Hallo, ich möchte mit Hilfe von NTC eine Temperatur in einem Prozess messen, die stark variiert (120-240 °C).Ausgewertet wird über ein Arduino. Ich habe noch mehrere NTC 3950 100 kΩ rumliegen und habe einfach mal einen 470 Ohm Vorwiderstand eingebaut (entspricht dem NTC bei 200°C). Bei diesen 200°C habe ich jetzt natürlich eine gute Genauigkeit, darunter ist diese aber deutlich geringer. Auch finde ich es schade, dass ich die Temperatur zu Beginn überhaupt nicht präzise messen kann (20-50°C), da werden mir dann oft -273,15°C angezeigt, da der Vorwiderstand da natürlich kaum eine Relevanz mehr hat und fast die gesamte Spannung am NTC abfällt. Ich hatte mir überlegt ein Netzwerk mit jeweils anderen Vorwiderständen einzusetzen und dann im entsprechenden Temperaturbereich auf den richtigen Vorwiderstand zurückzugreifen. Aber ideal ist das ja auch nicht gerade. Würde es sich empfehlen, auf einen NTC zurückzugreifen, dessen Widerstandswert je nach Temperatur nicht so starke Veränderungen aufweist, wie mein jetziger? Wie lösen das denn z.B. 3D-Drucker? Denn soweit ich weiß, können diese nahezu immer eine recht gute Angabe liefern, verbaut sind aber glaub ich ähnliche NTC. Danke schon mal. Gruß, MS
Dann würde ich an deiner Stelle schauen, welchen Vorwiderstand die 3D-Leute benutzen. Vermutlich keinen 200 Ohm. Bereichsspreizung geht wie von dir vermutet.
MS schrieb: > auf einen NTC zurückzugreifen, > dessen Widerstandswert je nach Temperatur nicht so starke Veränderungen > aufweist Ja, optimal wäre ein NTC der seinen Widerstand Garnicht verändert! (SCNR)
Ein normaler NTC geht mit Glueck auf 150 Grad. Es mag welche mit Glas drum geben, die hoeher gehen. Ich wuerd eher ein Thermoelement einsetzen. Was sind die Genauigkeitsanforderunegn ? Und welche Aufloesung sollte es sein ?
Max M. schrieb: > Ja, optimal wäre ein NTC der seinen Widerstand Garnicht verändert! Ich kriege mich vor Lachen gar nicht mehr ein. Der war gut. Jetzt ist G. schrieb: > Was sind die Genauigkeitsanforderunegn ? Und welche Aufloesung sollte es > sein ? +- Messbereich s.o. und Auflösung ca. 1°C im schlechtesten Fall wäre schön. Es muss nicht super genau sein, aber die jetzige Lösung ist irgendwie unschön.
KTY84 können den Temperaturbereich ab aber die Absolutgenauigkeit ist nicht besonders.
MS schrieb: > +- Messbereich s.o. und Auflösung ca. 1°C im schlechtesten Fall wäre > schön. Das sind schon ganz ordentliche Ansprüche! Nimm Pt1000.
Die NTC-Kennlinie kann man relativ einfach linearisieren, mit einem Vorwiderstand und einem Parallelwiderstand. Suche mal danach, es wurde viel dazu geschrieben. Für schnelle Temperaturerfassung braucht man kleine NTC-Pillen. Kann man z.B. an der beheizten Fixierwalze eines Kopierers oder Laserdruckers finden. Als Schutzrohr ist ein Schmelzpunktröhrchen wegen der kleinen Masse gut geeignet. Gruß - Werner
hinz schrieb: > Das sind schon ganz ordentliche Ansprüche! Dessen war ich mir nicht bewusst :D Werner H. schrieb: > Die NTC-Kennlinie kann man relativ einfach linearisieren, mit > einem > Vorwiderstand und einem Parallelwiderstand. > Suche mal danach, es wurde viel dazu geschrieben. > > Für schnelle Temperaturerfassung braucht man kleine NTC-Pillen. > Kann man z.B. an der beheizten Fixierwalze eines Kopierers oder > Laserdruckers finden. Als Schutzrohr ist ein Schmelzpunktröhrchen wegen > der kleinen Masse gut geeignet. Alles klar, dann mal ich mich mal ans Recherchieren. Danke soweit
Jetzt ist G. schrieb: > Ein normaler NTC geht mit Glueck auf 150 Grad. Quatsch. > Es mag welche mit Glas > drum geben, die hoeher gehen. Beispielsweise.
NTC Kennlinien werden zu hoeheren Temperaturen nichtliearer, um es grob zu nennen.
* Widerstand zu Temperatur umrechnung in software, warum soll man das ueberhaupt in HW machen ? * Wenn ich es gut erinnere, kann man mit Arduino den ADC ueber 5V bereich ODER 1V bereich benutzen. So kannst du schon bei hohere temperature faktor 5 besser messen * Benutze mehrere ADC samples oder running average um hoehere ADC resolution zu bekommen * Mach dir ein Excel sheet zum berechnen/testen und ein gefuehl zu bekommen was in deinen fall der optimalen pullup ist.
Ein NTC ist auf jeder skala und jedem Bereich nictlinear. Aber trotzdem mathematisch sehr gut beschrieben. Eine kleine Rechnung mit einer Exponentialfunktion macht das gut. Ich verwende jeweils die EPCOS B57861 S103 F40, ein kleiner Epoxytropfen mit 2mm durchmesser. Der hat eine Genauigkeit von 1%. Und kostet um die 1.70 Euro.
Jetzt ist G. schrieb: > Der hat > eine Genauigkeit von 1%. Und kostet um die 1.70 Euro. ... Und kann nur bis 155 grad benutzt werden
Dieter W. schrieb: > KTY84 können den Temperaturbereich ab aber die Absolutgenauigkeit > ist > nicht besonders. und sind zudem keine NTC, sondern PTC. Restbestände kann man noch gelegentlich kaufen.
MS schrieb: > Ich > habe noch mehrere NTC 3950 100 kΩ rumliegen und habe einfach mal einen > 470 Ohm Vorwiderstand eingebaut Statt Widerstand eine Konstantstromquelle ala LM334 nehmen? MfG Klaus
Ein Konstantstromquelle ist immer schlechter wie ein Referenzwiderstand. Denn die hat noch ein Eigenverhalten, das ein Referenzwiderstand nicht hat. Der Widerstandsteiler aus NTC & Referenzwiderstand with ratiometrisch gespiesen. Bei NTC's hat man den Vorteil, keine 4 Leitermessung zu benoetigen. Die Kabel haben einen verschwindend kleinen Beitrag zum Widerstand.
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Jetzt ist G. schrieb: > Ein Konstantstromquelle ist immer schlechter wie ein Referenzwiderstand. Die Stromquelle beinhaltet doch zwangsläufig einen Referenzwiderstand. Zudem hat eine Stromspeisung den Vorteil, dass die Ausgangsspannung sich linear mit dem Widerstand ändert.
si dioden strecke in jedem transistor ist ausreichend genau genug...
> Zudem hat eine Stromspeisung den Vorteil, dass die Ausgangsspannung sich
linear mit dem Widerstand ändert.
Das bringt exakt gar nichts. Denn rechnen muss man sowieso. Man hat
einfach einen OpAmp mehr verbraten.
Jetzt ist G. schrieb: > Man hat > einfach einen OpAmp mehr verbraten. Und zusätzliche Fehler drin. Offsetfehlerdrift, Nichtideales Verhalten des OPs, ...
Der Andere schrieb: > Jetzt ist G. schrieb: >> Man hat >> einfach einen OpAmp mehr verbraten. > > Und zusätzliche Fehler drin. > Offsetfehlerdrift, Nichtideales Verhalten des OPs, ... Ähm, ihr wollt mir nun bei einer Messung mit einem ADC im Arduino erzählen, dass man da keinen OP nehmen kann dessen Fehler um Größenordnungen kleiner sind als die des ADC? Rechne das doch mal vor. Zudem ist die Schaltung super simpel. Ein OP und ein Widerstand.
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Bearbeitet durch User
Jetzt ist G. schrieb: > Und noch simpler ist... kein OpAmp und ein Widerstand. Pffft... Das stimmt natürlich :) Hat es mal jemand durchgerechnet womit man die besseren Ergebnisse erzielen kann? Spannungsteiler oder Stromquelle? Man ist durch den ADC ja schon relativ begrenzt.
Jetzt ist G. schrieb: > Bei wie vielen Bit ? Denn man kann den AVR auch mit 13 bit laufenlassen Das Ding hat so schon +/-2LSB Accuracy und 0.5LSB INL. Da kannst Du das Rauschen vielleicht noch etwas drücken, aber genauer wird es auch nicht.
Philipp C. schrieb: > Hat es mal jemand durchgerechnet womit man die besseren Ergebnisse > erzielen kann? Spannungsteiler oder Stromquelle? Mit ner Stromquelle ist die Auflösung über den ganzen Bereich gleich groß, beim Spannungsteiler drängelt sich das an einem Ende. MS schrieb: > Auch finde ich es schade, dass ich die > Temperatur zu Beginn überhaupt nicht präzise messen kann (20-50°C), da > werden mir dann oft -273,15°C angezeigt, da der Vorwiderstand da > natürlich kaum eine Relevanz mehr hat und fast die gesamte Spannung am > NTC abfällt. MfG Klaus
Klaus schrieb: > Mit ner Stromquelle ist die Auflösung über den ganzen Bereich gleich > groß, beim Spannungsteiler drängelt sich das an einem Ende. Ja, allerdings ist der NTC auch nicht-linear.
Philipp C. schrieb: > Ja, allerdings ist der NTC auch nicht-linear. Na dann schau dir mal die Spannungskurve bei einem variablen Widerstand mit festem Vorwiderstand an. Dagegen ist ein NTC ein Muster an Linearität. MfG Klaus
Klaus schrieb: > Na dann schau dir mal die Spannungskurve bei einem variablen Widerstand > mit festem Vorwiderstand an. Dagegen ist ein NTC ein Muster an > Linearität. Die Frage war ja, ob man bei geschickt gewähltem Vorwiderstand hier ggf. etwas gewinnen kann.
Angehängte Dateien:
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Kennlinienvergleich.png
30 KB
Klaus schrieb: > Na dann schau dir mal die Spannungskurve bei einem variablen Widerstand > mit festem Vorwiderstand an. Ok, ist hiermit geschehen (siehe Anhang). Beide Kurven gelten für einen NTC mit den oben genannten nominellen Parametern (100kOhm bei 25°C, B=3950K über den betrachteten Temperaturbereich). Die x-Achse zeigt die Temperatur in K (400K-520K entsprechen ungefähr dem oben genannten Messbereich 120°C-240°C). Die y-Achse zeigt die Ausgangsspannung in V. Links hängt der NTC an einer Konstantstromquelle von 1,3mA. Der Strom wurde so gewählt, dass der volle Spannungsbereich abgedeckt wird (ohne zu berücksichtigen, dass die Stromquelle kaum bis an die Versorgung ran arbeiten wird). Man bekommt die typische, exponentiell fallende NTC-Kennlinie. Bei 120°C (~400 K) ist die Kurve rund 16 so steil wie bei 240°C (~520K), dementsprechend varriert die Auflösung um diesen Faktor 16. (Zwischen -120mV/K und -7mV/K). Rechts ist die Kurve für einen Spannungsteiler aus NTC und einem fixen 800Ohm Widerstand gezeigt. Der Spannungsbereich ist zwar nicht ganz so gut ausgenutzt wie bei der Konstantstromquelle. Dafür ist die Kennlinie wesentlich linearer, die Auflösung wesentlich gleichmäßiger (zwischen 23mV/K in der Mitte des Messbereichs und 16mV/K an den Rändern). Wenn man aber wirklich nicht nur den Bereich von 120°C bis 240°C abdecken sondern auch schon bei 20°C einen vernünftigen Wert haben möchte, würde ich mich der oben schon gemachten Empfehlung anschließen, einen PTC-Thermistor zu verwenden (z.B. den von Hinz empfohlenen Pt1000).
Achim S. schrieb: > Wenn man aber wirklich nicht nur den Bereich von 120°C bis 240°C > abdecken sondern auch schon bei 20°C einen vernünftigen Wert haben > möchte, würde ich mich der oben schon gemachten Empfehlung anschließen, > einen PTC-Thermistor zu verwenden (z.B. den von Hinz empfohlenen > Pt1000). Und dafür gibts dann den MAX31865, auch schon fertig aufgebaut beim Freundlichen.
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