Hallo zusammen! Ich habe vor kurzem ein Projekt gestartet, welches eine genaue Temperaturmessung erfordert. Ich benutze eine simple Brückenschaltung und ein Picolog ADC-20. Messfühler NTC-204. Die Proben sind in einer großen, mehrfach geschachtelten Box (Styropor Aluminium Styropor)untergebracht. Bereits die erste Messung lieferte eine recht saubere Kurve mit wenig Rauschen. Allerdings dauert es sehr sehr lange, bis sich die Kurven beruhigen. Hat jemand Erfahrungen damit? Kann es sein, dass es mehr als 48 Stunden dauert, bis sich die Temperaturfluktuationen in so einer Kiste legen? Was ist besser: Die empfindlichen NTC-Sensoren mit den Zuleitungen verschrauben (kleine Lüsterklemmen) oder löten? Ich habe geschraubt, weil ich befürchte, den Sensor durch zu große Hitze zu beschädigen. Genauso bei den normalen Widerständen in der Brückenschaltung. Das sieht recht grob aus. Ich habe da nicht wirklich nützliches im Netz und der Literatur gefunden. Kleiner oder großer Erfahrungsaustausch wäre schön :-) PeterRo
Peter R. schrieb: > Ich habe vor kurzem ein Projekt gestartet, welches eine genaue > Temperaturmessung erfordert. Wie genau?
Hallo! Hab ähnliche sachen gemacht . Als Messensor allerdings den Dallas sensor mit integrierter Digitalisierung und 1 wire technik verwendet . Relative Genauigkeit 0,1 Grad . Kurze Einstellzeit . Stabile Werte .
So genau wie möglich ;-) Ich fange ja gerade erst an. Im Moment ist der ADC (20 bit) mit Differenzeingang direkt in der Mitte der Messbrücke angeschlossen. Später soll da eigentlich noch ein kleiner Messverstärker zwischengeschaltet werden. Ich taste mich bei solchen Sachen gerne stückweise voran. Ich möchte schon das Limit ausreizen. Je genauer ich messen kann, desto besser. Bin kein Elektronikprofi. Ich gehe davon aus, dass das Projekt mindestens ein halbes Jahr dauern wird. Ich poste demnächst mal eine Messkurve und berechne die aktuelle Auflösung... Habe im Moment das Problem, dass ich 5 Messdateien habe, die ich nicht zusammenfügen kann, da der Export der Daten nach Excel nicht funktioniert. Der Picolog-Recorder bietet zwar Export nach *.csv mit Komma getrennt an, aber in der deutschen Version werden die Nachkommastellen auch durch Komma und nicht durch Punkt getrennt.
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Peter R. schrieb: > Kann es sein, dass es mehr als 48 Stunden > dauert, bis sich die Temperaturfluktuationen in so einer Kiste legen? Ja. > Was ist besser: Die empfindlichen NTC-Sensoren mit den Zuleitungen > verschrauben (kleine Lüsterklemmen) oder löten? Ich habe geschraubt, > weil ich befürchte, den Sensor durch zu große Hitze zu beschädigen Löten geht sicherlich, wenn die Temperaturen unter 120 GraedC bleiben und wegen des Styropors bleiben sie es. Aber man sollte mechanischen Stress komplett fernhalten (also solide Befestigen aber gleichzeitig die Anschlüsse als federnde Zuleitung benutzen, am besten in dem sie 2 mal um 90 Grad abgeknickt werden), und man sollte die isolierte Zuleitung verdrillen. Thermospannungen reduziert man, in dem beide Kontaktstellen dieselbe Temperatzr haben, also die Kontaktstellen nahe beieinander in einer äuitemperierten Zone halten. GGf. in beiden Polaritätsrichtungen messen.
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Das Problem mit dem Übertrag nach Excel ist gelöst. Export im Picolog-Recorder als Textdatei. Dann in Excel die Textdatei öffnen und mit dem dann erscheinenden Assistenen "Tabstopp" als Trennzeichen auswählen.
Peter R. schrieb: > Ich habe vor kurzem ein Projekt gestartet, welches eine genaue > Temperaturmessung erfordert. Ich benutze eine simple Brückenschaltung > und ein Picolog ADC-20. Messfühler NTC-204. Die Proben sind in einer > großen, mehrfach geschachtelten Box (Styropor Aluminium > Styropor)untergebracht. Geht die Beschreibung nicht ein wenig genauer? Warum müssen wir immer herum rätseln was ter TO/TE eigentlich genau will????
Beitrag #5325326 wurde vom Autor gelöscht.
Der TO glaubt mit einem 20bit Wandler Genauigkeit zu gewinnen. Und wundert sich dass die Daten verrauscht sind. Wobei ein Teil des Rauschens auch anderen physikalischen Umstaenden geschuldet ist. Und ja, an Temperaturmessungen kann sich auch ein Profi vertun. Wobei man sich auch vertun kann, ohne brauchbare Ergebnisse zu bekommen. Richtig, der TO sollte mal Sinn und Zweck der Messung rueberreichen. Einfach Fluktuationen zu messen ist wenig sinnvoll.
Peter R. schrieb: > Hat jemand Erfahrungen damit? Kann es sein, dass es mehr als 48 Stunden > dauert, bis sich die Temperaturfluktuationen in so einer Kiste legen? Wenn sie sich so lange nicht legen, hast du ein Turbulenz-Problem oder fremde (non-T) Rauschartefakte. Ansonsten, frei nach Dieter H: Brauche mehr Details: - Messbereich, Genauigkeit, wieviel Rauschen? - Welchen ADC, Eingangsimpedanz? - Wie Brückenschaltung dimensioniert? - Über Eigenerwärmung/Kompensation nachgedacht? Mit PT1000 kann man durchaus mit Auflösung um mK messen, mit einem NTC würde ich das eher nicht machen. Und beim Fitten der Kurven sollte man die numerische Stabilität im Auge behalten. Ist schon vorgekommen, dass Excel ganz üble instabile Fit-Polynome ausgespuckt hat...
Herzlichen Dank für die vielen Hinweise! In diesem Forum ist ja wirlich Leben. Durch die Excel-Auswertung konnte ich nun die externe Temperaturaufnahme über die in der Box legen - und siehe da: Die Raumtemperatur schwankt um ca. 0,4 Grad und findet sich mit kleiner Verzögerung in der eigentlichen Messkurve wieder. Meine Messbox ist ungenügend isoliert bzw. hat zu wenig Masse. Ich bin dennoch ein klein wenig erfreut, dass das eigentliche Messen offenbar schon sehr gut funktioniert. Ich erkläre hier nicht den ganzen Aufbau und das eigentliche Experiment, da ich hier Forschung betreibe und nicht möchte, dass mir jemand nach mehreren Jahren Vorarbeit mit dem Ergebnis 2 Tage zuvor kommt. Da muss man schon etwas vorsichtig sein. Sorry, ich hoffe Ihr habt dafür Verständnis.
Peter R. schrieb: > Ich erkläre hier nicht den ganzen Aufbau und das eigentliche Experiment, > da ich hier Forschung betreibe und nicht möchte, dass mir jemand nach > mehreren Jahren Vorarbeit mit dem Ergebnis 2 Tage zuvor kommt. Mach Dir darüber keine Sorgen: Du bist leider 40 Jahre zu spät, da dies Experiment schon erfolgreich an der Westfälischen Wilhelms Universität Münster im Rahmen zweier Diplomarbeitne im Bereich applied physics durchgeführt und veröffentlicht wurde.
Peter R. schrieb: > Ich erkläre hier nicht den ganzen Aufbau und das eigentliche Experiment, > da ich hier Forschung betreibe und nicht möchte, dass mir jemand nach > mehreren Jahren Vorarbeit mit dem Ergebnis 2 Tage zuvor kommt. Da muss > man schon etwas vorsichtig sein. Sorry, ich hoffe Ihr habt dafür > Verständnis. Eigentlich nicht. Du willst hier Knowhow haben, also musst du auch Butter bei die Fische tun. Glaubst du ernsthaft, dass dir die akademischen Lorbeeren flöten gehen, wenn du deinen Aufbau hier dokumentierst? Was du forschst, brauchen wir nicht wissen, wenngleich der Steuerzahler auch ein Anrecht darauf hätte.
Ich betrachte so ein Forum nicht als Mittel um Know-How abzuziehen. Ich habe die von mir bereits gefundenen Lösungen (Excel-Export-Import und unzureichende Messbox) gleich gepostet. Da haben auch andere etwas davon. Bleibt die grundsätzliche Frage, welche dem Thread den Namen gab: Wie verbindet man bei Präzisionsmessungen am besten die Widerstände und Sensoren mit den anderen Bauteilen - insbesondere die Sensoren. Die Federklemmen, die ich bisher kenne, sind ganz schön dick und massig. Gibt es da etwas im Miniformat?
Andrew T. schrieb: > Mach Dir darüber keine Sorgen: > Du bist leider 40 Jahre zu spät, da dies Experiment schon erfolgreich an > der Westfälischen Wilhelms Universität Münster im Rahmen zweier > Diplomarbeitne im Bereich applied physics durchgeführt und > veröffentlicht wurde. Mmhhh, da kann einer Ferngedankenlesen - welches Experiment meinst Du?
Achtung Achtung Achtung schrieb: > Und wir nicht, welche Feder Klemmen kennst Du? Wago Mini-Klemmen z.B. Wago221
Peter R. schrieb: > Die empfindlichen NTC-Sensoren mit den Zuleitungen > verschrauben oder löten? Ich kenne da eigentlich nur Schweissen oder Löten. Thermoelemente sollten normalerweise mit Ihren Anschlussdrähten verschweisst werden und mit speziellen Steckern angeschlossen werden. NTCs nimmt man normalerweise sowieso nicht für Präzisionsmessungen, sodas die Anschlussart da ziemlich egal sein sollte. PT100 werden typischerweise verlötet (mit vier Anschlussdrähten).
Harald W. schrieb: > NTCs > nimmt man normalerweise sowieso nicht für Präzisionsmessungen ... was mir nicht ganz einleuchtet, es sei denn man möchte exakt kalibrieren. Das muss ich nicht, ich vergleiche die Proben nur. NTCs sprechen besser an, sind sehr hochohmig (geringe Leistungsaufnahme und Erwärmung) und haben eine viel größere Empfindlichkeit (Widerstandsänderung pro Kelvin). Was spricht gegen den NTC?
Wir verwenden für genauere Temperaturmessungen auch (nur) PT100 in Vierdrahtschaltung. Wir kommen auf eine absolute Genauigkeit von 0,1K (bei Verwendung eines Typ 0.1) Auflösung haben wir auf 0,01K begrenzt, weil höhere Auflösung ohnehin keinen Sinn macht. Also ich sehe NTC, PTC usw. als suboptimal an.
Peter R. schrieb: > Was spricht gegen den NTC? Ok, gegen NTCs spricht die geringe Genauigkeit (große Serienstreuung). Weil wir nicht genau wissen, worauf es Dir bei Deiner Messaufgabe ankommt, können wir auch keine exakten Lösungen anbieten. Wir wollten nur feststellen, dass NTCs für "exakte" Temperauturmessungen unüblich sind. Du willst aber nicht exakt messen, sondern nur exakt vergleichen. Das ändert natürlich die Sachlage. In diesem Fall wäre eine Brückenschaltung denkbar. Ich habe vor vielen Jahren einmal einen CO2-Sensor gebastelt, der über die Wärmeleitfähigkeit von CO2 die Konzentration gemessen hat. PT 100 in einer wheatstonschen Brückenschaltung mit Differenzverstärker. Kann man sicher ergooglen..
cassini schrieb: > PT 100 in einer wheatstonschen Brückenschaltung mit Differenzverstärker. > Kann man sicher ergooglen.. Sorry, hat er ja schon... Habs eben erst gelesen
Lieber cassini, ich benötige keine Hilfe bei der Brückenschaltung, sondern ich beabsichtige die Genauigkeit der Messungen auf die Spitze zu treiben. Ich ahne, dass ab einem gewissen Punkt die Kontaktstellen problematisch werden. Die NTC-PTC-Diskussion entstand hier so nebenbei, ist aber ja sehr interessant.
Was die Verbindungsstellen anbelangt, würde ich sie in jedem Fall löten oder schweissen. Schraubverbindungen sind in jedem Fall unzuverlässiger als Löt- oder Schweissverbindungen. Und parasitäre Thermocouples bekommst Du in allen Fällen, da macht die Verbindungstechnik keinen Unterschied. Falls Trennbarkeit gefordert ist: Wie wäre es mit einem ganz simplen Stecker? z.B. bietet LEMO speziell für Hochpräzisionsanwendungen Steckverbinder an. Zur Erhöhung der Genauigkeit: Wie sieht es denn mit der Zuverlässigkeit der NTCs aus ? Langzeitdrifts, Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse (Feuchtigkeit) usw... Dann die Länge der Zuleitungen spielt auch bei Brückenschaltung eine Rolle ggf. auf 6-Draht Messung gehen. Auch muss der thermische Kontakt des Sensors zur Probe optimiert werden Heraeus bietet einige PT100 auf Keramiksubstrat an, sind nur 2x5mm groß und lassen sich sehr gut mit dem zu messenden Teil kontaktieren. Eigenerwärmung minimieren- klar, EMV-Belange berücksichtigen sowieso. Danach könnte (müsste) man natürlich auch an der Messwertverarbeitung "drehen". D.h. nicht eine Messung machen, sondern viele und statistisch auswerten. (da gibts sicher noch mehr)
Peter R. schrieb: > Ich beabsichtige die Genauigkeit der Messungen auf die Spitze zu treiben. Das geht nur mit PT100 > Ich ahne, dass ab einem gewissen Punkt die Kontaktstellen problematisch > werden. Das dürfte das kleinste Problem sein.
Harald W. schrieb: > Thermoelemente > sollten normalerweise mit Ihren Anschlussdrähten verschweisst > werden und mit speziellen Steckern angeschlossen werden. NTCs > nimmt man normalerweise sowieso nicht für Präzisionsmessungen, > sodas die Anschlussart da ziemlich egal sein sollte Das würde ich so nicht sagen. NTC können sehr hochauflösend sein 0.001K geht, und Thermoelemente sind dagegen oft ungenau, schon bei 0.1K liegt man im Mikrowoltbereich. Und es gibt auch langzeitstabile NTC während manche thermolemente (k-Typ) keine lineare Kurve haben sondern Sprünge und Hysteresen. cassini schrieb: > Heraeus bietet einige PT100 auf Keramiksubstrat an, sind nur 2x5mm groß > und lassen sich sehr gut mit dem zu messenden Teil kontaktieren Kannst du für Präzisionsmessungen völlig vergessen, die Kearamik bringt Hysteresesprünge bis 1K. Nur drahtgewickelte Pt gehen in den 0.01K Bereich.
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Ich habe jetzt mal gerechnet. Mit einer Handvoll Widerstände und NTCs plus dem 20-bit ADC komme ich aus dem Stand auf eine Auflösung von 0,7 mK! Dabei sind zwei Digits als Fehler des ADC eingerechnet. Durch die simple Schaltung bisher sind da wenig elektronische Störquellen vorhanden. Darum ist das Signal auch so wenig verrauscht und wandert stattdessen mit der Raumtemperatur - trotz der mehrfach verschachtelten Messbox. Ich stelle fest, mein Problem ist erst einmal die Messbox. Ich kann jetzt noch die Kurven glätten und mit Berücksichtigung der zeitlichen Verzögerung die eigentliche Messkurve mit der Raumtemperatur (minus Offset) korrigieren. Mal sehen. Der Parallelwiderstand zum NTC liegt übrigens ebenfalls in der Box, damit ist die Wheatstonesche Brücke wirklich vollkommen symmetrisch aufgebaut.
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Hat jemand Erfahrung, wie weit man das treiben kann? Was passiert, wenn ich die Auflösung auf 1 microKelvin erhöhe?
Peter R. schrieb: > Ich habe jetzt mal gerechnet. Mit einer Handvoll Widerstände und NTCs > plus dem 20-bit ADC komme ich aus dem Stand auf eine Auflösung von 0,7 > mK! Dabei sind zwei Digits als Fehler des ADC eingerechnet. Was wenig hilft, wenn der NTC einen Fehler von 1K o.ä. hat.
Peter R. schrieb: > Hat jemand Erfahrung, wie weit man das treiben kann? > Was passiert, wenn ich die Auflösung auf 1 microKelvin erhöhe? Manche Profis haben 75uK geschafft https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/je200780h
Peter R. schrieb: > Hat jemand Erfahrung, wie weit man das treiben kann? Ja. > Was passiert, wenn ich die Auflösung auf 1 microKelvin erhöhe? Du bekommst a priori Nachkommastellen, die dir Genauigkeit suggerieren. Peter R. schrieb: > Ich habe jetzt mal gerechnet. Mit einer Handvoll Widerstände und NTCs > plus dem 20-bit ADC komme ich aus dem Stand auf eine Auflösung von 0,7 > mK! Dabei sind zwei Digits als Fehler des ADC eingerechnet. Ich würde das als effektive Genauigkeit stark anzweifeln, wenn du den systematischen Fehler, Drift und Fit-Polynom der Charakteristik in die Fehlerfortpflanzungsrechnung eingehen lässt. Peter R. schrieb: > wandert stattdessen mit der Raumtemperatur - trotz der mehrfach > verschachtelten Messbox. Kannst du ausschliessen, dass deine Referenz mit der RT wandert? Ein Klassiker... Es ist durchaus möglich, einen NTC so anzusteuern, dass er effektiv und eichbar im mK-Bereich auflöst, aber die Schaltung ist etwas kniffliger. Da du aber über deine Schaltung nichts verraten willst, kann man dir diesbezüglich auch nicht helfen und auch keine Aussage drüber machen, wo überall du Fehlerquellen potentiell einschleppst.
Peter R. schrieb: > Ich taste mich bei solchen Sachen gerne stückweise voran. Ich möchte > schon das Limit ausreizen. Je genauer ich messen kann, desto besser. Du musst doch irgendein Ziel für die Messgenauigkeit haben. Reichen dir x Kelvin, Millikelvin oder Mikrokelvin? "So genau wie möglich" wird irgenwann einfach nur teuer
@ Peter Rosenberg. Verringern der Temperaturdrift: Packe mal Deine Mimik in ein (gläsernes!) Dewargefäß und dieses dann in die Styro-Meßbox oder baue eine neue herum. Für schnelle Versuche geht auch (doppelseitige) rumgewickelte Blasenfolie, die hat sogar eine etwas kleinere Wärmedurchgangszahl (=Luft) als Polystyrol. Schneidkanten mit Tesafilm abdichten. Gruß - Werner
Ich habe jetzt eine "Brückenleermessung" gemacht, also einfach vier gleiche Widerstände in der Brücke und einen ganzen Tag messen (sekündlich). Die entstandene Kurve zeigt immer 0,589 mV und hat nur einzelne Ausreißer auf 0,587 mV. 0,0025 mV entspricht einem Digit. Das bedeutet, über fast 24 Stunden eine gerade Linie. Die Schraubverbindungen sind also erst einmal nicht mein Problem, solange ich andere Störeinflüsse habe. Simple, kleine Lüsterklemmen (neu) nicht zu fest und nicht zu lose angezogen sowie gereinigte Drahtenden (kratzen mit einem scharfen CutterMesser) scheinen doch ganz gut zu funktionieren. Damit könnte dieser Thread erst einmal geschlossen werden, aber vielleicht gibt es ja noch andere gute Hinweise mechanischer Art zum Thema genaues Temperaturmessen? Als nächstes ist die Messbox zu verbessern.... Herzlichen Dank noch einmal für die vielen kontruktiven Beiträge.
Peter R. schrieb: > Lieber cassini, > > ich benötige keine Hilfe bei der Brückenschaltung, sondern ich > beabsichtige die Genauigkeit der Messungen auf die Spitze zu treiben. Mit dem Datenlogger? Genauigkeit 0.2% ~2000 ppm. Ratiometrisch sollte es damit aber auch besser gehen. Stand der Dinge sind, wenn man es denn wirklich auf die Spitze treiben will, 0.017 ppm (Isotech microK 70, Auflösung 1 uK) 1). Gut Faktor 100000 besser als der ADC-20. 1) Characterisation of a selection of AC and DC resistance bridges for standard platinum resistance thermometry, Pearce et al, 2016 > Ich ahne, dass ab einem gewissen Punkt die Kontaktstellen problematisch > werden. > > Die NTC-PTC-Diskussion entstand hier so nebenbei, ist aber ja sehr > interessant. NTC kann man nehmen, kommt auf die Umgebung an... In "Low Drift, Wireless Temperature Sensor for Harsh Industrial Applications", Kulkarni, 2015 wurden u.a. div. günstige NTCs auf Langzeitstabilität bei etwa Raumtemperatur getestet. Ergebnis: Drift je nach Sensor etwa 0.5 mK/Jahr bis 11 mK/Jahr http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.1010.1132&rep=rep1&type=pdf Harald W. schrieb: > Peter R. schrieb: > >> Ich beabsichtige die Genauigkeit der Messungen auf die Spitze zu treiben. > > Das geht nur mit PT100 So pauschal, nein. PT100 oder größer bei hohen Temperaturen -> Nein, zu hohe Drift und der Shunt-Widerstand der Isolation wird zu gering bzw. der dadurch verursachte Fehler viel zu groß (PTs nach IEC/DIN bestehen zudem auch nicht aus reinem Platin...) und das ist bei solchen Messaufgaben erst der Anfang. Bleiben SPRTs mit 25.5 Ohm für die meisten Sachen und welche mit 2.5 Ohm oder 0.25 Ohm für Hochtemperaturanwendungen. Ansonsten: Mal in die oben verlinkte Master-Arbeit schauen in der NTCs verwendet werden... es kommt immer darauf an, was und wo gemessen werden soll... Edit: Die üblichen Tipps fehlen noch ;) Keithleys Low Level Measurements Handbook download.tek.com/document/LowLevelHandbook_7Ed.pdf Guide to the Realization of the ITS-90 https://www.bipm.org/utils/common/pdf/ITS-90/Guide-ITS-90-Platinum-Resistance-Thermometry.pdf
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Peter R. schrieb: > Die Schraubverbindungen sind also erst einmal nicht mein Problem, Dann probier das ganze doch noch mal mit Lötverbindungen. Ich vermute, damit wirst Du das gleiche Ergebnis erhalten. > aber vielleicht gibt es ja > noch andere gute Hinweise mechanischer Art zum Thema genaues > Temperaturmessen? Ja, genaue Temperaturmessungen macht man mit PT100 mit Vierdrahtanschluss (gelötet).
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