Hallo, ich beschäftige mich seit kurzem mit Arduino und habe die letzten Tage mit dem LM335 Temperatursensor gespielt. Im Internet habe ich dazu unterscheidliche Schaltungen und Vorwiderstände gefunden. Jedoch keine Erklärung, wie sich Strom und Spannung vor, im und hinter dem Sensor und Widerstand verhalten. In der Schaltung muss ich einen Vorwiderstand einbauen. Im Internet habe ich unterschiedliche Werte für den Vorwiderstand gefunden. (von 1k bis 10k) Daher habe ich den Sensor mit 1k, 2k und 10k Widerständen gemessen. In allen Fällen liefert der Sensor korrekte Werte. Das verstehe ich nicht! Im Sensor arbeitet eine temperaturabhängige Z Diode. Diese könnte ich (im Arbeitsbereich) mit einem regelbaren Widerstand vergleichen. Ich dachte, zusammen mit dem parallelen Vorwiderstand ist die Schaltung ein Spannungsteiler. Kenne ich die Eingangsspannung Vcc (5V) und R1, kann ich, bzw der Arduino über die gemessene Ausgangsspannung am Sensorausgang, eine Temperatur oder R2 (Widerstand des Sensors) berechnen. Scheinbar ist dem nicht so. Wenn ich den Widerstand um 100% von 1K auf 2K erhöhe, müsste sich dies doch auch der Messwert auswirken?!? Kann mir jemand sagen, wie man von die Spannung, Ströme und Widerstände in diesem Fall richtig berechnet? Ich habe im Internet keine für mich verständliche Erklärung gefunden. Anbei ein Bild der Schaltung: http://www.learningaboutelectronics.com/images/LM335-temperature-sensor-circuit.png Vielen Dank im Voraus! Roland
Unabhängig vom Vorwiderstand? Nicht ganz, das Datenblatt sagt: "Operates from 400 µA to 5 mA" Bei bekannter Betriebsspannung und bekanntem Temperaturbereich kann man sich die möglichen Widerstandswerte errechnen. Ich hoffe, dir ist das ohmsche Gesetz bekannt.
Die Z- diode hat kaum widerstandsverhalten! Sie ist nur eine Spannungsquelle die Temperaturabhängig ist. siehe datenblatt.
Hallo, ich habe mir mögliche Widerstände berechnet. mir ist nur nicht klar,warum der Sensor bei 1k oder 2k Vorwiderstand exakt das gleiche Ergebnis liefert. ich hätte mir erwartet,dass der Vorwiderstanswert in die Berechnung der Temperatur aus der gemessenen Sensorspannung mit einbezogen werden muß. Nach dem Datenblatt kann ich rund einen 1k bis 5k Vorwiderstand einsetzen. waum beeinflusst dieser Wert nicht das Messergebniss?
Hallo Roland, schau dir mal das Datenblatt von dem Sensor an. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm235.pdf Dort steht alles relevante drin. U.A. dass der Sensor einen bestimmten Strombereich akzeptiert und der 10 mV/K ausgibt. Außerdem steht in den Application Notes, das 1 mA gut für den Sensor ist. Dein Denkfehler ist, das Teil als Widerstands-irgendwas anzusehen. Du darfst es nur als z-Diode ansehen, die irgendeine "Zener-Spannung" hat. Eine Diode oder ein Bipolartransistor am BE-Übergang hat auch bei einer vereinfachten Betrachtung immer die festen 0.7 V und gut. Also rechnen wir mal: 5 V ist Vcc. Bei 20°C --> 293 K --> 2.93 V Spannung von der z-Diode in dem Sensor. Vernachlässigen wir weitere Innenwiderstände des Sensors haben wir: 5 V - 2.93 V = 2.... V ~= 2 V. Diese Spannung sollte über R1 abfallen. Also 2 V / 1 mA = 2000 Ohm. Und genau das steht in dem Link von dir. Fertig. Den Innenwiderstand von dem Eingang des Arduino kann man vernachlässigen (100 kOhm oder bin ich da falsch?). Und ab 500 mA hast du dann den Einfluss, dass der Sensor durch Eigenerwärmung falsche Werte liefert ;-P Cooler Sensor nebenbei bemerkt. Spart den Aufwand, irgendwelchen Code für I2C Geschichten zu implementieren. Und mehrere hintereinander geschaltet können sogar mitteln. Allerdings ist die Auflösung schlechter...
Der IC enthält einen OPV, der die Ausgangsspannung konstant hält. Der Vorwiderstand muß daher nur den nötigen Versorgungsstrom bereitstellen. https://de.wikipedia.org/wiki/Bandabstandsreferenz
@Flip: Wenn die z Diode nur eine Spannungsquelle im Messbereich ist, bedeutet das, dass ich den Vorwiderstand nur einsetzte um den Strom zu begrenzen um die Diode nicht zu zerstören, die Messpannung aber unabhängig davon is?
Vielen Dank! Jetzt hab ich es verstanden! LG Roland
Grob gesagt: JA. Sieh zu, dass du bei etwa 1 mA liegst, da sonst die Eigenerwärmung die Messung verfälscht. Noch besser: Schalte die 5 V über ca. 2 kOhm nur kurz vor der Messung ein und bis zur nächsten Messung wieder aus.
Danke, gute Idee die 5v erst vor der Messung einzuschalten. nochmals danke an alle! Ich habe gerade erst mit arduino begonnen. Zur Programmierung findet man jede Menge im Netz. Wie die Sensoren funktionieren ist leider kaum anfängertauflich beschrieben. ich werde wohl an den dicken Lehrbüchern nicht vorbeikommen!
Roland S. schrieb: > Hallo, > ich habe mir mögliche Widerstände berechnet. > mir ist nur nicht klar,warum der Sensor bei 1k oder 2k Vorwiderstand > exakt das gleiche Ergebnis liefert. > ich hätte mir erwartet,dass der Vorwiderstanswert in die Berechnung der > Temperatur aus der gemessenen Sensorspannung mit einbezogen werden muß. > Nach dem Datenblatt kann ich rund einen 1k bis 5k Vorwiderstand > einsetzen. > waum beeinflusst dieser Wert nicht das Messergebniss? Schon ganz am Anfang des Datenblattes steht, das der LM335 einen dynamischen Widerstand von nur 1 Ohm hat. Jetzt kannst du ja mal ausrechnen, was passiert wenn du deiner idealen Spannungsquelle einen 1Ohm Widerstand in Reihe schaltest und dann über einen 1-10Kohm an deine 5V legst. Es wird einen vom Vorwiderstand abhängigen Spannungsunterschied nachweisbar sein. Doch ist dieser so klein, das er in die Genauigkeit des Sensors unter geht. Bei 1Kohm Vorwiderstand sind es irgendwas um 0,1% bei 10Kohm um Faktor 10 kleiner. Ralph Berres
Hallo Ralph, ok, demnach ist der Sensor sehr-wohl von R1 beeinflusst. Der Einfluss ist jedoch so klein, dass eine Änderung im Kohm Bereich keine messbare Änderung hervorruft. Steht das jetzt im Gegensatz zu dem,das weiter oben über "Zener-Spannung" geschrieben wurde? Ich dachte bei der genannten Schaltung handelt es sich um eine Parallelschaltung. Warum rechnest du mit einer Reihenschaltung? Bezeichnet man eine Schaltung aus einem Widerstand und einer ZDiode überhaupt Parallel- oder Serienschaltung?
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Hallo Roland Man kann es als Ohmscher Spannungsteiler welcher eine ideale Spannungsquelle im unteren Zweig in Reihe geschaltet ist, betrachten. Eine ideale Spannungsquelle hat einen Innenwiderstand von 0 Ohm. Also wäre für die Fehlerbetrachtung ein reiner Spannungsteiler wohl ausreichend. die 1-10KOh durch die 1 Ohm Die ideale Spannungsquelle ändert seine Spannung mit der Temperatur wie im Datenblatt angegeben. Ich meine es waren 10mV/° Der niedrige ( differenzielle ) Widerstand einer Zenerdiode ist übrigens die Ursache für seine stabilisierende Wirkung. Das kann man in den Lehrbüchern nachlesen. Der differenzielle Widerstand errechnet sich übrigens ganz einfach für einen bestimmten Strom den man eingestellt hat zu Spannungsänderung an der Diode geteilt durch die Stromänderung durch die Diode. In diesem Fall wurde der differenzielle Widerstand sogar angegeben, und ist so klein, das man ihn eigentlich nicht mehr in die Betrachtung mit einfließen lassen muss, da die Linearität und Genauigkeit des Sensors schlechter ist. Ralph Berres
Roland S. schrieb: > Bezeichnet man eine Schaltung aus einem Widerstand und einer ZDiode > überhaupt Parallel- oder Serienschaltung? Die Bezeichnungen Parallel- und Serienschaltung beziehen sich auf die Art der Verschaltung der Bauelemente, nicht auf deren Funktion. Warum soll das bei der Kombination Widerstand/Z-Diode anders sein. Allenfalls kann man bei gepolten Bauelementen noch zwischen Parallel- und Antiparallelschaltung unterscheiden.
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