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
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.
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.
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.
