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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperatursensor für Kühlwasser gesucht


Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Ich hab demnächst die Aufgabe, die Kühlwassertemperatur einer Maschine 
zu messen. Welche Geber benutzt man am besten dafür? Gibt es sowas wie 
Anlegefühler, die einen gut mit dem ADC einlesbaren Wert (z.B. x mV/K) 
ausgeben? Wer hat Erfahrung mit solchen Aufbauten?

Danke!

Autor: MaWin (Gast)
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In jedem Auto drin, meist ein NTC im Edelstahl-Einschraubgehäuse.
Wenn di Metallrohrleitungen hast, kannst du natürlich auch Anlegefühler 
nutzen, z.B. Pt1000 gern in Solaranlagen verwendet.

Autor: Gerd E. (robberknight)
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Ja, Edelstahl-Einschraubgehäuse würde ich schon nehmen. Statt dem NTC 
könntest Du auch ein K-Thermoelement verwenden.

Auslesen kannst Du das dann z.B. mit einem MAX31855.

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Hm, gibts da wirklich nichts lineares, nur NTCs/PTCs?

Alternative wäre irgendwas via I2C oder so...
Gibts da was als Anlegefühler?

Autor: Wolfgang A. (Gast)
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Ben B. schrieb:
> Hm, gibts da wirklich nichts lineares, nur NTCs/PTCs?

Ist dir ein Pt100 nicht linear genug?
Über welchen Temperaturbereich möchtest du denn mit welcher Genauigkeit 
messen?

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Temperaturbereich grob umrissen -20 bis +130 Grad reicht aus.

Schön wäre halt etwas, was ich mit einer Spannung von 5V füttern kann 
und was mir einen direkt messbaren linearen Spannungswert von x mV/K 
liefert, ohne daß ich irgendwelche Kurven herausrechnen muß.

Autor: bastelbaer (Gast)
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Was spricht denn gegen einen DS1820. Da hat man die gewünschten 5V, 
keine Probleme mit Leitungskompensation, Bus-Fähigkeit und den Wert 
wunderbar digital ohne Linearsierungsprobleme. Und den bekommt man auch 
in verschiedenen Bauformen, z.B. vergossen in Metallhülse und durch sein 
TO92 Gehäuse lässt er sich auch leicht in andere Gehäuse einbauen.
Alles andere wie NTC, PT100 usw. ist da aufwendiger wenn mans richtig 
macht.

Autor: Der Andere (Gast)
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Ben B. schrieb:
> Ich hab demnächst die Aufgabe, die Kühlwassertemperatur einer Maschine
> zu messen.

Also soll das in industrieller Umgebung zuverlässig funktionieren. Zudem 
muss die schnelle Ersatzteilversorgung bei einem Problem gewährleistet 
sein, sonst steht die Maschine.
Also nimmt man nicht irgendwas exotisches was einem am besten passt, 
sondern einen standardisierten Einschraub oder Anlegefühler. Je nachdem 
kann man auch die Elektronik/Linearisierung dazu ferig und geschützt für 
rauhe Betriebsbedingungen in Standard Hutschienengehäuse kaufen. Ausgang 
dann standardisiert 0-10V oder 4-20mA.
So hat man die Sicherheit im Zweifel innerhalb von einem Tag Ersatz zu 
bekommen.

Meine Meinung.

Autor: wolleg (Gast)
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Ben B. schrieb:
> Ich hab demnächst die Aufgabe, die Kühlwassertemperatur einer Maschine
> zu messen.

Ben B. schrieb:
> Temperaturbereich grob umrissen -20 bis +130 Grad reicht aus.

Man beachte: KühlWASSER kann auch im Exremfall nur Temperaturen zwischen 
0° bis 100°C annehmen.

Autor: MaWin (Gast)
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wolleg schrieb:
> Man beachte: KühlWASSER kann auch im Exremfall nur Temperaturen zwischen
> 0° bis 100°C annehmen.

Blödsinn. Wie im Auto kann Frostschutz drin sein, und ein geschlossenes 
System unter Überdruck macht auch mehr als 100.

Autor: Dirk B. (dirkb2)
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wolleg schrieb:
> Man beachte: KühlWASSER kann auch im Exremfall nur Temperaturen zwischen
> 0° bis 100°C annehmen.

Das Zeug im Auto bezeichnet man i.A auch als Kühlwasser, auch wenn es 
mit Frostschutz versehen ist.

Und im Extremfall kann auch ein anderer Druck herschen. Dann reichen 
100°C auch nicht mehr.

Autor: bastelbaer (Gast)
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Wenn es professionell sein soll dann stimm ich "Der Andere" zu. Dann 
richtig. Also Standard PT100/PT1000. Dann kann man es sich ganz einfach 
machen und nimmt sich sowas wie z.B. das Web-Thermometer für Pt100 von 
WUT. Netzwerk dran und gut ist.
Oder ein GIR2002 mit Anzeige, Schaltfunktionen und M-Bus. Mit dem 
GIR2002 hat man Industriequalität, man kann z.B. Lüfter direkt schalten, 
und es läuft autark. Und die Daten kann man via MBUS auslesen wo und wie 
man will. Busfähig ist das ganze auch noch.

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Gibts irgendwo eine gut erklärte Formel zum Widerstand des 
PT1000-Sensors? Ich hab zwar eine im Datenblatt gefunden, aber nur 
schlecht erklärt, so daß ich daraus nicht schlau werde. :(

Autor: m.n. (Gast)
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1. Formel unter https://de.wikipedia.org/wiki/Pt1000
Was ist denn daran so schwer?

Autor: Der Andere (Gast)
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Ben B. schrieb:
> Gibts irgendwo eine gut erklärte Formel zum Widerstand des
> PT1000-Sensors?

Warum Formel? Das ist immer nur eine Näherung.
Nimm doch die Tabellenwerte des Herstellers / Internet, so viele 
Stützstellen wie man benötigt um die entsprechende Genauigkeit zu 
erhalten und interpoliere linear zwischen den Stützstellen.
Hat den Vorteil, dass man das Ganze sogar noch einfach kalibrieren kann 
falls nötig. (Stützstellenwerte korrigieren).

Autor: m.n. (Gast)
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Der Andere schrieb:
> und interpoliere linear zwischen den Stützstellen.

Ein Beispiel dazu unter 
http://mino-elektronik.de/7-Segment-Variationen/LCD.htm#lcd7

Autor: Fabian F. (fabian_f55)
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1. So was gibts fertig, ohne bastelei:
https://www.sensorshop24.de/aktive-fuehler/rohranl...

0-10V oder 4-20mA

2. Anlegefühler haben einen signifikaten Fehler, abhäng von der 
Isolation und Umgebungstemperatur
3. Anlegefühler reagieren EXTREM träge. Bei nicht Metallischen 
Kühlleitungen hinkt die Temperatur um Minuten nach. Bei Metallischen 
immer noch etliche Sekunden. In jedem Fall bleibt ein Permanenter 
Offset.

Besser ist ein Einschraubfühler:
https://www.sensorshop24.de/aktive-fuehler/einschr...

Wenn Stillstand inakzeptabel ist, kommt man nicht umhin 1-2 Exemplare 
selber auf Lager zu halten. Bei 54€ aber auch kein Beinbruch sich etwas 
reserve zu halten.

Autor: Amateur (Gast)
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@Ben B
Was für Genauigkeitsanforderungen hast Du?
Geht es um ein Unikat?
Gibt es bereits Befestigungsmöglichkeiten für einen Sensor?
Geht's um eine Sonntagnachmittagssache oder raue Umgebung? In letzterem 
Falle solltest Du Dir eventuell auch Gedanken darüber machen, wie man 
die Verbindungsleitung verlegt/fixiert.

Natürlich ist eine Tauchhülse am besten, aber dafür sollte dann auch 
eine Aufnahme vorhanden sein. Ist das System noch im Bau - kein Problem. 
Nachträglich ist das oft nicht möglich.

NTC, PTC, Thermoelemente (z.B. K-Typen) und PT??? benötigen eine 
Messwertaufbereitung, die teilweise nicht ganz ohne ist. Es gibt aber 
wie bereits angedeutet Systeme, die sozusagen "ready to use" sind, also 
unmittelbar von einem µP "verstanden" werden.

Autor: Fred (Gast)
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Fabian F. schrieb:
> 1. So was gibts fertig, ohne bastelei:
> 
https://www.sensorshop24.de/aktive-fuehler/rohranl...
>
> 0-10V oder 4-20mA

Geil, das muss man mal nachrechnen:

Ach: Bei 100°C +/-0.2K ok,

aber jetzt 3% vom Endwert aufaddieren.

Hmm, 100°C +3% -> Fühler kann um 3K daneben liegen.

Da muss der OT sich aber genau überlegen ob er damit leben kann.

Und was noch nicht beantwortet ist:

Wie willst Du kalibrieren ? Reicht Dir die Genauigkeit ?

Just my 2 cents

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Der Andere schrieb:

>> Gibts irgendwo eine gut erklärte Formel zum Widerstand des
>> PT1000-Sensors?
>
> Warum Formel? Das ist immer nur eine Näherung.
> Nimm doch die Tabellenwerte des Herstellers /

Die Tabellenwerte werden normalerweise mit Hilfe der Formel errechnet.
Beachten muss man noch,das es für positive und negative Celsiustempe-
raturen verschiedene Formeln gibt.

Autor: Wolfgang (Gast)
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wolleg schrieb:
> Man beachte: KühlWASSER kann auch im Exremfall nur Temperaturen zwischen
> 0° bis 100°C annehmen.

Du wirst es nicht glauben, aber das gilt nur für reines Wasser unter 
Normaldruck.

Im realen Leben soll es davon deutlich Abweichungen geben. Was meinst du 
wohl, warum es oft keine gute Idee ist, bei einem heißen Autokühler den 
Verschluss zu öffnen.

Viele reden vom Fachkräftemangel - zu Recht.

Autor: Fabian F. (fabian_f55)
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Fred schrieb:
> Fabian F. schrieb:
>> 1. So was gibts fertig, ohne bastelei:
>>
> 
https://www.sensorshop24.de/aktive-fuehler/rohranl...
>>
>> 0-10V oder 4-20mA
>
> Geil, das muss man mal nachrechnen:
>
> Ach: Bei 100°C +/-0.2K ok,
>
> aber jetzt 3% vom Endwert aufaddieren.
>
> Hmm, 100°C +3% -> Fühler kann um 3K daneben liegen.
>
> Da muss der OT sich aber genau überlegen ob er damit leben kann.
>
> Und was noch nicht beantwortet ist:
>
> Wie willst Du kalibrieren ? Reicht Dir die Genauigkeit ?
>
> Just my 2 cents

Auf Anfrage bietet die Firma auch PT1000 Klasse A Fühler mit 
4-Leitertechnik.

Mit anlegefühlern ist der Fehler aber ohnehin viel größer als 3%

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Wolfgang schrieb:

> Viele reden vom Fachkräftemangel - zu Recht.

Du meinst, alle potentiellen Fachkräfte sind durch
kochendes Kühlwasser getötet worden?

Autor: hinz (Gast)
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Ben B. schrieb:
> Alternative wäre irgendwas via I2C oder so...
> Gibts da was als Anlegefühler?

DS18B20 im passenden Gehäuse:


https://shop.wiregate.de/altf-1-50-p-15.html

Autor: wolleg (Gast)
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Wolfgang schrieb:
> wolleg schrieb:
>> Man beachte: KühlWASSER kann auch im Exremfall nur Temperaturen zwischen
>> 0° bis 100°C annehmen.
>
> Du wirst es nicht glauben, aber das gilt nur für reines Wasser unter
> Normaldruck.

Ein Glück für mich, dass ich WASSER besonders hervorgehoben habe.

Es wäre nicht schlecht, wenn mal die Maschine genannt wird, von der die 
Kühlwassertemperatur gemessen werden soll. Dann müßte man nicht alles 
aus der Nase ziehen, um daraus einen brauchbaren Vorschlag zu machen.

Autor: Amateur (Gast)
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@wolleg
Ein bisschen mehr Info habe ich schon vor Stunden angemahnt.

Ich schätze mal Ben Beh liebt die Diskussion so sehr, dass er lieber 
Blah-Blah einfährt, als konkrete Hilfen.

Also tschüss

Autor: Manfred (Gast)
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wolleg schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> wolleg schrieb:
>>> Man beachte: KühlWASSER kann auch im Exremfall nur Temperaturen zwischen
>>> 0° bis 100°C annehmen.
>>
>> Du wirst es nicht glauben, aber das gilt nur für reines Wasser unter
>> Normaldruck.
>
> Ein Glück für mich, dass ich WASSER besonders hervorgehoben habe.

Ein Pech für uns, dass Du Dein mangelhaft im Schulfach Physik nicht 
zugeben kannst.

Der Siedepunkt von Wasser verändert sich mit dem Druck, das nutzt die 
Hausfrau im Schnellkochtopf. Ein kurzer Blick in die Tabelle:

100°C @ 1020 mbar
110   @ 1433
120   @ 1985
130   @ 2700

Es ich ohnehin dämlich, wenn der Fragesteller 130° als Obergrenze 
vorgegeben hat, sollte dieser Wert erreichbar sein.

Die Fragestellung ist insgesamt etwas merkwürdig: Wenn es um eine 
Maschine geht, kann man den gewerblichen Einsatz unterstellen und ich 
würde mich an einschlägige Firmen wenden, die derartige Meßtechnik 
anbieten.

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Okay, zuerst mal danke für die ganzen Tips.

Ich muß das wohl ein wenig konkretisieren. Es geht um die Nutzbarmachung 
der Abwärme einer Maschine für die Raumheizung. Dafür wollte ich eine 
kleine Steuerung bauen, die die Temperaturen überwacht und den 
Wärmetauscher entsprechend schaltet. Könnte man auch analog machen, aber 
mit µC, kleinem Display und der Möglichkeit zum nachträglichen Ändern 
der Parameter find ich schöner.

Auf 3K genau unkalibriert reicht aus. 1K wäre schöner, aber kein Muss, 
von 3K wird nichts kaputtgehen. Die Kühlwassertemperaturen wollte ich 
direkt an den Leitungen messen, Anlegefühler mit etwas Wärmeleitpaste 
auf Metall/Kupfer sollte schnell genug reagieren. Keine Messungen an 
Schläuchen oder Plastik-Verrohrung.

Da ich mich bei dem nahezu unüberschaubar großen Angebot an 
Temperaturfühlern nicht auskenne, war halt die Frage ob es linearisierte 
Fühler mit interner Messwertaufbereitung oder ähnlichem gibt, so daß 
große Rechnereien oder Messreihen zur Kalibration überflüssig werden.

Ich könnte alternativ auch die ADC-Werte für den gewünschten 
Temperaturbereich in 0,5-Grad-Schritten vorausberechnen und die Tabelle 
im Controller hinterlegen.

Egal ob mit vorausberechneter Tabelle oder ohne - ich brauche halt zu 
dem Fühler eine Formel, mit der ich dessen Widerstand bei einer 
bestimmten Temperatur (oder andersherum) berechnen kann. Da hab ich viel 
allgemeingültigen Kram gefunden, aber nichts konkretes was man einfach 
nehmen und sich drauf verlassen kann, daß es funktioniert.

Autor: hinz (Gast)
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Ben B. schrieb:
> Da ich mich bei dem nahezu unüberschaubar großen Angebot an
> Temperaturfühlern nicht auskenne, war halt die Frage ob es linearisierte
> Fühler mit interner Messwertaufbereitung oder ähnlichem gibt, so daß
> große Rechnereien oder Messreihen zur Kalibration überflüssig werden.

Da ist doch der DS18B20 ideal.

Autor: Olaf (Gast)
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> Da ich mich bei dem nahezu unüberschaubar großen Angebot an
> Temperaturfühlern nicht auskenne, war halt die Frage ob es linearisierte
> Fühler mit interner Messwertaufbereitung oder ähnlichem gibt, so daß
> große Rechnereien oder Messreihen zur Kalibration überflüssig werden.

Du hast im Prinzip drei Moeglichkeiten:

1. Du nimmst einen fertigen intelligenten Fuehler wie DS1820 oder LM75. 
Da hast du dann keine Probleme mit der Auswertung, aber dafuer musst du 
so einen Fuehler robust verpacken und das ist wesentlich schwieriger als 
du vielleicht glaubst. Ausserdem musst du etwas ueber Leitungslaenge und 
Stoerungen in der Umgebung nachdenken. Oder auch Potentialunterschieden.

2. Du nimmst einen fertigen NTC aus dem Automobilbereich den du bei 
deinem Schrotthaendler vielleicht fuer 5Euro bekommst. Musst dafuer aber 
etwas Analogtechnik auffahren und kalibrieren.

3. Du nimmst was industrielles mit fertigem 4-20mA Ausgang oder Modbus. 
Ist aber natuerlich sauteuer.

Olaf

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Der DS18B20 ist wegen seines Busprotokolls und daß man Messungen gezielt 
anstoßen muss schon wieder fast ZU schlau... aber ein sehr guter Tip!

Wahrscheinlich reicht aber ein PT1000 in passendem Gehäuse zusammen mit 
einer Formel für seinen Innenwiderstand bei Temperatur -20..+130 Grad 
völlig aus.

Autor: Fabian F. (fabian_f55)
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Ben B. schrieb:

> Egal ob mit vorausberechneter Tabelle oder ohne - ich brauche halt zu
> dem Fühler eine Formel, mit der ich dessen Widerstand bei einer
> bestimmten Temperatur (oder andersherum) berechnen kann. Da hab ich viel
> allgemeingültigen Kram gefunden, aber nichts konkretes was man einfach
> nehmen und sich drauf verlassen kann, daß es funktioniert.

Hab ich doch schon gepostet? Bei dem Aktiven Fühler stellst du über die 
Dips den Bereich ein und hast dann z.b 0-150°C = 0-10V

Das sollte man dann mit Grundstufe-Mathe wissen in eine Formel kriegen 
können...

Autor: wolleg (Gast)
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Manfred schrieb:
> Ein Pech für uns, dass Du Dein mangelhaft im Schulfach Physik nicht
> zugeben kannst.
>
> Der Siedepunkt von Wasser verändert sich mit dem Druck, das nutzt die
> Hausfrau im Schnellkochtopf.

So wird es wohl sein.
Zwischen der Maschine, wo Abwärme zur Raumheizung genutzt werden soll 
und einem Schnellkochtopf besteht trotz mangelhafter Physikkenntnisse
m. E. ein erheblicher Unterschied.
Es soll auch Männer geben, die einen Schnellkochtopf nutzen.

Noch etwas zum Thema: Auch ich halte einen DS18B20 für eine gute Idee.
Bei mir sind 8x DS18B20 seit 8 Jahren in einer Heizstation zur 
Überwachung verschiedener Parameter problemlos im Einsatz. Längste 
Leitg. 10m.

Autor: Grrrr (Gast)
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Frostschutz ist kein Kühlwasser. Nur von Wasser wurde gesprochen...

Autor: Georg (Gast)
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Ben B. schrieb:
> Ich hab demnächst die Aufgabe, die Kühlwassertemperatur einer Maschine
> zu messen

Indiskrete Frage, musst du nicht beantworten: ist das eine einmalig und 
möglichst billig zu lösende Bastelaufgabe, oder soll das Bestandteil 
einer von euch verkauften Maschine werden? Danach könnten die Antworten 
recht unterschiedlich ausfallen, wie man schon an den bisherigen Posts 
sieht.

Georg

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Ben B. schrieb:

> ich brauche halt zu dem Fühler eine Formel, mit der ich dessen
> Widerstand bei einer bestimmten Temperatur (oder andersherum)
> berechnen kann.

Da diese Formel sozusagen genormt ist und für alle Platinfühler
gilt, findest man sie an X verschiedenen Stellen im Internet.
U.a. wohl bei allen Herstellern von PT-Fühlern bei den technischen
Daten. Irgendwelche Tabellen, die man auch findet, wurden wohl mit
Hilfe dieser Formel berechnet. Alternativ nimmt man den DS1820
oder dessen Verwandte, der die Berechnung der Temperatur intern
macht und die Werte digital ausgibt.

: Bearbeitet durch User
Autor: MaWin (Gast)
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Ben B. schrieb:
> Egal ob mit vorausberechneter Tabelle oder ohne - ich brauche halt zu
> dem Fühler eine Formel, mit der ich dessen Widerstand bei einer
> bestimmten Temperatur (oder andersherum) berechnen kann.

Das ist jetzt aber simpelste Grundschulmathematik, die solltest du doch 
beherrschen ?

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-fa...

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Nein, kein kommerzielles Produkt. Es ist eine einmalige Sache, die nur 
vernünftig funktionieren soll.

Ich werd nochmal auf die Suche nach der geheimnisvollen Formel gehen. 
Etwas konkretes wäre schön gewesen, ich hatte nur wenig Lust aus 
Halbwissen Schusslichkeitsfehler zu bauen - bei Dingen, die andere im 
Schlaf wissen.

Danke euch!

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
Datum:

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Ben B. schrieb:

> Ich werd nochmal auf die Suche nach der geheimnisvollen Formel gehen.
> Etwas konkretes wäre schön gewesen,

Naja, mit "PT100" bei Google bekomme ich über 6 Millionen Links.
Da kann man wohl kaum von  "geheimnisvoll" reden

> ich hatte nur wenig Lust aus Halbwissen Schusslichkeitsfehler zu bauen

Dieses Halbwissen bezieht sich wohl auch auf die Bedienung von
Suchmaschinen. Nach ca. 1min habe ich diesen Link  gefunden:
https://de.wikipedia.org/wiki/Widerstandsthermometer#Platin

Autor: Manfred (Gast)
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wolleg schrieb:
> So wird es wohl sein.
> Zwischen der Maschine, wo Abwärme zur Raumheizung genutzt werden soll
> und einem Schnellkochtopf besteht trotz mangelhafter Physikkenntnisse
> m. E. ein erheblicher Unterschied.
> Es soll auch Männer geben, die einen Schnellkochtopf nutzen.

Hier wurde behauptet, Wasser könne nicht über 100°C warm werden - das 
ist falsch, Punkt.

> Noch etwas zum Thema: Auch ich halte einen DS18B20 für eine gute Idee.

Der DS18B20 ist mir bekannt und ich kann damit sogar umgehen :-) Laut 
Datenblatt kann der bis 125°C, seine Genauigkeit ist bis +85°C 
spezifiziert. In Hülse eingebaut und mit 1m Kabel dran gibt der Chinese 
die um 1,50€ her. Die Dinger haben, nebenbei bemerkt, eine ziemlich 
schlechte Kopplung an die Hülse, für Zeiten bei einigen 10s ist das aber 
unkritisch.

Aus der Usprungsfrage ergaben sich keine Details zum Umfeld, wurde nun 
nachgelegt:

Ben B. schrieb:
> Nein, kein kommerzielles Produkt.

Egal, den 1820 muss man mechanisch irgendwie in den Wasserkreislauf 
bekommen, für Ausführungen mit Edelstahl-Einschraubhülsen werden 
exorbitante Preise verlangt.

Der Vorschlag, einen Fühler aus der Kfz-Technik zu verwenden, scheint 
mir so verkehrt nicht.

Autor: wolleg (Gast)
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Manfred schrieb:
> Hier wurde behauptet, Wasser könne nicht über 100°C warm werden - das
> ist falsch, Punkt.

Na gut. Betrachten wir diesen Teilaspekt jetzt als abgehakt. Punkt.

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