Mehrere PT100 auslesen (25 Stück im Raum verteilt ca 15meter Stecke)

Gewünschte Genauigkeit und Auflösung?

https://de.aliexpress.com/item/4-channel-PT100-temperature-acquisition-module-thermal-resistance-acquisition-module-Modbus-protocol-standard-RS485-232/32807072031.html

Ja es sind ca 20 bis 25 PT100 das variiert ein bisschen. Die PT100 
können nicht gegen andere ausgetauscht werden, da Sie fest in den 
Geräten verbaut sind :/

Die Idee mit der Reihenschaltung ist garnicht so schlecht. Aber mir fiel 
gerade auch noch das Szenario ein das nicht immer alle Geräte Plätze 
belegt sind so das auch in der Kette mal ein PT100 fehlen könnte :/

Jeweils ein kleiner µC mit ADC pro Sensor die alle über ein sehr 
langsames SPI die Daten und eine Kennung durch schieben könnte ich mir 
vorstellen.

Soweit ich es verstanden habe möchtest du 20-25 Temperatursensoren 
verteilen und die Messwerte anzeigen.

Hier ein paar Gedanken von meiner Seite.
Mehrere PT100 mit langen Anschlüssen sinnvoll auszulesen, ist ein 
schönes akademisches Projekt. Jedoch bekommt man viele Probleme durch 
Kabelwiderstände, Rauschen auf der Leitung durch Elektrosmog, u.ä..

Ich würde eher zur Auswertung am Sensor tendieren.
Je nach gewünschtem Bastelaufwand, kann man an ein oder mehrere Nahe 
PT100 einen Mikrocontroller hängen oder eben eine integrierte 
Fertiglösung z.B. ds18b20 (fertig kalibriert, One-Wire, billig direkt 
aus China) nehmen.

Kleine Idee um langen Kabelsalat zu vermeiden:
Nimm ein paar ESP8266 mit jeweils ein oder mehreren Temperatursensoren, 
dann läuft die Kommunikation schön über WLAN. Zur anzeige könnte man 
dann das Display weglassen und ein Webinterface nutzen.
Das hört sich evtl. nach einen riesigen Overkill an, ist aber gar nicht 
so teuer und aufwändig wie man zuerst denkt.

Dirk B. schrieb:
> Suchst du ein fertiges Produkt, oder willst du basteln.
>
> Welchen Temperaturbereich möchtestdu erfassen.
> Mit welcher Genauigkeit?

Ich würde gerne selber Basteln.
Der Temperaturbereich beträgt ca. -150C° bis ca +50C°


Der PT100 ist leider ein Muss der ist in dem Gerät schon verbaut :/

Tobi schrieb:
> Der PT100 ist leider ein Muss der ist in dem Gerät schon verbaut

Seltsames Konzept - Stand der Technik ist ein Anschluss des Geräts zur 
Vernetzung, z.B. CAN oder Ethernet, und die Temperaturdaten werden 
digital übertragen, mit anderen Daten zusammen.

Ist aber offensichtlich nicht mehr zu ändern, aber irgendwie muss ja der 
Pt100 nach aussen kommen, wahrscheinlich über einen Stecker (was sonst). 
Mit etwas Geschick und einem brauchbaren Plan könnte man die Elektronik 
Pt100->Bus im Steckergehäuse unterbringen.

Georg

Michael B. schrieb:
> Bei -150 GradC, klar, und dann möglichst noch elektrisch auf -25 GradC
> hochheizen damit er auch funktioniert.

Das könnte schon funktionieren der PT100 wird über einen Steckkontakt 
nach Außen geführt von dort könnte ich das Signalabgreifen

H.Joachim S. schrieb:
> Aber von -50° kommt man sicher
> nicht bis -150° runter.

Ketzerische Idee: 40 Ohm vor den Pt100 schalten, transferiert -150 -> 
-50. Nachher umrechnen.

Georg

pegel schrieb:
> Jeweils ein kleiner µC mit ADC pro Sensor die alle über ein sehr
> langsames SPI die Daten und eine Kennung durch schieben könnte ich mir
> vorstellen.

Christopher J. schrieb:

> Alternativ würde sich da RS485, z.B. mit Modbus als Protokoll anbieten.


+ Konstantstromquelle
z.B.:
https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/PSSI2021SAY.pdf

Für den analogen Teil z.B.:

http://c.51hei.com/a/a/d/615923327322.jpg

Der digitale Teil ist dann entsprechend flexibel.

Harald W. schrieb:
> Tobi schrieb:
>
>> der PT100 wird über einen Steckkontakt
>> nach Außen geführt von dort könnte ich das Signalabgreifen
>
> Vierpolig?
> Es fehlt noch die Angabe über die gewünschte Genauigkeit.
> Es sollte Dir bewusst sein, das eine Temperaturänderung
> von 1° eine Widerstandsänderung von weniger als 4 Promille
> ergibt. Da braucht man schon eine recht präzise Elektronik
> zur Aswertung.

Lese die AN1154 von Microchip 
(ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00001154B.pdf) und dann weißt 
Du, das es vollkommen ausreichend ist einen temperaturstabilen 
Widerstand zu haben, den Rest macht ein preiswerter DeltaSigmawandler, 
ein uC und einfache SW. BTDT.

Das ist - btw - auf der Fläche einer größeren Briefmarke machbar, inkl 
Schutzschaltung, Spannungsregler und Lötpunkten für die 
Kabelanschlüsse....

MiWi

https://de.aliexpress.com/item/MAX31865-PT100-PT1000-RTD-to-Digital-Converter-Board-Temperature-Thermocouple-Sensor-Amplifier-BModule-For-Arduino/32819499669.html

https://de.aliexpress.com/item/MAX31865-PT100-PT1000-RTD-to-Digital-Converter-Board-Temperature-Thermocouple-Sensor-Amplifier-BModule-For-Arduino/32819499669.html

Ich würde jedem PT100 so einen Konverter spendieren und die dann digital 
abfragen.

Mein Vorschlag:
In moderater Umgebung nahe des Sensors eine Ausleseelektronik auf Basis 
eines LTC2440 mit entsprechend präzisem Referenzwiderstand 
(ratiometrische Messung) spendieren.
Der LTC2440 hat eine SPI-Schnittstelle, an die man entweder einen µC mit 
Funkmodul (wurde ja schon vorgeschlagen) oder aber einen SPI --> diff. 
SPI Baustein spendieren kann, um die Messdaten über einige Meter Kabel 
zu einem Empfangsgerät zu führen. In letzterem Fall auf der 
Empfängerseite dann wieder einen diff. SPI --> SPI Baustein und einen 
Multiplexer für die ChipSelect-Leitungen + µC vorsehen, der die Sensoren 
nacheinander abfragt und diese Daten zum Anzeigegerät weiterreicht.

-branadic-

Ein Board mit LTC2440 kostet >50 Euro und braucht noch zusätzliche 
Hardware, der MAX31865 ist extra für PT100 designt hat ebenfalls SPI und 
ein Board kostet in China 4-5 USD, der Preisunterschied schlägt bei 
20-25 PT100 schon zu Buche.

Hannse schrieb:
> ist extra für PT100 designt

Sorry, wenn Ihr so vielen verschieden Geräten messen wollt, wie sieht es 
da mit der Masseleitung aus? Fließen da rein zufällig ein paar störende 
Ausgleichsströme?

Hannse schrieb:
> Ein Board mit LTC2440 kostet >50 Euro und braucht noch zusätzliche
> Hardware, der MAX31865 ist extra für PT100 designt hat ebenfalls SPI und
> ein Board kostet in China 4-5 USD, der Preisunterschied schlägt bei
> 20-25 PT100 schon zu Buche.

Dafür ist auch deutlich mehr Performance zu erwarten. Ein Auszug aus dem 
MAX31865:
• 15-Bit ADC Resolution; Nominal Temperature
• Resolution 0.03125NC (Varies Due to RTD Nonlin-
earity)

Mit einem LTC2440 und entsprechendem PT100 sind durchaus 0,02°C 
Genauigkeit über den komplett geforderten Temperaturbereich drin. Aber 
zu Auflösung und Genauigkeit hat sich der TE ja noch nicht geäußert.
Nur weil etwas in China billig zu bekommen ist, heißt das nicht, dass es 
die beste Lösung ist. Es soll Leute und Firmen geben, die die 
Wertschöpfung und das KnowHow lieber im eigenen Haus haben, statt 
fertige Lösungen zuzukaufen, die sie einfach nur durchreichen.

-branadic-

branadic schrieb:
> Mit einem LTC2440 und entsprechendem PT100 sind durchaus 0,02°C
> Genauigkeit über den komplett geforderten Temperaturbereich drin.

Muha, muhaha, muhahaha!

0.02K? Auflösung vielleicht, aber nicht Genauigkeit.

Guten Morgen,
vielen Dank erstmal für das tollte Brainstorming =)
ja es wird ein Experimentalaufbau in der Firma.
Ich werde jetzt am Wochenende mit einem Test aufbau starten so wie du 
ihn beschrieben hast, mit Multiplexer und Meßgerät an einer Stelle beim 
Microcontroller.

Falk B. schrieb:
> Wenn gleich intelligente Sensoren + Bus die modernere Variante ist, so
> ist bei gerade mal 15m Ausdehnung der klassische Ansatz mit zentraler
> Verdrahtung + Multiplexer + Meßgerät deutlich einfacher. Man braucht nur
> einfaches, 4pol Kabel für die Vierdrahtmessung. Fertig. Und da von
> -150-50°C die Rede ist, ist das wahrscheinlich KEIN Bastelprojekt
> sondern irgend ein Experimentalaufbau im akademischen Umfeld. Da würde
> ich als Projektverantworlicher KEINE Bastellösungen ranlassen.


Der Zweite Test wird mit dem MAX31865 sein Das würde ja Bedeuten das an 
jedem Geräte der MAX hängt und alle Datenleitungen von Ihm zum µC 
geführt werden. Wenn ich das Richtig überflogen habe läuft die 
Kommunikation über SPI. Ist es da überhaupt möglich ~20 SPI Devices an 
einen SPI Port zu hängen ?


branadic schrieb:
> In moderater Umgebung nahe des Sensors eine Ausleseelektronik auf Basis
> eines LTC2440 mit entsprechend präzisem Referenzwiderstand
> (ratiometrische Messung) spendieren.

Das LTC Board scheidet preislich leider aus.


Vielleicht könnte jemand mit Erfahrung mir mitteilen ob (und wie) das 
mit dem mehreren SPI´s funktioniert könnte.

Viele Grüße
Tobi

Tobi schrieb:
> Vielleicht könnte jemand mit Erfahrung mir mitteilen ob (und wie) das
> mit dem mehreren SPI´s funktioniert könnte.

Theoretisch geht das, musst halt jeden Chip über einen extra CS 
selektieren oder einen Adressdecoder verwenden.

Praktisch wird Dir die Kabelkapazität bei der Leitungslänge den Bus 
ordentlich ausbremsen. Leider steht im Datenblatt nicht, was für eine 
kapazitive Last der Chip erlaubt. Eventuell brauchst Du für jeden Chip 
einen Buffer für MISO und auf Empfängerseite Buffer für MOSI und SCK.

Karl schrieb:
> branadic schrieb:
>> Mit einem LTC2440 und entsprechendem PT100 sind durchaus 0,02°C
>> Genauigkeit über den komplett geforderten Temperaturbereich drin.
>
> Muha, muhaha, muhahaha!
>
> 0.02K? Auflösung vielleicht, aber nicht Genauigkeit.

Ach Karl...

wenn Du Dir nur ein bischen das verwendete Messprinzip und die von mir 
verlinkte AN angeschaut und auch verstanden hättest... dann wäre Dir 
aufgefallen, das damit quasi der gesamte fehlerbehaftete Analogkrempel 
nicht mehr benötigt wird... und der Rest eine ratiometrische Messung 
ist. iaW - ja, es geht - auf der analogen Seite erschreckend einfach und 
digital mit den magischen Möglichkeiten einer nicht einmal besonders 
cleveren SW.

MiWi

Falk B. schrieb:
> Du hast dann ein Kabel mit 3 Signalleitungen und 20 Chip Select.
> Machbar, aber albern.

Nachdem MISO und Co. jeweils unidirektional sind, kann man da leicht 
Leitungstreiber unterbringen, z.B. RS485-Treiber

Falk B. schrieb:
>>Vielleicht könnte jemand mit Erfahrung mir mitteilen ob (und wie) das
>>mit dem mehreren SPI´s funktioniert könnte.
>
> Du hast dann ein Kabel mit 3 Signalleitungen und 20 Chip Select.
> Machbar, aber albern.

Man kann die auch in Reihe schalten! Dann brauchts keine 20 CS.

bingo schrieb:
> Nachdem MISO und Co. jeweils unidirektional sind, kann man da leicht
> Leitungstreiber unterbringen, z.B. RS485-Treiber

Kann man.


Aber ich versteh die Bastelei nicht. Ist der TE denn 1€ Jobber?

Ich habe Bedenken, mehrere PT-100 in einer Kette abzufragen. Bei jeder 
Messtelle gibt es kleine Übergangswiderstände, die auch bei 
4-Leiter-Messung nicht 100% ausgegelichen werden können und die addieren 
sich! Mir wäre bei einer rein digitalen Übertragung auf der Strecke 
wohler als bei einer analogen.

MiWi schrieb:
> wenn Du Dir nur ein bischen das verwendete Messprinzip und die von mir
> verlinkte AN angeschaut und auch verstanden hättest...

Ach MiWi, wenn Du nur ein wenig Praxisbezug hättest, dann wüßtest Du 
dass das mit dem Meßprinzip gar nichts zu tun hast.

Bei 0.02K musst Du schon Klimmzüge machen um die Eigenerwärmung in den 
Griff zu bekommen, von so Dreckeffekten wie aproximierte 
Kennlinienkrümmung (wieviele Stellen hat Dein Polynom?), Alterung, 
Reinheit des Platins... ganz abgesehen.

0.02K sind bei 0°C eine Änderung von 7.7mohm an 100ohm. Das entspricht 
der Parallelschaltung eines 1.2Mohm-Widerstandes zu einem 
100ohm-Widerstand, nur um die Größenordnung für die Elektroniker hier 
mal deutlich zu machen.

7.7mohm an 100ohm sind 77ppm. Ein Präzisionswiderstand mit 0.1% hat 
1000ppm. Ok, kann man abgleichen. Bei einem TK von 25ppm/K muss die 
Messschaltung auf 3K konstant gehalten werden. Ok, kann man machen.

Aber wie kalibrierst Du die Schaltung, wenn die Temperaturgradienten in 
Deinem Medium schon größer als 0.02K sind?

Theoretisch ist das alles schön, praktisch ist der 24-bit-ADC Dein 
kleinstes Problem.

bingo schrieb:
> Ich habe Bedenken, mehrere PT-100 in einer Kette abzufragen.

Das war nicht gemeint. Schau dir mal den Wikipediaartikel zu SPI an.

Karl schrieb:
> Muha, muhaha, muhahaha!
>
> 0.02K? Auflösung vielleicht, aber nicht Genauigkeit.

Nein, Genauigkeit! Ein solches kommerzielles System liegt nämlich mit 
Kalibrierprotokoll auf meinem Tisch.

-branadic-

H.Joachim S. schrieb:
> Falls digitale Übertragung: das schreit förmlich nach CAN, doch keine
> SPI für sowas. 20x die gleiche Platine. Mit Dip-Schaltern einstellbare
> ID, da kann man sogar auf allen die gleiche Software ohne irgendwelche
> Konfigurationsfaxen laufen lassen, 4adrige Leitung für alles.
> Ein Analog-IC und ein LPC11Cxx, jede Messtelle plappert einfach vor sich
> hin, kein Protokollkram wie für RS485 nötig. Ein PC ist zusätzlich
> schnell und problemlos an den Bus angeschlossen oder auch ein Raspberry,
> wie auch immer.

Wenn es CPS  IoT  I4.0 werden soll, dann sollte man gleich 
weiterdenken und sich Gedanken über die Systemarchitektur insgesamt 
machen. Da tauchen dann so Schlagwörter wie OPCUA, iolink und iolink 
wireless, 6LoPan etc., Maschine Learning und Cloud-Lösungen, Gateway 
auf...
Neben CAN gibt es noch weitere mögliche Schnittstellen und Protokolle: 
CANOpen, RS485/Modbus, die alle heute bereits Industrielösungen sind. 
Leider hat sich bisher noch kein Standard etabliert und so findet man in 
jeder Firma firmeneigene Defacto-Standards.
Man kann sich einfach mal Inspirationen bei den ganzen öffentlichen 
Projekten der AiF, des BMBF, des BMWi etc. holen, wie Firmen und 
Institute Gesamtlösungen entwickeln, auf die man im Zweifelsfall auch 
zurückgreifen kann, ohne alles neu zu entwickeln oder viel Geld in 
kommerzielle Lösungen der großen Player zu stecken. Einige dieser 
Lösungen sind sogar OpenSource.

-branadic-

Falk B. schrieb:
>>Ich habe Bedenken, mehrere PT-100 in einer Kette abzufragen.
> Welche Kette? Man schließt jeden Sensor per 4-Leiter Kabel an einen 25:1
> MUX an und hat dahinter EIN Meßgerät. Fertig.

das sind 80-100 Leitungen bis zum MUX, ok, macht richtig Spass.



H.Joachim S. schrieb:
> hin, kein Protokollkram wie für RS485 nötig.

RS-485 ist übrigens kein Protokoll, sonderm beschreibt nur die Hardware.

MiWi schrieb:
> und der Rest eine ratiometrische Messung
> ist

Und wie kalibrierst du die Pt100 auf 0,02 Kelvin? Mit Eiswürfeln aus dem 
Kühlschrank und einem Topf kochendes Wasser?

Georg

georg schrieb:
> MiWi schrieb:
>> und der Rest eine ratiometrische Messung
>> ist
>
> Und wie kalibrierst du die Pt100 auf 0,02 Kelvin? Mit Eiswürfeln aus dem
> Kühlschrank und einem Topf kochendes Wasser?
>
> Georg

Ganz normal: Man geht in ein entsprechend ausgerüstetes Labor und macht 
das dann...  kostet halt, aber so ist das...

Warum fragst Du?

MiWi

MiWi schrieb:
> Ganz normal: Man geht in ein entsprechend ausgerüstetes Labor und macht
> das dann...  kostet halt, aber so ist das...
>
> Warum fragst Du?

Weil hier im Forum immer wieder behauptet wird, man könnte mit 
Bastlermitteln problemlos eine Genauigkeit(!) von Millikelvin erreichen. 
Da frage ich doch lieber noch mal nach. Du hast dich zunächst ja nur 
dazu geäussert, wie du den Widerstand eines Pt100 genau messen kannst 
(das bezweifle ich nicht), aber das ist nicht die Aufgabe, gemessen 
werden soll die Temperatur.

Georg

Wie wäre es mit One-Wire-ADCs, z.B. diesem hier:

https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/data-converters/analog-to-digital-converters/DS2450.html

Bis zu 4 Spannungsteiler mit Pt100 könnten an jeweils einen ADC 
angeschlossen werden, die ihrerseits parallel am Bus hängen, man käme 
dann mit 2 Leitungen aus. Da der Widerstand der Pt100 allerdings ehr 
niedrig ist, bräuchte man voraussichtlich noch eine dritte Leitung, um 
die Spannungsteiler mit Strom zu versorgen. Da hier aber nur DC mit 
nahezu konstantem Strom fliesst, sollte es keine Probleme mit 
Kabelkapazitäten etc. geben.

Mike schrieb:
> 
https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/data-converters/analog-to-digital-converters/DS2450.html

This product is No Longer Available.

georg schrieb:
> Und wie kalibrierst du die Pt100 auf 0,02 Kelvin? Mit Eiswürfeln aus dem
> Kühlschrank und einem Topf kochendes Wasser?

Man geht in ein Labor, dass entsprechende Referenzpunkt z.B. in Form von 
Triple-Zellen hat. Und eine solche Temperaturkalibrierung ist 
erstaunlich günstig, deutlich gnstiger als ein Multimeter zur 
Herstellerkalibrierung zu schicken, egal ob Keithley/Tektronix, 
Keysight, Prema oder ... ich war selbst erstaunt, nur um die 100€ für 6 
Messpunkte, sinnvoll entlang der Einsatztemperatur verteilt.

Dirk B. schrieb:
> Tobi schrieb:
>> Der PT100 ist leider ein Muss der ist in dem Gerät schon verbaut :/
>
> Da ist dann nichts mehr mit kalibrieren.

Ich wäre erstaunt, wenn sich die Sensoren nicht zum Kalibrieren ausbauen 
oder bei Defekt austauschen ließen. Man kann sich aber auch wirklich 
Probleme machen, wo überhaupt keine sind.

-branadic-

Henrik V. schrieb:
> Schau mal ob Du eine Prema mit Scanner schießen kannst, da ist dann
> alles drin.
> Da Temperaturen ja meist nicht soo dynamisch sind (häufig reicht ein
> Wert pro Minute) reicht ein gutes Messsytem und ein Scanner/Mux. Dann
> sind Erweiterungen auch einfach.
>
> Kollege hat gerade eine ASL F900 angerollt, aber der sucht die mK :)
>
> Gruß Henrik

Wenn sie nicht so schwer zu bekommen wären, dann hätte ich auch ein 
Prema 5017 SC (eingebauter Scanner/Multiplexer) empfohlen. In 
Vierleitertechnik kann man damit tatsächlich 20x PT100 auslesen und über 
die RS232 auslesen, im Zweifel mit einem einfachen Terminalprogramm, 
ohne auch nur einen einzigen Befehl zu senden, denn das Gerät sendet die 
Werte bereits von allein.
Leider sind diese Geräte nicht so leicht zu bekommen und man braucht 
viel Glück. Glücklich schätzen darf sich derjenige, der eines dieser 
Geräte besitzt.

-branadic-

Egon N. schrieb:
> Bei dem Preis, den der Chinese verlangt denkt man gar nicht über einen
> Selbstbau nach, denn das wäre Quatsch.

Das ist eine Consumer-Einstellung mit Null Innovationskraft, mit Null 
Wertschöpfung und mit Null Wissenszuwachs. Damit kommt man sicherlich 
kurzfristig über die Runden, aber langfristig sicherlich nicht sehr 
weit.
Was machst du im Servicefall, wenn Schadens- und Ersatzansprüche fällig 
werden?
Mit einer solchen Einstellung braucht es gar keine Leute mehr, die sich 
für Elektronik interessieren, denn da gibt es ja schon fertige Lösungen 
aus China, es braucht nur noch Konsumenten. Also kannst du dein Hobby 
doch auch gleich aufgeben, denn für das was du machst gibt es bestimmt 
schon eine fertige Lösung aus China, die du kaufen kannst.

-branadic-

Wer 500.000€ braucht um hier eine Lösung zu schaffen, der hat vermutlich 
seinen Beruf verfehlt.

Jetzt gestehst du also schon 300€ für eine kommerziell verfügbare Lösung 
zu, kommt diese Lösung immer noch aus China? Wieviele Kanäle kann man 
damit auslesen? Ist diese Lösung dann schon kalibriert?

Und wieviel gestehst du der Lösung zu, wenn man Wert auf "Supportkram" 
legt?
Gibt es diese Lösung immer noch auf Aliexpress?

-branadic-

Egon N. schrieb:
> Da haste Siemens:
>
> 
https://www.softwerk.at/siemens-simatic-s7-300-sm-331-8ae-thermo-4ae-pt100-ex-bereich-6es7331-7sf00-0ab0-3789.htm
>
> Dazu noch ne Steuerung mit Ethernet oder so einem Geschmarri, fertig,
> sind wir irgendwo bei 1-2k€. Billiger kannst du das ZUVERLÄSSIG
> FUNKTIONIEREND nciht entwickeln. Wenn doch betreibst du
> Selbstausbeutung.

Ah, jetzt auch noch ein Konsument ohne Moral, nicht schlecht.

-branadic-