übliche Thermistoren können z.B. 10k oder 100k bei 25°C haben. Zur Temperaturmessung wird ein bekannter Mess-Strom angelegt - z.B. über eine Konstantstromquelle oder einen Widerstand nach VCC oder Vref. Bei der Messung ist der Effekt der Eigenerwärmung des Sensors zu betrachten. Insbesondere in Luft kann dies die Messung ggf. stärker verfälschen. Beispiel: bei einem Thermistor mit sehr kleiner Bauform ist 0.15mW für 1°C Erwärmung angegeben. Damit ergibt sich bei 10k bei 25°C und 100k Vorwiderstand nach VCC=5V 45uA Mess-Strom und eine Eigenerwärmung von 0.14°C. Bei einem 100k Thermistor führt ein Mess-Strom in der Größenordnung 45uA zu deutlich mehr Leistung und Erwärmung. Bei 39°C sind 0.74°C Abweichung möglich. Bei 61°C und 100uA errechnen sich 1.67°C Abweichung. Um dies zu vermeiden ist der Strom durch den Sensor ausreichend klein zu halten und damit der Vorwiderstand ausreichend groß. Manche AD-Wandler haben Stromquellen auf dem chip zur Messung von RTDs. Ströme können beispielsweise 50uA oder auch 200uA sein. Für die Messung von Thermistoren erscheint dies hoch wenn man den Fehler durch Eigenerwärmung gering halten möchte. Es erscheint daher ggf. günstiger kleinere Stromquellen zur Versorgung des Sensors zu verwenden oder größere Serienwiderstände. Zu beachten ist dann jedoch ggf. die Belastung des Teilers durch den AD-Wandler. Als Belastung wirken Leckströme und Umladeströme von Kondensatoren des Wandlers selbst. Fazit: Es erscheint nicht so einfach Thermistoren ohne nennenswerte Eigenerwärmung in Luft über einen größeren Temperaturbereich auszuwerten da der Widerstand des Thermistors stark von der Temperatur abhängt. Bei kleinen Temperaturen ist der Widerstand sehr groß (z.B. Rt~326k bei 0°C) und damit der Effekt der Belastung durch den AD-Wandler ebenso. Bei hohen Temperaturen wird der Thermistor stark niederohmig und damit die Spannung pro °C zunehmend kleiner. Ein 100k-Sensor liefert bei 110°C und 200k Widerstand nach 2.5V ~58mV Spannung (Rt~4.8k). 1°C Auflösung sind dabei ~1.76mV.
Hier scheint es ratsam, den Thermistor nur während der tatsächlichen Messung zu bestromen. Temperaturen muss man ja nun nicht besonders oft messen, insbesondere, wenn es um Raumtemperaturen o.ä. geht. Der mit Raumtemperaturen steuerbare Regelkreis (Heizung etc.) ist so träge, daß es genügt, die Temperatur im Minutentakt zu erfassen. Da die Messung selbst nur ein paar Millisekunden dauert, sollte damit die Eigenerwärmung des Thermistors zu vernachlässigen sein.
Rufus Τ. F. schrieb: > den Thermistor nur während der tatsächlichen > Messung zu bestromen. Danke Rufus. das ist sicher eine Methode um die thermische Last im Mittel zu senken. Es erhöht sich halt der Aufwand. Wenn man 8 Thermistoren an einem MUX betreibt, so muss man dann die Vorwiderstände ggf. auch noch Muxen. es wurden bewusst Thermistoren mit kleiner Zeitkonstante verwendet damit auch raschere Veränderungen an Rohren noch brauchbar erfasst werden können. wenn man Analogfilter verwendet für jeden Thermistor wird es nötig erst dieses Filter einschwingen zu lassen bevor man den Wert dann wandelt. daher klingt es erst mal einfacher nicht zu takten.
Axel S. schrieb: > Wäre das nicht besser ein Artikel im Wiki geworden? gute Frage. Da kann man ihn sicher immer noch unterbringen wenn etwas mehr Substanz da ist.
Temperaturänderungen erfolgen in der Regel langsam. Es ist daher üblich, den Sensor zu pulsen und z.B. nur alle 10s eine Messung durchzuführen.
Peter D. schrieb: > Temperaturänderungen erfolgen in der Regel langsam. manche Temperaturänderungen erfolgen langsam, andere nicht so sehr. Daher muss man ggf. überlegen wie oft man abtasten möchte um auf der sicheren Seite zu sein. vor 30 Jahren nutzte ich zu Therapiezwecken (Überwärmungstherapie) eine Thermistormessung bei 22 Sensoren und bestimmte die Temperatur alle 2s um daraus die jeweils kältesten Elektroden zu bestimmen um genau diese dann gezielt zu bestromen. Es gibt diverse Anwendungen wo man viel öfter als alle 10s einen brauchbaren Wert benötigt. Wo man selten einen Wert braucht kann man natürlich pulsen. Dazu muss man dann zumindest einen getakteten Ausgang vorsehen.
Matthias W. schrieb: > Bei einem 100k Thermistor führt ein Mess-Strom in der Größenordnung 45uA > zu deutlich mehr Leistung und Erwärmung. Wenn du den Strom in beiden Varianten, 10k und 100k Thermistor, gleich lässt, dann erhältst du natürlich auch die zehnfache Leistung an ihm. Matthias W. schrieb: > Wenn man 8 Thermistoren an einem MUX > betreibt, so muss man dann die Vorwiderstände ggf. auch noch Muxen. Nicht unbedingt. Du kannst z.B. auch den Massepunkt der Teiler aus Widerstand und Thermistor zusammenschalten und gemeinsam mit einem MOSFET auf GND legen zur Messung. Oder, bei einem µC nimmst du einen Port und setzt den für die Messung auf HIGH zum Versorgen des Teilers. Matthias W. schrieb: > es wurden bewusst Thermistoren mit kleiner Zeitkonstante verwendet damit > auch raschere Veränderungen an Rohren noch brauchbar erfasst werden > können. Wie rasch? So eine Messung dauert <1ms. Und selbst wenn du sie in 10ms-Schritten wiederholst, dann belastest du ihn nur noch um höchstens 1/9. Und 10ms sind schon schnell für eine Temperaturmessung. Matthias W. schrieb: > wenn man Analogfilter verwendet für jeden Thermistor wird es nötig erst > dieses Filter einschwingen zu lassen bevor man den Wert dann wandelt. Das muss natürlich passen. Oder du bestimmst durch Mehrfachmessung einen Durchschnitt und hältst die Zeitkonstante des Filters kleiner. Abgesehen davon: Der Thermistor hat das beschriebene Problem doch nur, wenn er z.B. frei in der Luft hängt, ohne Airflow etc. Ist er an ein Objekt mit wesentlich größerer Wärmekapazität gut thermisch gekoppelt , spielt die Eigenerwärmung im Sub-Milliwattbereich doch keine Rolle mehr.
HildeK schrieb: > Abgesehen davon: Der Thermistor hat das beschriebene Problem doch nur, > wenn er z.B. frei in der Luft hängt, ohne Airflow etc. Ist er an ein > Objekt mit wesentlich größerer Wärmekapazität gut thermisch gekoppelt , > spielt die Eigenerwärmung im Sub-Milliwattbereich doch keine Rolle mehr. Genau das war auch mein Gedanke, zumal der TO ja sagt: Matthias W. schrieb: > es wurden bewusst Thermistoren mit kleiner Zeitkonstante verwendet damit > auch raschere Veränderungen an Rohren noch brauchbar erfasst werden > können. Das bedeutet aber auch, daß die Sensoren thermisch gut gekoppelt sein müssen, damit sie der tatsächlichen Temperatur auch ausreichend schnell folgen. Das wiederum bedeutet im Umkehrschluss, daß der Thermistor seine Abwärme durch das Messen genauso gut an das Rohr los wird und der Fehler deutlich kleiner wird.
HildeK schrieb: > Wenn du den Strom in beiden Varianten, 10k und 100k Thermistor, gleich > lässt, dann erhältst du natürlich auch die zehnfache Leistung an ihm. Danke Hilde, das ist klar. Die Tabellenkalkulation zeigt es auf. Momentan nutze ich einen Vorwiderstand 200k nach 2.5V. Der Strom liegt dann bei ~3-12uA in dem Temperaturbereich wo ich messen will. Die Erwärmung scheint da vernachlässigbar. > gemeinsam mit einem > MOSFET auf GND legen zur Messung. Oder, bei einem µC nimmst du einen > Port und setzt den für die Messung auf HIGH zum Versorgen des Teilers. es ist angedacht mehrere dieser Sensoren über einen Mux laufen zu lassen. Natürlich kann man alle Sensoren gleichzeitig aktivieren oder deaktivieren. Man muss halt nur aufpassen daß nach dem Einschalten der Wert sich stabilisiert hat (auch am Eingang-C) bevor man wandelt. > Wie rasch? So eine Messung dauert <1ms. Und selbst wenn du sie in > 10ms-Schritten wiederholst, dann belastest du ihn nur noch um höchstens > 1/9. Und 10ms sind schon schnell für eine Temperaturmessung. ja. 10ms wird sicher reichen, 50ms oder 100ms in diesem Fall wohl auch. > Das muss natürlich passen. Oder du bestimmst durch Mehrfachmessung einen > Durchschnitt und hältst die Zeitkonstante des Filters kleiner. Mehrfachmessung wollte ich nach Möglichkeit vermeiden. > Abgesehen davon: Der Thermistor hat das beschriebene Problem doch nur, > wenn er z.B. frei in der Luft hängt, ohne Airflow etc. Ist er an ein > Objekt mit wesentlich größerer Wärmekapazität gut thermisch gekoppelt , > spielt die Eigenerwärmung im Sub-Milliwattbereich doch keine Rolle mehr. ja. Man muss ihn gut thermisch ankoppeln. Leider ist das nicht immer so einfach. Beliebig viel Aufwand will ich nicht treiben. Daher hatte ich den Sensor mit Klebeband oder mit einen herumgewickelten Cu-Draht so gut es geht in Kontakt mit dem Metall des Rohrs gebracht. Das ist nicht immer ideal. Da kann auch ein kleiner Luftraum zwischen Sensor und Metall entstehen. dazu kommt daß der nun aus Kostengründen angedachte 100k-Thermistor mit kleiner Glasperle leider recht träge reagiert im Vergleich zu den kleinen 10k-Thermistoren die ich früher verwendet hatte. Die waren sehr schnell aber dafür oft defekt wenn sie feucht wurden.
Der Andere schrieb: > Das wiederum bedeutet im Umkehrschluss, daß der Thermistor seine Abwärme > durch das Messen genauso gut an das Rohr los wird und der Fehler > deutlich kleiner wird. ja. Auch das ist richtig. Die Art der Anbringung ist ein wichtiger Faktor. Je schlechter der thermische Kontakt umso größer die Fehler. Es ist nicht so einfach den thermischen Kontakt bei einer Behelfsanbringung die nicht viel Zeit dauern soll und sich leicht wieder lösen lassen soll stets ideal zu halten. Je weniger Wärmekapazität der Sensor hat umso kleiner werden übergangsbedingte Fehler. Man kann empfindliche Sensoren auch mit Epoxi aufkleben. Nur sind sie dann nicht mehr leicht und heil zu entfernen. In der Industrie ist das eher egal. Da sind Sensoren oft Einwegteile. Man wirft diese danach einfach weg. Als "Bastler" will man eher sparsam umgehen (Rüstzeit und Geld) und trotzdem brauchbare Ergebnisse erzielen.
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