Moin, ich bin auf der Suche nach dem Temperatursensortyp, der am wenigstens Energie verbraucht. Mir stehen etwa 3-5 V und max. 30 uA zur Verfügung. Die zu messende Temperatur soll dabei -40°C bis mind. 200°C betragen (gerne auch mehr). Der Messwert soll dann analog oder digital mit einem uC ausgewertet werden. Die Messung soll höchstens jede Sekunde erfolgen (kann auch seltener sein, z.B. alle 10s oder 30s ) Jetzt zu meiner Frage: Welcher der üblichen Verdächtigen (RTD, Thermistor, Thermoelement... ) ist dafür am Besten geeignet? Bzw. Welcher benötigt am allerwenigsten Energie? Beste Grüße Roger
Ich wuerd einen NTC verwenden. Der muss ja nicht dauernd bestromt werden, nur waehrend der Messung. Vielleicht einmal alle paar Sekunden..Minuten.
> Welcher benötigt am allerwenigsten Energie?
Ein Thermoelement. Das liefert sogar Energie. :-)
Ich denke der Energiebedarf ist bei deinen Anforderungen relativ
irrelevant weil du deinen Sensor ja nur alle 10s fuer ein paar
Millisekunden einschalten wirst.
Olaf
Dampf T. schrieb: > Ich wuerd einen NTC verwenden. Der muss ja nicht dauernd bestromt > werden, nur waehrend der Messung. Vielleicht einmal alle paar > Sekunden..Minuten. Da ich den Wert ja noch digitalisieren will, muss ich die Kennlinie aber linearisieren was zu Lasten der Genauigkeit geht oder? Was spricht gegen einen normalen Pt100 / Pt1000 ?
Olaf schrieb: >> Welcher benötigt am allerwenigsten Energie? > > Ein Thermoelement. Das liefert sogar Energie. :-) > > Ich denke der Energiebedarf ist bei deinen Anforderungen relativ > irrelevant weil du deinen Sensor ja nur alle 10s fuer ein paar > Millisekunden einschalten wirst. > > Olaf Beim Thermoelement brauch ich aber ja noch die Kaltstellenkompensation wozu ich wiederum die Temperatur messen muss oder? ;-) Ich will so wenig wie möglich Energie verbrauchen... Mein Favorit war bisher ein normaler Pt1000... Spricht dagegen was?
Hmm, der LMT70 waere was, aber der geht leider nur bis 150 Grad.
Bis 200° macht so ziemlich jeden Silizium-Trick unzulässig, wenn es ein Plastikgehäuse hat. Mancher benutzt glaspassivierte Dioden für die Temperaturmessung im Ofeninneren bis 400°, denn die haben auch eine Temperaturabhängigkeit. Was das Thermoelement anbelangt bin ich zuversichtlich, dass eine Kaltstellenkompensation so um die 100-200µA braucht (MAX6610 fiel mir auf die Schnelle ein). Durch den Heiß- oder Kaltleiter musst du auch einen (konstanten) Strom schicken um eine (variable) Spannung zu erhalten. Bei 10µA wird es schon wacklig, da Rauschen in dieser Größenordnung signifikant wird. Ein LMx34 schafft 10µA Stromregelung (den man auch zur Temperaturmessung nutzen könnte, aber nur bis 150°). Darunter wird es dünn, aber nicht unmöglich. Welche Auflösung brauchst du überhaupt?
> Beim Thermoelement brauch ich aber ja noch die Kaltstellenkompensation > wozu ich wiederum die Temperatur messen muss oder? ;-) Woher sollen wir das wissen. Du hast nichts zu deinen Genauigkeitsanforderungen gesagt. Es hindert dich aber keiner daran alle 10min auch mal fuer 10ms die Umgebungstemperatur zu messen. Olaf
Boris O. schrieb: > Welche Auflösung brauchst du überhaupt? Ich hab einen 12bit ADC, wenn ich also so etwa 500°C auflösen will, dann sind das ja ungefähr 500/4096 = 0,1K. Stimmt doch so? Ich hatte noch eine Idee: über einen Supercap (oder ähnliches) meinen verfügbaren Strom erhöhen... Da bekomm ich dann für einen sehr kurzen Zeitraum vielleicht 1mA hin. Das heißt: uC schickt kurz Strom durch die Schaltung und ich bekomme über einen (NTC, RTD ...) eine entsprechende Spannung zurück. Dann warte ich wieder 10s bis ich genug Energie hab und wiederhole das ganze. Kann das so funktionieren?
Das macht man so, aber ohne speziellen Cap.
Roger O. schrieb: > Das heißt: uC schickt kurz Strom durch die Schaltung und ich bekomme > über einen (NTC, RTD ...) eine entsprechende Spannung zurück. Dann warte > ich wieder 10s bis ich genug Energie hab und wiederhole das ganze. > > Kann das so funktionieren? Damit erwärmst Du nur Deinen Sensor. Z.B., einen PT1000 sollte man wegen der Eigenerwärmung nicht mit mehr als 300µA ansteuern.
Roger O. schrieb: > Boris O. schrieb: >> Welche Auflösung brauchst du überhaupt? > > Ich hab einen 12bit ADC, wenn ich also so etwa 500°C auflösen will, dann > sind das ja ungefähr 500/4096 = 0,1K. Stimmt doch so? Kommt hier auf den ADC an bzw. was noch so alles davor sitzt. -40 °C bis 250 °C wären bei einem PT1000 mit 0.1 mA Strom während der Messung etwa 842 Ohm bis 1941 Ohm bzw. 84.2 mV bis 194.1 mV. Hat der ADC keine integrierte Verstärkung und eine 2.048V Referenz, wäre die Auflösung ohne Rauschen 500 uV. Der PT1000 liefert bei 0.1 mA etwa 385 uV/°C. PT10000 gäbe es auch noch, allerdings nicht ganz so gebräuchlich, bspw. von IST > Ich hatte noch eine Idee: über einen Supercap (oder ähnliches) meinen > verfügbaren Strom erhöhen... Da bekomm ich dann für einen sehr kurzen > Zeitraum vielleicht 1mA hin. > > Das heißt: uC schickt kurz Strom durch die Schaltung und ich bekomme > über einen (NTC, RTD ...) eine entsprechende Spannung zurück. Dann warte > ich wieder 10s bis ich genug Energie hab und wiederhole das ganze. > > Kann das so funktionieren? Ja
Die Kaltstelle beim Thermoelement ist im Prinzip auch wieder eine Temperaturmessung. Das Thermoelement verschiebt das Messproblem also nur. Zusätzlich braucht man bei Thermoelement meist noch etwas Verstärkung - auch die braucht etwas Strom. Der Verstärker braucht ggf. auch etwas Zeit zum Einschwingen - machbar ist es aber. Nahe RT kann man recht gut eine Diode nutzen. Im Vergleich zum NTC / PTC haben Diode den Verteil das die Ausgangsimpedanz recht niedrig ist, trotz kleinem Strom. Wäre da nicht der eingeschränkte Temperaturbereich (200 C wird schon knapp) ist die Spannung einer Diode schon günstig als sparsamer Sensor. Statt PT1000 würden sich Nickel basiere PTCs anbieten: da ist die Steigung etwa doppelt so groß. Man hat also mehr Signal zur Verfügung. NTC geht gut für einen begrenzten Temperaturbereich (etwa Kaltstelle für Thermoelement) - aber kaum den großen Bereich. Die Frage bei der Auflösung ist eher nicht was der ADC hergibt, sondern was benötigt wird. Die Anpassung auf den vollen Bereich des ADC kostet ggf. auch noch einmal extra.
Bei so hohen Temperaturen (200°) würde ich einen PT100 oder PT1000 verwenden. Hast Du nicht gerade einen super speziellen Fall, so reicht es aus, wenn Du alle paar Sekunden/Minuten messen tust bzw. den "Heizstrom" einschaltet.
Roger O. schrieb: > Da ich den Wert ja noch digitalisieren will, muss ich die Kennlinie aber > linearisieren was zu Lasten der Genauigkeit geht oder? > > Was spricht gegen einen normalen Pt100 / Pt1000 ? Auch PT-Messungen müssen linearisiert werden. Dein Hauptproblem lässt sich lösen, indem man einfach nur alle 30sek für 0,1sek misst. Dann kann Dein Meßaufbau ruhig 10mA verbrauchen und es sind trotzdem nur 30µA im Mittel.
KTY84: -40..+300°C. Linear dürfte es in dem weiten Bereich kaum geben, aber einem µC sollte das herzlich egal sein. Der KTY hat aber eine recht deutliche Steigung.
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Linearisieren des Sensors macht man heute i.A. in Software, vor allem wenn man nur einen Wert alle paar Sekunden / Minuten hat und sowieso einen µC nutzt. Beim PT1000 oder ähnlich braucht man auch eine Art Verstärker / Brückenschaltung - wie man es da am besten macht hängt aber auch stark vom µC / ADC ab. Einige µC bieten da auch intern schon Verstärkung oder Differenzeingänge, die man nutzen kann. Auch mit Verstärkung / Brücke für einen 1000 Ohm PTC sollte man rund 1-2 mA auskommen können: z.B. 0,5-1 mA für den PTC arm der Brücke, ca. 0.1 mA für den Vergleichszweig und vielleicht 0.1-0.5 mA für einen OP als Verstärker. Je nach OP und Umgebung sollte man spätestens nach etwa 25 ms mit einer Messung fertig sein können: 5 ms zum Einschwingen und ggf. 20 ms zum mitteln um netzsynchrone Störungen zu unterdrücken. Mit einer Diode könnte man ggf. mit 10 µA an Strom durch den Sensor auskommen.
Dampf T. schrieb: > Das macht man so, aber ohne speziellen Cap. Hast du da eine gute Idee wie man das am Besten macht? Lurchi schrieb: > Linearisieren des Sensors macht man heute i.A. in Software, vor allem > wenn man nur einen Wert alle paar Sekunden / Minuten hat und sowieso > einen µC nutzt. Beim PT1000 oder ähnlich braucht man auch eine Art > Verstärker / Brückenschaltung - wie man es da am besten macht hängt aber > auch stark vom µC / ADC ab. Einige µC bieten da auch intern schon > Verstärkung oder Differenzeingänge, die man nutzen kann. Ich hab jetzt schon oft gelesen, dass die Brückenschaltung mit Konstantstrom arbeitet. Da ich ja nur im Mittel etwa 30uA zur Verfügung hab, wird das glaub ich recht schwierig oder? Lurchi schrieb: > Auch mit Verstärkung / Brücke für einen 1000 Ohm PTC sollte man rund 1-2 > mA auskommen können: z.B. 0,5-1 mA für den PTC arm der Brücke, ca. 0.1 > mA für den Vergleichszweig und vielleicht 0.1-0.5 mA für einen OP als > Verstärker. Je nach OP und Umgebung sollte man spätestens nach etwa 25 > ms mit einer Messung fertig sein können: 5 ms zum Einschwingen und ggf. > 20 ms zum mitteln um netzsynchrone Störungen zu unterdrücken. > > Mit einer Diode könnte man ggf. mit 10 µA an Strom durch den Sensor > auskommen. Wie meinst du das mit der Diode? Eine Diode ist doch nur ein "Ventil"... Ich muss doch den Strom, den ich zur Messung brauche, irgendwo zuvor speichern?
Boris O. schrieb: > Mancher benutzt glaspassivierte Dioden für die > Temperaturmessung im Ofeninneren bis 400°, denn die haben auch eine > Temperaturabhängigkeit Das habe ich auch gelesen, sogar mit 1N4148. Wie kann das aber gehen? Spezifiziert sind sie bis maximal 200°. Die müssten doch schnell kaputt sein. Oder gibt es spezielle Dioden? Die Begrenzung kann ja nicht nur am Silizium liegen, sonst würde ein KTY84 nicht bis 300° gehen.
Roger O. schrieb: > Ich hab jetzt schon oft gelesen, dass die Brückenschaltung mit > Konstantstrom arbeitet. Da ich ja nur im Mittel etwa 30uA zur Verfügung > hab, wird das glaub ich recht schwierig oder? Da fehlt es doch am technischen Verständnis: konstant muss der Strom während der Messung sein, nicht zwischen den Messungen. Wird nicht gemessen, ist der Strom egal, wenn man von der unerwünschten Heizwirkung absieht, und besonders praktisch ist der Wert Null. Georg
>> Das macht man so, aber ohne speziellen Cap. >Hast du da eine gute Idee wie man das am Besten macht? Es gibt ADC's die machen sowas auch grad von selbst. sB der AD7799, der hat einen geschalteten GND Ausgang, der den Sensor nur waehrend der Messung bestromt. Man kann aber auch selbst einen digitalen ausgang als Pulldown verwenden. Solange der Strom hinreichend klein ist. Ein 10k NTC in einem Spannungsteiler zieht zB 125uA an 2.5V. >> Mit einer Diode könnte man ggf. mit 10 µA an Strom durch den Sensor >> auskommen. >Wie meinst du das mit der Diode? Eine Diode ist doch nur ein "Ventil"... Ich muss doch den Strom, den ich zur Messung brauche, irgendwo zuvor speichern? Nein, eine Diode hat einen Temperaturkoeffizienten von -2mV pro Kelvin. Und wird noch gerne als Temperatursensor verwendet. Man muss nur bei einem festen Strom, zB 10uA oder so messen. Ich hab jeweils einen Widerstand an die Referenz verwendet. zB 180k an 2.5V oder so.
Hi, hab einen MCP9808 für sowas verwendet. Außenbereich, Betrieb mit Batterie, misst alle 60s einen Wert und funkt ihn herein. Die 3xAA laufen damit seit 23 Monaten, sie haben immer noch 3,85V. Der Sensor an sich ist nicht übermäßig sparsam, er lässt sich aber nach der Messung in einens brauchbaren Tiefschlaf versetzen. Er braucht außerdem auch wenig genug Strom, um ihn an einen Pin zu betreiben. Der Sensor ist angenehm genau. Die Logik erledigt bei mir ein PIC24. Die gesamte Schaltung läuft im RTCC-Mode mit 2µA. Also alles in Summe - PIC, LDO, Temperatursensor, Feuchtesensor (kapazitiv), Funkmodul (RFM12B).
Die 1N4148 sind nur für eine bestimmte Temperatur spezifiziert. Das kann aber auch daran liegen, dass bei hoher Temperatur einfach die zulässige Sperrspannung zu stark runter geht. Mit Einschränkungen bei anderen Parametern könnte es ggf. noch weiter gehen. Natürlich muss man bei hoher Temperatur mit schnellerer Alterung (z.B. durch Diffusion der Dotierstoffe) rechnen. Die KTY8x sind da ggf. weniger empfindlich weil kein PN Übergang beteiligt ist und könnten daher ggf. höhere Temperaturen vertragen. Ideal ist so ein HL Sensor bei hohen Temperaturen nicht. Für einen Wirklich niedrigen Strom wird man auch einen ggf. nötigen Verstärker gepulst betreiben müssen, also etwa über einen Pin des µC mit Strom versorgen. Bei den eher weniger als 2 mA sollte das gehen.
Dioden und Transistoren schmelzen jenseits von 200°C nicht einfach weg. Aber sie bestehen aus einer feinen und komplexen Struktur unterschiedlicher Bereiche und wenn sich diese Struktur aufgrund von Migration einzelner Komponenten darin auch nur wenig verändert, dann gehen die Eigenschaften vor die Hunde. Homogene Halbleiterstrukturen haben dieses Problem nicht.
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Georg schrieb: > Roger O. schrieb: >> Ich hab jetzt schon oft gelesen, dass die Brückenschaltung mit >> Konstantstrom arbeitet. Da ich ja nur im Mittel etwa 30uA zur Verfügung >> hab, wird das glaub ich recht schwierig oder? > > Da fehlt es doch am technischen Verständnis: konstant muss der Strom > während der Messung sein, nicht zwischen den Messungen. Wird nicht > gemessen, ist der Strom egal, wenn man von der unerwünschten Heizwirkung > absieht, und besonders praktisch ist der Wert Null. > > Georg Wieso muss denn der Strom konstant sein bei der Messung? Bei der Brücke ändert sich doch der Strom in beiden Zweigen oder?
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