Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperaturmessung bis 1000°C


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von Jacob T (Gast)


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Hallo,

nach längerem durchstöbern des Forums und recherchieren im Internet, 
verfasse ich einen eigenen Beitrag. In der Hoffnung, dass ich hier 
keinen Doppelpost erzeuge und mir gerne geholfen wird.

Thema:
Ich möchte, bzw. muss, die tatsächliche Temperatur (bis ~ 1000°C) von 
diversen Metallen beim schmelzen, bzw. abgießen (respektive abkühlen) 
messen. Dies soll konkret mittels Thermoelementen des Typs K geschehen. 
Zusätzlich soll der zeitliche Temperaturverlauf grafisch am Computer 
ausgegeben werden. Eine tabellarische Aufzeichnung der kontinuierlichen 
Messwerte wäre auch toll. Eine Abweichung der Messart ist leider nicht 
möglich.

Problematik:
Ich habe keine Erfahrung mit dieser Art von Messtechnik, war aber 
eigenständig genug um mich in das Thema ausreichend einzuarbeiten und 
somit zu erkennen, dass ich mit dem eigenständigen Aufbau der 
Messtechnik (Thermoelement - Verstärker - AD Wandler - Darstellung am 
PC) vorerst überfordert bin, bzw. mir die Einarbeitungszeit ersparen 
möchte.


Es gibt wohl kompakte Lösungen die alle notwendigen elektrischen 
Komponenten (incl. Kaltstellenkompensation) in einem kleinem 
"Controller" beinhalten. Diese haben zwei Eingänge (oder mehr) für 
das/die Thermoelement/e sowie einen USB-Anschluss incl. Software zum 
auswerten bzw. anzeigen der Live-Daten.

Hat jemand mit solchen Kompaktlösungen schon Erfahrungen gemacht, und 
möchte diese mit mir Teilen oder hat einen guten Vorschlag?

Besonders interessant ist für mich die Bedienfreundlichkeit und schnelle 
Inbetriebnahme.

Herzlichen Dank für Euer Interesse :)

Gruß,

Jacob

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
du mußt schon selber für dich festlegen, welche Art Technik mit welchem 
Aufwand und welcher Zuverlässigkeit du nutzen willst.
Es ist überhaupt nicht klar, ob es nur mal um eine Bastellösung geht 
oder um Produktionsrelvante Daten.
Jetzt von außen 0815-Ratschläge geben, ist deshalb wohl wieder mal nur 
Zeitverschwendung.

Ob so eine Kompaktlösung für dich das richtige ist, kann deshalb niemand 
genau sagen. Die sind zumeist eher etwas propritär und fimenspezifisch.
Alternativ gibt es die Lösung, auf Standardkomponenten zu setzen.

Das wären zunächst z.B. die Fühler in Form von Mantelrohren .

Dazu fertige Fühlerkopftransmitter (Transmitter können aber auch als 
Einbaumodul für Hutschiene verwendet werden).

Dann fehlt noch die Erfassung.
Da eigenen sich kleine SPSen oder auch einfache ADC-Module für PC,
meinetwegen auch mit USB (USB-Zeugs ist aber eher weniger 
industietauglich).
Auch PC-Einbaukarten sind möglich usw.

Sensoren, Transmitter und auch Messwerterfassungstechnik auch incl. 
Software kann man von einschlägigen Firmen kaufen.
- Jumo, B+B Thermotechnik, Rössel Messtechnik usw.
Erfassung auch z.B. Meilhaus, Yokogawa und einige mehr.

Für Bastler gibt es auch alles möglich bei Conrad und Co.
Gruß Öletronika

von ein Gast (Gast)


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Wo ist dein Problem? Es gibt für wenig Geld von der Stange zu kaufen:
- Messwandler für Thermoelement TypK auf linearisierte 0-10Volt
- Messgeräte mit Schnittstellendie das messen können
- Thermometer mit Schnittstelle
- Datenlogger...

such dir was aus. Ich realisiere das durch Auswahl und Einkauf locker 
auf unter 200 Euro.

von MaWin (Gast)


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Jacob T schrieb:
> Zusätzlich soll der zeitliche Temperaturverlauf grafisch am Computer
> ausgegeben werden.

http://www.ebay.de/itm/USB-Thermometer-K-Type-Thermocouple-Sensor-Thermograph-passt-zu-Windows-XP-7-/400443512671?_trksid=p2054897.l4275

Mit Sicherheit mit abenteuerlicher China-Sowaftre, aber billig, zu 
billig um es selber zu bauen.

Macht vermutlich keine Kaltstellenkompensation, aber das ist bei so 
hohen Temperaturen auch unüblich wenn das Messgerät in einem Zimmer 
verwendet wird hat es eh immer um 20 GradC.

von Max Nilp (Gast)


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Ic wuerd auch auf ein Messgeraet-Logger fier 150euro oder so setzen. Die 
gibt's mit serieller schnittstelle

von Arc N. (arc)


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MaWin schrieb:
> Macht vermutlich keine Kaltstellenkompensation, aber das ist bei so
> hohen Temperaturen auch unüblich wenn das Messgerät in einem Zimmer
> verwendet wird hat es eh immer um 20 GradC.

Falls das Teil denn überhaupt linearisiert und nicht einfach nur einen 
AD595 nutzt, was bei den hohen Temperaturen erhebliche Fehler 
verursachen würde. Zudem könnte es, zumindest lässt das die Aufgabe 
Metalle schmelzen und abgießen vermuten, etwas ungemütlicher als in 
einem Zimmer werden... Wenn das Schmelzen dann noch per Induktionsofen 
geschieht, sind die Störungen der Messelektronik bzw. die daraus 
resultierenden Messfehler u.U. alles andere als nebensächlich.

An den TO: Typ N wären bei den vorgesehenen Anwendungen u.U. besser 
geeignet, da Typ K im Bereich zw. 400 °C und 600 °C seine 
Kristallgitterstruktur verändert insb. wenn es zu schnell abgekühlt 
wird.
Weitere Informationen dazu und zu anderen möglichen Fehlerquellen z.B.
http://de-de.wika.de/upload/DS_IN0023_de_de_51541.pdf und
http://www.omega.fr/prodinfo/pdf/Practical-Thermocouple-Measurement-Z-93-to-Z-98.pdf

von Schreiber (Gast)


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Arc Net schrieb:
> Falls das Teil denn überhaupt linearisiert und nicht einfach nur einen
> AD595 nutzt, was bei den hohen Temperaturen erhebliche Fehler
> verursachen würde.

Das Teil wird vermutlich schon linearisieren, das kann man ja per 
Software machen...

von Ich (Gast)


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Mit einem Fühler, beim abgießen etc.?
Willst du mit dm Fühler in die Schmelze?
Der Fühler wird sich dann sehr schnell zusetzen und Blödsinn messen.

von Schreiberling (Gast)


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Hallo,

für die Industrie gibt es SPSen, die die Thermoelemente direkt auswerten 
können.

Von B&R gibt es beispielsweise ein X20-IO-Modul für Thermoelemente:
http://www.br-automation.com/de-de/produkte/steuerungssysteme/x20-system/temperaturmessung/x20at2402/

Dazu bräuchte man noch eine X20 CPU, dann kann man die fertigen Daten 
direkt über Ethernet zum PC schicken oder auf einem Display grafisch 
darstellen.

Das haben sicher auch andere Hersteller.

Viel billiger ist ein Eigenbau, das wäre dann angesagt, wenn es um 
höhere Stückzahl ginge.
In dem Fall muss man sich um Firmware und Schnittstellen selber kümmern.

von Jacob (Gast)


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U. M. schrieb:
> Hallo,
> du mußt schon selber für dich festlegen, welche Art Technik mit welchem
> Aufwand und welcher Zuverlässigkeit du nutzen willst.
> Es ist überhaupt nicht klar, ob es nur mal um eine Bastellösung geht
> oder um Produktionsrelvante Daten.
> Jetzt von außen 0815-Ratschläge geben, ist deshalb wohl wieder mal nur
> Zeitverschwendung.

Es geht um einen Laborversuch, der zu einem späteren Zeitpunkt in 
ausgereifter Form als Praktikum für Studenten dienen soll.

> Dann fehlt noch die Erfassung.
> Da eigenen sich kleine SPSen oder auch einfache ADC-Module für PC,
> meinetwegen auch mit USB (USB-Zeugs ist aber eher weniger
> industietauglich).
> Auch PC-Einbaukarten sind möglich usw.

USB wäre schon schön, da vorzugweise mit Laptop ausgelesen.

> Sensoren, Transmitter und auch Messwerterfassungstechnik auch incl.
> Software kann man von einschlägigen Firmen kaufen.
> - Jumo, B+B Thermotechnik, Rössel Messtechnik usw.
> Erfassung auch z.B. Meilhaus, Yokogawa und einige mehr.

Danke Schön!



MaWin schrieb:
> Ebay-Artikel Nr. 400443512671
>
> Mit Sicherheit mit abenteuerlicher China-Sowaftre, aber billig, zu
> billig um es selber zu bauen.
> Macht vermutlich keine Kaltstellenkompensation, aber das ist bei so
> hohen Temperaturen auch unüblich wenn das Messgerät in einem Zimmer
> verwendet wird hat es eh immer um 20 GradC.

Nachvollziehbar, danke sehr!



ein Gast schrieb:
> Wo ist dein Problem? Es gibt für wenig Geld von der Stange zu
> kaufen:
> - Messwandler für Thermoelement TypK auf linearisierte 0-10Volt
> - Messgeräte mit Schnittstellendie das messen können
> - Thermometer mit Schnittstelle
> - Datenlogger...
>
> such dir was aus. Ich realisiere das durch Auswahl und Einkauf locker
> auf unter 200 Euro.

Klingt super, etwas konkreter bitte. Welche Geräte kannst du da 
empfehlen?



Ich schrieb:
> Mit einem Fühler, beim abgießen etc.?
> Willst du mit dm Fühler in die Schmelze?
> Der Fühler wird sich dann sehr schnell zusetzen und Blödsinn messen.

Zunächst nicht nachvollziehbar, etwas genauer bitte. Warum misst der 
Fühler dann Blödsinn?



Schreiberling schrieb:
> Hallo,
>
> für die Industrie gibt es SPSen, die die Thermoelemente direkt auswerten
> können.
>
> Von B&R gibt es beispielsweise ein X20-IO-Modul für Thermoelemente:
> http://www.br-automation.com/de-de/produkte/steuer...
>
> Dazu bräuchte man noch eine X20 CPU, dann kann man die fertigen Daten
> direkt über Ethernet zum PC schicken oder auf einem Display grafisch
> darstellen.
>
> Das haben sicher auch andere Hersteller.
>
> Viel billiger ist ein Eigenbau, das wäre dann angesagt, wenn es um
> höhere Stückzahl ginge.
> In dem Fall muss man sich um Firmware und Schnittstellen selber kümmern.

Wird das X20-IO-Modul in den PC eingebaut oder ist das ein externes, 
eigenständiges Modul?

von Joachim B. (jar)


Angehängte Dateien:

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Jacob T schrieb:
> ich möchte, bzw. muss, die tatsächliche Temperatur (bis ~ 1000°C) von

cool meine Diplomarbeit mit PC1500 von 1985

Messelement Eisen-Konstantan punktgeschweist in Keramikröhrchen in den 
Ofen geführt grüne Leitung, am Fusspunkt eine Eiskompensation mit AD 
Eispunktkompensator verstärkt auf AD Wandler zu einem PC1500

was willst du wissen ?

alle Teile sind einfach muss man nur Teile kaufen, aufbauen, Programm 
schreiben fertig.

Gesteuert wurde der Ofen 40 kW ca. 1m³ mit Thyrotakte Ansteuerung 0-5V 
mit DA wandler aus dem PC 1500

max Temperatur war 1200°C vom Ofen und auch gemessen

: Bearbeitet durch User
von 0815 (Gast)


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Jacob schrieb:
> Wird das X20-IO-Modul in den PC eingebaut

Wenn du im PC eine X20-Feldklemme hast, spricht nichts dagegen. RTFM

von MaWin (Gast)


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Arc Net schrieb:
> An den TO: Typ N wären bei den vorgesehenen Anwendungen u.U. besser
> geeignet,

Üblich ist Typ S, den könnte man, über ein Keramikröhrchen isoliert, 
auch in die Schmelze tauchen.

von Jacob (Gast)


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Habe herausgefunden, dass es digitale Schreiber gibt, die bereits alle 
nötigen Funktionen inkl. PC-Software und USB-Schnittstelle beinhalten.
Ich denke das klingt nach einer Lösung für mich.

Hat jemand in dem Bereich Erfahrungen und kann mir einen empfehlen?

von Jacob (Gast)


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Dieses Modul klingt schon ganz gut:

http://www.omega.de/pptst/TC-08.html


Kennt jemand ein verwandtes Produkt das preislich tiefer liegt?

von TomA (Gast)


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Hallo Jacob,

vielleicht ist das etwas für dich?

http://schwille.de/Regelinstrumente/regelinstr660-060.html

Gruß. Tom

von Schreiberling (Gast)


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Jacob schrieb:
> Wird das X20-IO-Modul in den PC eingebaut oder ist das ein externes,
> eigenständiges Modul?

Das ist ein IO-Modul für eine Industriesteuerung.
d.h. man braucht eine X20 SPS CPU, da wird das angeclipst.
Mit der SPS kann man über Ethernet kommunizieren oder die Daten mit der 
SPS selber aufzeichnen / verarbeiten.

Programmieren kann man das unter anderem grafisch mit Funktionsblöcken 
oder auch C.

Die Lösung wäre vor allem dann sinnvoll, wenn man die Daten z.B. für die 
Regelung der Temeratur verwenden möchte. Den Regler, die Steuerung und 
Visualisierung des Ganzen würde man dann in der SPS implementieren. 
Dafür gibt es entsprechende Module.

Will man nur Daten mitschreiben, wären Datenlogger sicher sinnvoller.

von Jacob (Gast)


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TomA schrieb:
> Hallo Jacob,
>
> vielleicht ist das etwas für dich?
>
> http://schwille.de/Regelinstrumente/regelinstr660-060.html
>
> Gruß. Tom

Danke schön!

Schau mal hier, das habe ich gefunden:

http://www.meilhaus.de/picolog-1012.htm

Da kann ich die Thermoelemente einfach anschließen und mit der Software 
über einen USB-Anschluss auslesen - wenn ich es richtig verstehe.

von Joachim B. (jar)


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Jacob schrieb:
> Da kann ich die Thermoelemente einfach anschließen und mit der Software
> über einen USB-Anschluss auslesen - wenn ich es richtig verstehe.

wie du das verstehst weiss ich nicht, wo ist die Eispunktkompensation, 
wo die Verstärkung zu dem Eingangshub Eingangsbereich 0...+2,5 V ?

oder übersetzt du Terminal-/Anschluss-Karte zu thermal ?

von Jacob (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> Jacob schrieb:
>> Da kann ich die Thermoelemente einfach anschließen und mit der Software
>> über einen USB-Anschluss auslesen - wenn ich es richtig verstehe.
>
> wie du das verstehst weiss ich nicht, wo ist die Eispunktkompensation,
> wo die Verstärkung zu dem Eingangshub Eingangsbereich 0...+2,5 V ?
>
> oder übersetzt du Terminal-/Anschluss-Karte zu thermal ?

Wie gut, dass du das ansprichst Joachim.
Das werde ich noch recherchieren müssen.

Da finde ich das Produkt doch ansprechender:

http://www.omega.de/pptst/TC-08.html

von Arc N. (arc)


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MaWin schrieb:
> Arc Net schrieb:
>> An den TO: Typ N wären bei den vorgesehenen Anwendungen u.U. besser
>> geeignet,
>
> Üblich ist Typ S, den könnte man, über ein Keramikröhrchen isoliert,
> auch in die Schmelze tauchen.

Platin-Thermoelemente sind bei solchen Anwendungen zwar auch im Einsatz. 
Typ K aber ebenso und nicht gerade selten. Nicht zuletzt weil Typ K/N 
deutlich günstiger und einfacher auszuwerten sind. Um dem TO sagen zu 
können was z.B. als Mantelmaterial für das Thermoelement in Frage kommt, 
müsste man genaueres zu den Schmelzen und der Messdauer wissen.

p.s. Wundern tue ich mich schon lange nicht mehr mit was, wo und wie bei 
einigen Kunden gemessen wird...

von Ulrich H. (lurchi)


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Für die Auswertung sollten Digitalmultimeter mit Schnittstelle (USB oder 
RS232) und Temperaturmessfunktion gehen. Da ist meist ein Typ K 
Thermoelement vorgesehen.

Beim direkten Kontakt mit der Schmelze und den hohen Temperaturen muss 
man aber mit einer eher kurzen Lebensdauer rechnen (je nach Legierung 
geht es auch gar nicht) - da wären dann ggf. Drähte von der Rollte und 
ein häufigerer Wechsel angesagt. Bei einem Geschützten Thermoelement 
wäre wohl eher eine Keramische Hülle angesagt, die aber auch eine 
deutliche Verzögerung bringen kann, die ggf. schon stört. 
Mantelthermoelemente sind schön, aber kaum für Metallschmelzen geeignet 
- in den meisten Fällen wird der Mantel wohl angegriffen.

Bei den einfachen Spannungsloggern muss man auch die Auflösung achten. 
Bei 1000 K gibt es nur etwa 50 mV als Spannung beim Typ K Thermoelement, 
bei Platin / Wolfram typen für höhere Temperaturen sind die Spannungen 
noch niedriger, dafür kommt man teils ohne Kaltstellenkompensation aus, 
kann aber ggf. erst ab etwa 200 C vernünftig messen. Die Linearisierung 
könnte man am PC machen lassen.

von Arc N. (arc)


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Ulrich H. schrieb:
> Beim direkten Kontakt mit der Schmelze und den hohen Temperaturen muss
> man aber mit einer eher kurzen Lebensdauer rechnen (je nach Legierung
> geht es auch gar nicht) - da wären dann ggf. Drähte von der Rollte und
> ein häufigerer Wechsel angesagt.

Zur Messung der Oberflächentemperatur der Schmelze...
Selbst bei Mantelelementen geht der Isolationswiderstand des Isolators 
im Mantel bei solchen Temperaturen je nach Material rapide gegen Null... 
viel Spaß mit virtuellen Messstellen.

> Bei einem Geschützten Thermoelement
> wäre wohl eher eine Keramische Hülle angesagt, die aber auch eine
> deutliche Verzögerung bringen kann, die ggf. schon stört.
> Mantelthermoelemente sind schön, aber kaum für Metallschmelzen geeignet
> - in den meisten Fällen wird der Mantel wohl angegriffen.

Hängt davon ab was genau da geschmolzen wird.
Z.B. zur Haltbarkeit von div. Metalllegierungen und Keramikwerkstoffen 
in Aluminiumschmelze
http://www.brunel.ac.uk/__data/assets/pdf_file/0011/295193/Durability-of-materials.pdf

von Amateur (Gast)


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Eine Frage an die 50- bis 200€-Fraktion:

Wie schließt man so etwas (PT100 bis PT1000 kann's angeblich) an.

Die mir bekannten Isolationen riechen, bei 1000°, recht streng. 
Standartdrähte verdünnisieren sich schon bald.

Bei allen anderen Anschlüssen könnte es leicht monetäre Probleme geben.

von Joachim B. (jar)


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Amateur schrieb:
> Die mir bekannten Isolationen riechen, bei 1000°, recht streng.

ok so hoch war ich nie mit der Nase dran, aber riechen ? an einem 
Hochofen ? glaube ich nicht, das versenkt eher die Nasenhaare

bis 1200°C war aber im Ofen für den Typ J Eisen Konstantan 
punktgeschweisst in Keramikröhrchen kein Problem, hatte ja Bilder 
gezeigt.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Amateur schrieb:
> Die mir bekannten Isolationen riechen, bei 1000°, recht streng.
> Standartdrähte verdünnisieren sich schon bald.

http://www.thermodirekt.de/cgi-bin/wrapper.php?req=index.php&page=page.php&nav=prod.php&page=p_ksr2.php

von Georg (Gast)


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Amateur schrieb:
> Die mir bekannten Isolationen riechen, bei 1000°, recht streng.
> Standartdrähte verdünnisieren sich schon bald.

Es gibt genügend hochschmelzende Metalle, z.B. Wolfram (siehe 
Glühbirnen) oder das Platin des Pt100/1000 selbst, und Keramikisolation 
gibts schon im Küchenherd oder in Leuchten - alles keine 
Supertechnologie.

Georg

von Otto (Gast)


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Mich wundert, dass noch keiner auf die Idee einer berührungslosen 
Messung gekommen ist...

von Arc N. (arc)


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Otto schrieb:
> Mich wundert, dass noch keiner auf die Idee einer berührungslosen
> Messung gekommen ist...

Schlacke... Oberflächentemperatur statt Temperatur der Schmelze.

Bei einigen eingesetzten Pyrometern geht u.U. eine Glasfaser in die 
Schmelze... 
http://www.bfi-bt.de/produkte_und_leistungen/dyntemp/dyntemp.html ... 
auch nicht wirklich berührungslos.

von Ernst O. (ernstj)


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Jacob schrieb:
> Es geht um einen Laborversuch, der zu einem späteren Zeitpunkt in
> ausgereifter Form als Praktikum für Studenten dienen soll.

Wenn das ein Praktikumsversuch werden soll, warum dann nicht einfach mit 
einem Messschreiber alles auf Papier mitschreiben? Dazu braucht man nur 
ein geeignetes Thermoelement (Ausführung mit Mantelrohr), eine 
Kaltstellenkompensation und einen Messschreiber (z.B. Kipp & Zonen, 
immer wieder mal bei ebay zu finden). Man kann auf diese Weise sogar auf 
einen Messverstärker verzichten. Genaue Temperaturen kann man über die 
offizielle Thermoelementetabelle ermitteln. Solch ein Vorgehen ist 
sicherlich lehrreicher als eine black box (sprich einen Messwandler mit 
USB am PC) zu verwenden.

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