abgestimmt werden.

von Reinhard Kern (Gast)


Lesenswert?

Digi Spark schrieb:
> Die Genauigkeit ist natürlich ambitioniert, da die Sensoren selbst schon
> eine größere Abweichung zulassen:

Ätsch, der Fühler ist da ja auch garnicht dabei - es ahndelt sich um die 
"Gerätegeauigkeit ohne Fühler". M.a.W. um die Genauigkeit der 
Widerstandsmessung, das kann aber jeder bessere Elektroniker und somit 
ist das Augenwischerei. Aber wers mag, glaubt eben dran.

Für sich gesehen und unter Betrachtung der Einschränkungen ein gutes 
Gerät, aber halt nicht die Lösung des Problems. Den Widerstand eines 
Ptxxx kann ich auch so auf 6 Stellen messen.

Gruss Reinhard

von Digi S. (digispark)


Lesenswert?

Wobei sie sich ja wenigstens die Mühe machen, 10 Korrekturpunkte 
zuzulassen. Ich dachte auch erst: was für eine Heuchlerei ... aber mit 
der Korrektur wird's natürlich wieder interessanter. Bleibt halt nur 
wieder die Schwierigkeit, den Sensor entsprechend genau damit zu 
kalibirieren ... aber es geht zumindest in die richtige Richtung.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Digi Spark schrieb:
> Das heißt auf 0,1 Grad genau zu messen geht mit den PT-Sensoren so ohne
> weiteres nicht

Doch, natürlich, dazu halt ein B/10 genaues.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Reinhard Kern schrieb:
> ür sich gesehen und unter Betrachtung der Einschränkungen ein gutes
> Gerät, aber halt nicht die Lösung des Problems. Den Widerstand eines
> Ptxxx kann ich auch so auf 6 Stellen messen

Natürlich, mit einem 1000 Eur teuren Multimeter.

Aber der Ansatz ist schon richtig, wenn man ein genaueres Thermometer 
bauen will als man derzeit hat:

Absolut genauen Sensor, Widerstandswert genau vermessen, umrechnen. 
(Fehler wie Thermospannungen, Zuleitungswiderstand, OpAmpOffset, 
Referenzspannungsschwankungen oder Verstärkungstoleranz und 
Eigenerwärmung ausschliessen)

von Arc N. (arc)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
> Digi Spark schrieb:
>> Das heißt auf 0,1 Grad genau zu messen geht mit den PT-Sensoren so ohne
>> weiteres nicht
>
> Doch, natürlich, dazu halt ein B/10 genaues.

1/10 DIN B ~ +-(0.03 + 0.0005 * T) bei 200 °C sind damit +-0.13 °C 
zulässig...

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Hmm, die +0.0005/K stand nicht in meiner zu Rate gezogenen Übersicht,
hast aber Recht.

von Wolfgang-G (Gast)


Lesenswert?

Harald Wilhelms schrieb:
> Wieso? Wenn das zweite Thermometer, welches man sich möglicherweise
> nur leiht, die erforderliche Genauigkeit hat, ist das die einfachste
> Methode.

Da sehe ich Probleme. Man benötigt eine Apparatur, wo man beide 
Thermometer auf genau die gleiche Temperatur bringen kann.

von branadic (Gast)


Lesenswert?

Mein Tipp, schau mal bei www.acam.de vorbei und missbrauche einen der 
dort erhältlichen ICs in Kombination mit einem der hier empfohlenen 
PT1000. Alle arbeiten auf Basis einer Zeitmessung (Lade bzw. Lade- und 
Entladezeit). Für die Temperaturmessung braucht es nur wenige externe 
Bauelemente am Chip.
Nehmen wir das Beispiel PCap01 (ca. 7,-€ zzgl. Mwst. und Versand), dort 
kannst du zwei externe PT1000 anschließen, dafür braucht es noch einen 
33nF NPO Kondensator, ein paar Pufferkondensatoren und einen Pullup.
Als Referenz dient ein interner Polysilizium-Sensor (-1.1ppm/K). 
Weiterhin steht ein chipinterner Aluminiumsensor zur Verfügung, um die 
Eigenerwärmung des Chip kompensieren zu können.
Dir stehen dann I2C, SPI, ein PWM oder ein PDM-Ausgang zur Verfügung. 
Braucht es ein analoges Ausgangssignal spendierst du dem PDM-Ausgang 
einfach noch einen RC-Tiefpass. Mit dem integrierten DSP kannst du deine 
Sensorkalibration durchführen und abspeichern.

Falls zwingend nötig kannst du auch das Eval-Kit kaufen, kostet in Summe 
irgendwo um die 250,-€ zzgl. Mwst. und Versand, ist meines Erachtens 
aber nicht notwendig.

Am GP22 kannst du bis zu 3 externe Temperatursensoren anschließen, 
dieser wird via SPI angebunden und ist ebenfalls in Einzelstückzahlen 
kostengünstig.
Für weniger Geld wirst du eine ADC-Lösung sicherlich nicht realisiert 
bekommen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.