Moin Leute, für ein etwas ausgefalleneres Projekt muss ich an 2 verschiedenen Stellen Temperaturen messen: Bereich: -100°C - 60°C Genauigkeit über den gesamten Bereich min: 1°C (0,5 wären schön) Zur verfügung steht nur 1.8V und ein AtMega 1284p Wichtige Kriterien: Möglichst geringer Stromverbrauch (max. 5mA) Ein Sensor kann auf dem PCB untergebracht werden (Innentemperatur), einer hängt an ca. 10cm Kabel aus dem Gehäuse. Möglichst wenig Gewicht und Platzverbrauch auf dem PCB. Aufgrund der doch recht tiefen Temperaturen habe ich keine Digitalen, intergrierten Sensoren gefunden, die meinen Vorgaben entsprechen (gibt es welche, die ich nicht gefunden habe?) Also kommen wohl nur PT100/1000 oder Thermoelemente in Frage oder? Aber die bei 1,8V zu betreiben ist auch nicht ganz einfach... Als definitiv funktionierende Notlösung hätte ich einen ADS1148 mit kleinem Stepup mit 2 pt100. Aber dem Umweg über eine höhere Spannung würde wenn es irgendwie geht gerne vermeiden... Hat jemand noch Ideen, was man da so machen könnte? Danke
Ein Platinwiderstand hat zu hohe Anforderunegn an die Elektronik. Thermocouple auch. Eine Diode allenfalls. Die macht 2mV/K. Das ist grad an der Grenze. Ich wuerd mir einen besseren Wandler ueberlegen, und dann nochmals wieder kommen und mich fuer Diode, Platin, oder Thermocouple entscheiden. Eine Diode macht 2mV /K Ein Typ K Thermocouple macht 40uV/K Ein Platinwiderstand macht 0.38%/K Mein Tip : einen 24Bit wandler fuer ein paar euro
Es gibt eine Version vom M1284P die bis -100°C runter funktioniert? Und alles andere auch?
Rudolph schrieb: > Es gibt eine Version vom M1284P die bis -100°C runter > funktioniert? > Und alles andere auch? Gibt es wohl nicht, aber im Gehäuse wird die Temperatur wohl nicht unter -40°C absinken und damit kommen alle Bauteile durchaus klar, bzw. sind darrauf spezifiziert. Da ich das aber noch nicht endgültig weiß, bzw es herausfinden will und für den Fall, dass es innen doch mal -50°C oder -60°C kalt wird und der Rest noch funktioniert gewappnet sein will, bietet es sich ja, 2x den selben Sensor zu nutzen.
Womit soll der Controller denn genug Wärme erzeugen um einen Unterschied von 60 Kelvin zu erreichen? Die kommen bei 25°C schliesslich auch nicht auf über 85°C. Dann noch bei nur 1,8V?
Das "Gehäuse" ist ein Styroporwürfel, in dem die Schaltung eingebaut ist und der Umgebungsdruck beträgt nur etwa 100mBar (der aufmerksame Leser ahnt, wo das Ding eingesetzt wird ;-) Außerdem dürften die Ic´s auch bei -100°C noch laufen, auch wenn das Datenblatt das nicht garantiert.
Nachtrag: (jetzt auch angemeldet ;-) Die -100°C sind auch der negative Spitzenwert, gewöhnlich werden nur -60°C erreicht.
NoNever schrieb: > Außerdem dürften die Ic´s auch bei > -100°C noch laufen, auch wenn das Datenblatt das nicht garantiert. aber ob dann der ADC noch etwas sinnvolles liefert ist die Frage.
Weshalb hast du nur 1.8V? Die kommen doch sicher von einem Wandler?!
NoNever schrieb: > Das "Gehäuse" ist ein Styroporwürfel Der heizt auch nicht, d.h. die Wärmekapazität der Innereien muss so groß sein, das es über die F..gdauer nicht zu kalt wird - aber -50°C hört sich doch schon friedlicher an. Schwarz anmalen dürfte zumindest bei Tag für Wärme sorgen.
Mit nur 1,8 V wird es schwer, da brauchbare AD Wandler zu finden. Als Sensor kämen neben PT100 ggf. noch kalibrierte Dioden und ggf. präzise NTCs in Frage. Ein Thermoelement hilft nur für die Au0entemperatur, weil man noch ein Ref. Temperatur braucht. Auch ist 1 K oder besser mit einem Thermoelement schon sehr anspruchsvoll. Von der Tendenz würde ich für PT1000 plädieren, und dann ein passender ADC. Der kann ggf. auch kleiner werden, so dass Platz für einen Spannungswandlung ist - alternativ gleich eine Li-Batterie die 3 V liefert, sofern das bei -60 C noch geht. Im Prinzip wären ggf. noch Quarzthermometer möglich - die sind nur aus der Mode gekommen und auch eher langsam, würde aber ggf. den ADC sparen, der Frequenz könnte auch der µC ggf. noch messe.
NoNever schrieb: > Das "Gehäuse" ist ein Styroporwürfel, in dem die Schaltung > eingebaut ist und der Umgebungsdruck beträgt nur etwa 100mBar > (der aufmerksame Leser ahnt, wo das Ding eingesetzt wird ;-) Arghl ... Sag doch gleich, dass Du eine Radiosonde für eine Ballonmission bauen willst. Gerüchteweise sind Deine Probleme schon mal gelöst worden, denn weltweit werden vier Mal am Tag Hunderte von den Dingern gestartet. 1) Kennlinienlinearisierung wird bei der Auswertung gemacht, nicht bei der Datenerfassung. Erfasst werden die Rohdaten. 2) Für die Sensoren werden i.d.R. individuelle Kalibrierkurven ermittelt, die bei der Auswertung (siehe 1.) berücksichtigt werden. Teilweise werden die Sensoren aber vorgealtert. Es scheint billiger zu sein, preiswerte Sensoren sorgfältig vorzualtern und zu kalibrieren, als von vornherein teure Sensoren zu verwenden. 3) -100°C scheint mir übertrieben. -60°C bis +40°C scheint mir realistischer. Das ist aber die Außentemperatur . Da Radiosonden eine Sender enthalten (--> *"Radio..."*), fällt genügend Verlustwärme an, um den Innenraum auf akzeptablen Temperaturen zu halten. Wenn keine Wärmequelle vorhanden ist, würde ich für meinen Teil eher eine Innenraumheizung einbauen, als ICs außerhalb ihrer Spezifikation zu betreiben.
Possetitjel schrieb: > NoNever schrieb: > >> Das "Gehäuse" ist ein Styroporwürfel, in dem die Schaltung >> eingebaut ist und der Umgebungsdruck beträgt nur etwa 100mBar >> (der aufmerksame Leser ahnt, wo das Ding eingesetzt wird ;-) > > Arghl ... > > Sag doch gleich, dass Du eine Radiosonde für eine Ballonmission > bauen willst. Gerüchteweise sind Deine Probleme schon mal > gelöst worden, denn weltweit werden vier Mal am Tag Hunderte > von den Dingern gestartet. > > 1) Kennlinienlinearisierung wird bei der Auswertung gemacht, > nicht bei der Datenerfassung. Erfasst werden die Rohdaten. > Spricht ja auch nichts dagegen, viel hat der µC da oben nicht zu tuen und genug Platz ist auch noch > 2) Für die Sensoren werden i.d.R. individuelle Kalibrierkurven > ermittelt, die bei der Auswertung (siehe 1.) berücksichtigt > werden. Teilweise werden die Sensoren aber vorgealtert. Es > scheint billiger zu sein, preiswerte Sensoren sorgfältig > vorzualtern und zu kalibrieren, als von vornherein teure > Sensoren zu verwenden. Geht aber in meinem Fall nicht, denn ich habe keine Möglichkeiten die Sensoren irgendeinem Temperaturprofil auszusetzen, deshalb hatte ich auch pt100 im Sinn, denn da ist streuung wohl recht klein und man kommt ohne kalib aus. Aber mach mal Vorschläge für Sensoren ;-) > 3) -100°C scheint mir übertrieben. -60°C bis +40°C scheint > mir realistischer. Das ist aber die Außentemperatur . > Da Radiosonden eine Sender enthalten (--> *"Radio..."*), > fällt genügend Verlustwärme an, um den Innenraum auf > akzeptablen Temperaturen zu halten. > Wenn keine Wärmequelle vorhanden ist, würde ich für meinen > Teil eher eine Innenraumheizung einbauen, als ICs außerhalb > ihrer Spezifikation zu betreiben. Ist leider beides schwierig, das Ding wird an einem sogenannten Floater hängen und tagelang in der Luft schweben. Außsendungen erfolgen nur periodisch und dann auch nur mit ca.25mW Alles in 1,8V Technik zum Stromsparen, denn das Gesamtgewicht mit Batterien bei ca. 5 Tagen Laufzeit muss unter 60g bleiben. Da müssen die ICs halt etwas frieren ;-) Die -40°C, für die alle Bauteile spezifiziert sind, sind wohl eher eine willkürlich gesetzte Grenze und nicht de rPunkt, an dem plötzlich die Chips versagen.
Nils A. schrieb: > Die -40°C, für die alle Bauteile spezifiziert sind, sind wohl eher > eine willkürlich gesetzte Grenze und nicht de rPunkt, an dem plötzlich > die Chips versagen. Das ist die Grenze bei der Hersteller die Funktion garantiert. Was bei tieferen Temperaturen passiert, das solltest Du im Labor ausprobieren. Darauf verlassen, dass die Bauteile unter -40 korrekt funktionieren, würde ich mich nicht.
Nils A. schrieb: > Geht aber in meinem Fall nicht, denn ich habe keine Möglichkeiten die > Sensoren irgendeinem Temperaturprofil auszusetzen Das ist doch offensichtlicher Unsinn, der zeigt, daß du dich niemals ernsthaft mit der Problematik auseinandergesetzt hast. JEDER hat diese Möglichkeit bzw. kann sie für relativ kleines Geld schaffen. Alles was man dazu braucht, ist ein entsprechendes Thermometer als Referenz (ca. 40 Euro) und eine kleine Kiste Trockeneis (ca. 10 €). Letzteres wird aus praktischen Gründen üblicherweise in einem Thermosbehälter geliefert, der auch gleich als Versuchsumgebung benutzt werden kann, ein Flachbandkabel geht völlig problemlos durch die "Deckeldichtung". Was das Trockeneis betrifft, gibt es vermutlich keinen Ort in Deutschland, wo der nächste potentielle Lieferant weiter als 50km entfernt ist, ja inzwischen kann man das Zeug sogar in Kleinmengen als Privatmann jederzeit problemlos online ordern mit 24h-Lieferservice.
Nils A. schrieb: > Geht aber in meinem Fall nicht, denn ich habe keine Möglichkeiten die > Sensoren irgendeinem Temperaturprofil auszusetzen, deshalb hatte ich > auch pt100 im Sinn, denn da ist streuung wohl recht klein und man kommt > ohne kalib aus. Wenn, dann einen PT1000. Der braucht weniger Strom. Dann brauchst Du noch einen sehr temperaturstabilen Vergleichswiderstand. Also beliebiger Vorwiderstand und Controller schaltet wahlweise Sensor #1, Sensor #2 oder Referenzwiderstand gegen Masse. Den Innenwiderstand des Ports kannst Du ja ggfs. in die Rechnung mit einbeziehen und die Kennlinie des PT1000 linearisieren: http://de.wikibooks.org/wiki/Linearisierung_von_resistiven_Sensoren/_Pt100 In der Tiefkühltruhe kannst Du ja schon mal erste Tests machen. ;-) Gruß
Ein Test der Schaltung bei so niedrigen Temperaturen ist in jeden fall sinnvoll. Gerade bei SMD Teilen kommen da noch thermische Spannungen von der Platine dazu - da reicht es nicht wenn die ICs bis -40 C vorgesehen sind. Ohne Testlauf hat man auch schnell eine sehr große Fehlermarge mit drin. Wenn man den Testlauf mit der Kompletten Schaltung macht, kann man auch auf einfachere und ggf. sparsamere Komponenten zurückgreifen. Ein genauer PT1000 oder PT100 ist relativ teuer - die kleinen einfachen Dünnschichtversionen sind zwar schon nicht so schlecht, aber für +-1 K wird es vermutlich nicht reichen, denn auch der Rest wird etwas zum fehler Beitragen. Wenn man sowieso den Testlauf macht kann man auch ein Diode kalibrieren. Die Diode kommt mit sehr wenig Strom aus - man muss nur HF Störungen fernhalten. Die Wohl einfachste Lösung wäre dann eine Si-Diode, und die Messung direkt über den µc. Es wäre dabei hilfreich wenn der ADC mehr als 10 Bit Auflösung hat - µCs mit 12 Bit ADC sind ja auch verfügbar. Also eher ein Xmega statt ein alter AVR. Alternativ auch ein kleiner ARM oder ggf. MSP430. Gut möglich das man eine externe Referenzspannung braucht. Wenn es ein externer AD sein soll, wäre so etwas wie ein MCP3421 (bzw. die ähnliche Mehrkanalversion) ein Kandidat, auch weil da schon die Referenz mit drin ist.
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