Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperaturdifferenz-Schaltung


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von Simon P. (pfeffer2004)


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Guten Abend,

ich habe vor mit einer Schulklasse eine Temperaturdifferenzschaltung zu 
bauen. Leider bin ich nicht der "große" Elektroniker und kann keine 
Schaltungen entwicklen.

Ziel soll sein. Bei 10 K Unterschied schält aus, bei mehr als 10K 
Unterschied wieder ein. (Natürlich mit einer kleinen Hysterese)

Gibt es da eine Möglichkeit eine kleine einfache Schaltung auf eine 
Lochrasterplatine zu löten?

Vielen Dank schon mal in Voraus.

von Michael M. (eos400dman)


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Nimm einen PT 100, lass mit einem Operationsverstärkern einen geringen 
Konstantstrom durch ihn fließen und miss die Spannung. Diese ist dann 
von der Temperatur abhängig.

Die Hysterese kannst du zum Beispiel so umsetzen:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0311271.htm

Gruß Michael

von Georg (Gast)


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Simon Pfeffer schrieb:
> ich habe vor mit einer Schulklasse eine Temperaturdifferenzschaltung zu
> bauen.

Meinst du das wirklich so? Die Differenz der Temperaturen an zwei 
verschiedenen Stellen?

Georg

von Simon P. (pfeffer2004)


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Hallo Georg,

ja möchte wirklich die Temperatur an zwei verschiedenen Orten/Stellen 
messen.

von Spannungsteiler (Gast)


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Du nimmst so etwas
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0311271.htm
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0209241.htm
und an Ue schließt du einen Spannungsteler mit NTCs an.

Und wenn es ein Fenster (2 Schaltpunkte) sein soll
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0411231.htm
gehts damit.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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@Spannungsteiler: so funktioniert das nicht.

@TO: soll es analog oder digital erledigt werden?

von Simon P. (pfeffer2004)


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analog oder digital ist egal. Soll möglichst einfach sein und nicht zu 
viel kosten.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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2xDS1820 + Tiny25

von Simon P. (pfeffer2004)


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und wie baue ich das Ganze dann auf

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Auf einem Steckbrett?

Es gäbe noch die Variante mit 2 Thermoelementen antiseriell in Reihe.

von Simon P. (pfeffer2004)


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ja klar, ich meinte einen Schaltplan

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Der Schaltplan ist trivial.
Bekommt ihr ein bisschen Software hin und die auch in den CVhip?

von Simon P. (pfeffer2004)


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H.Joachim Seifert schrieb:
>
> Bekommt ihr ein bisschen Software hin und die auch in den CVhip?


Leider nicht

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
ich würde dir elektronische Temperaturfühler empfehlen.
Die haben den Vorteil, bei linearer Kennlinie und recht gutem Messeffekt 
rel. leicht applizierbar zu sein.
-> z.B. AD592
http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD592.pdf

Um die Differenzpaannung zweier Fühler bequem auf ein Massepotential zu 
bekommen, ist ein einfacher Instument-OPV zweckmäßig.
-> z.B. AD620
http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD620.pdf

Als Komparator geht jeder billige OPV.
Oben habe ich mal eben einen Schaltungsvorschlag gemacht.
Dafür brauchst du nur ein kleinen 24V-Steckernetznetzteil als 
Versorgung.

Gruß Öletronika

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Da gefällt mir sowas aber besser :-), komplett für den Preis eines 
AD592.

Du redest von Schulklasse... welches Schuljahr?
Programm ist sehr einfach, nur die one-wire-Geschichte auf Bitebene ist 
für Anfänger nicht unbedingt geeignet. Aber dafür gibts fertige 
libraries.
Ausnahmsweise würde ich hier Bascom empfehlen.
Dazu noch einen Programmmer:
Ebay-Artikel Nr. 321587838611


Oder diekt mit Arduino (bin ich kein Freund von, aber zum 
Hineinschnuppern durchaus geeignet):
http://blog.wenzlaff.de/?p=1254

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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H.Joachim Seifert schrieb:
> Da gefällt mir sowas aber besser :-), komplett für den Preis eines
> AD592.

Damit dürfte man auch deutlich dichter an dem Thema dieses Unterforums 
liegen, als mit einer Analogschaltung.

von MaWin (Gast)


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U. M. schrieb:
> Oben habe ich mal eben einen Schaltungsvorschlag gemacht.

Viel Aufwand und das Problem, daß der TL074 Spannungen zwischen 0V und 
3V nicht mag und dabei der Ausgang auch mal komplett wirr schalten kann.

Eine Verstärkung des 20mA liefernden TL074 Ausgangs um eine 2mA LED per 
BD137 zu schalten ist auch nicht notwendig. Und die Hysterese kann der 
DIfferenzbildner auch gleich übernehmen. Schlauerweise nimmt man für 
Vergleichsaufgaben auch Komparatoren statt Operationsverstärker.

Ausserdem sucht er wohl eine Schaltung, die bei +10K Differenz und auch 
bei -10K Differenz die LED einschaltet, und nicht nur bei +10K. Wenn man 
statt dem teuren AD592 den billigeren LM334 mit 230 Ohm Widerstand 
nimmt:

{pre]
  +--------+--------+---- 9V bis 24V
  |        |        | LED
 LM334--+ LM334--+  +-|>|-1k-+
  |     |  |     |  |        |
  +-230-+  +-230-+  |        |
  |        |        |        |
  |        |    +---(---10M--+
  |        |    |   |        |
  |    +---(----+--|+\       |
  |    |   |       |  >------+
  |    |   +-------|-/       |
  |    |   |                 |
  |    |  330R  +-------10M--+
  |    |   |    |            |
  |    |   +----+--|+\       |
  |    |   |       |  >------+
  +----(---(-------|-/
  |    |   |        |   LM393
 330R  |   |        |
  |    |   |        |
  +----+   |        |
  |        |        |
 10k      10k       |
  |        |        |
  +--------+--------+---- Masse

wobei in dieser einfachen Schaltung die 10K bloss relativ zu den 293K 
Absoluttemperatur sind, bei 313 GradC sind es also schon 20K nötige 
Differenz bis es schaltet und die 1K Hysterese nur bei 24V 
Versorgungsspannung gilt, bei 12V sind es eher 0.5K.

von (prx) A. K. (prx)


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H.Joachim Seifert schrieb:
> Da gefällt mir sowas aber besser :-)

Wobei es hier deutlich einfacher ist, für die beiden Sensoren getrennte 
Busse zu verwenden als einen, weil man sich dadurch die Adressierung der 
Sensoren einspart. Pins hat der Tiny ja haufenweise übrig.

Auch die analoge Variante ist digital einfacher. Und erspart den Eleven 
den vergleichsweise komplizierten Umgang mit DS Sensoren. Soll heissen: 
Ein Tiny vergleicht zwei LM335 Sensoren einfacher als OPAs, insbesondere 
wenn die 10°C nicht bloss bei Zimmertemperatur gemeint sind.

: Bearbeitet durch User
von Spannungsteiler (Gast)


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H.Joachim Seifert schrieb:
> @Spannungsteiler: so funktioniert das nicht.

Und warum nicht?

von ACAM (Gast)


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von Peter D. (peda)


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H.Joachim Seifert schrieb:
> 2xDS1820 + Tiny25
1
if( abs(temp[0] - temp[1]) > 10)
2
  LED = 1;
3
else
4
  LED = 0;

von Wolle G. (wolleg)


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Simon Pfeffer schrieb:
> Ziel soll sein. Bei 10 K Unterschied schält aus, bei mehr als 10K
> Unterschied wieder ein. (Natürlich mit einer kleinen Hysterese)

Welchen Lerneffekt willst Du vermitteln? Ist es die elektronische 
Schaltung oder soll ein bestimmter Effekt mittels Experiment erklärt 
werden?

von Joachim B. (jar)


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Simon Pfeffer schrieb:
> Ziel soll sein. Bei 10 K Unterschied schält aus, bei mehr als 10K
> Unterschied wieder ein. (Natürlich mit einer kleinen Hysterese)

H.Joachim Seifert schrieb:
> Da gefällt mir sowas aber besser :-)

Peter Dannegger schrieb:
> H.Joachim Seifert schrieb:
>> 2xDS1820 + Tiny25

ich wäre ja auch für Tiny und 2x DS18B20 ABER
1
if(Entfernung > 100m || gar > 1km)
2
   DS18B20 == doof;

scnr :-)

: Bearbeitet durch User
von Simon P. (pfeffer2004)


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wolle g. schrieb:
> Simon Pfeffer schrieb:
>> Ziel soll sein. Bei 10 K Unterschied schält aus, bei mehr als 10K
>> Unterschied wieder ein. (Natürlich mit einer kleinen Hysterese)
>
> Welchen Lerneffekt willst Du vermitteln? Ist es die elektronische
> Schaltung oder soll ein bestimmter Effekt mittels Experiment erklärt
> werden?

Ein Langzeitexperiment für verschiedene Dämmmaterialien

von Wolle G. (wolleg)


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Simon Pfeffer schrieb:
> Ein Langzeitexperiment für verschiedene Dämmmaterialien

Lass Dir doch nicht alles aus der Nase ziehen.
Ich rate mal:
Ein elektrisch beheizbarer Körper wird mit einem Dämmmaterial umgeben 
und seine Temperatur soll  ständig 10K über der Umgebungstemperatur 
liegen.
Aus der unterschiedlichen Leistungsaufnahme bei verschieden Dammstoffen 
soll irgendetwas bestimmt werden.
Oder so ähnlich?

von Simon P. (pfeffer2004)


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ja genau, soll eine Box mit einer 60W Glühbirne werden die bei kleiner 
10K einschält und wieder hochheizt (bis die 10K Unterschied wieder 
erreicht sind)

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> MaWin schrieb:
> Auf einem Steckbrett?
> Es gäbe noch die Variante mit 2 Thermoelementen antiseriell in Reihe.
ich schätze ja im allg. deine Sachkompetenz, aber hier hast du dich wohl 
etwas vertan.

1) Die Auswertung einer Thermoelementspannung von ca. 400uV/10grd ist 
selbst für viele Elektroniker kein triviales Problem, vor allem wenn es 
um Genauigkeit im Bereich von zehntel K geht.
Der Fragesteller hat aber kaum Ahnung von Elektronik.

2) Ein Thermoelement mißt per Definition nur eine Differenzspannung 
zwischen der Messtelle und der Kaltstelle. 2 Thermoelmenten braucht es 
da eh nicht.
Gruß Öletronika

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> MaWin schrieb:
> Viel Aufwand
Das ist relativ. Die paar BE hat man recht schnell verdrahtet.
Der Vorteil ist, dass es gut durchschaubar ist und keinen uC und keine 
Programmierkenntnisse usw. erfodert.

> und das Problem, daß der TL074 Spannungen zwischen 0V und
> 3V nicht mag und dabei der Ausgang auch mal komplett wirr schalten kann.
Wo ist da ein TL074?
Die Triggerspannung des OPV liegt bei 12V.
Was meinst du mit Spannung zwischen 0-3V? In dem Bereich arbeitet der 
doch gar nicht?

> Eine Verstärkung des 20mA liefernden TL074 Ausgangs um eine 2mA LED per
> BD137 zu schalten ist auch nicht notwendig.
Nein, aber der Transistor macht die Schaltung robuster und ausbaufähig.
Wie sich gezeigt hat, will der Fragesteller eh eine richtige Last 
schalten.

> Und die Hysterese kann der DIfferenzbildner auch gleich übernehmen.
Könnt, aber das macht die Sache für Laien schwerer durchschaubar

> Schlauerweise nimmt man für
> Vergleichsaufgaben auch Komparatoren statt Operationsverstärker.
In Komparatoren sind auch nur OPV-Schaltungen drin und in der Anwendung 
ist ein schneller und auf spezielle Bedürfnisse getrimmter Komparator 
einfach nicht notwendig. Das macht auch jeder billige OPV für 10Cent.
Seit Generationen weiß jeder Elektroniker, wie man OPV als Komparator 
verwendet. Waren die alle nicht schlau?
Wichtig ist nur, dass er die 24V-Betriebsspannung gut ab kann.
So hohe Ub ist bei Komparatoren eher unüblich.

> Ausserdem sucht er wohl eine Schaltung, die bei +10K Differenz und auch
> bei -10K Differenz die LED einschaltet, und nicht nur bei +10K.
Nein, das ganz klar nicht. Auch wenn die Aufgabenstellung nicht viel 
hergibt, geht das rel. klar hervor.

> statt dem teuren AD592 den billigeren LM334 mit 230 Ohm Widerstand
Kann man wohl. Allerdings bringt der AD592 mit rel. großen Shunt einen 
sehr guten Messeffekt, den man mit jedem 0815-Multimeter gut messen 
kann.
Deshalb auch die rel. hohe Betriebsspannung.
Zum Betrieb der Last in den Thermoboxen wäre diese auch nicht verkehrt.

Allerdings hat wohl das ganze Projekt einen Hintergrund, der meiner 
Meinung nach diesen ganzen Kram ziemlich überflüssig macht. Die ganze 
Diskussion scheint mir deshalb eh für die Katz.
Gruß Öletronika

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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U. M. schrieb:
> Wichtig ist nur, dass er die 24V-Betriebsspannung gut ab kann.
> So hohe Ub ist bei Komparatoren eher unüblich.

Da muss ich widersprechen. Die alten Schlachtrösser LM311,LM393 und 
LM339 arbeiten alle mindestens bis 30V, LM339 und LM393 bis 36V.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Fiel mir heute so ein - ist eigentlich der klassische Fall einer 
thermischen Solaranlage:
http://www.heizungsdiscount24.de/shop/system/?func=det&artnr=166500&rub1=Regelungstechnik&rub2=Technische%20Alternative%2CEinkreisregler&wkid=43125329859797&nocache=1417380562

Ok, mehr drin als nötig - aber eigentlich ideal, wenn man nur die 
schnelle und korrekte Lösung des Problems braucht. Netzteil, Elektronik, 
Sensoren, Lastausgang. Für 90€ durchaus überlegenswert.

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