Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kennlinie unbekannter Temperatursensoren


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von Philipp G. (geiserp01)


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Ich habe in meinem Auto zwei nachgerüstete Anzeigen welche mir die 
Differenz zwischen der Temperatur Turbo Ausgang / Ladeluftkühler Ausgang 
anzeigen; die zweite zeigt das Delta (t) Lufteingang / Temperatur im 
Plenum an.

Es handelt sich um kommerzielle Produkte aus dem Flugzeugbereich von 
Davtron Avionics. Die haben eine zeitlang auch automotive gebaut.

Bei den Anzeigen handelt es sich um simple LED digit anzeigen, die 
Differenz wird default angezeigt, mit einem Schalter kann man dann 
zwischen in und out wählen - zu simpel das Ganze.

Ich möchte die gesamte Displayunit tauschen und gleich ein LCD 
spendieren welche alle Werte anzeigt, ohne die nervigen Schalter. Das 
baue ich mit einem ATmega328. Nur die Sensoren verwende ich weiter.

Die Frage ist nun, und deshalb habe ich auch bewusst nicht in der KFZ 
Ecke gepostet, wie bekomme ich die Kennlinie raus?

Technische Angaben der Sensoren gibt es nur diese hier:

https://www.davtron.com/cmsAdmin/uploads/307CD-307-21-PROBE.pdf

Erstmal rausfinden, ob es sich um NTC oder PTC handelt. Aber 
komischerweise haben die Dinger Polarität, hänge ich sie verkehrt herum 
an zeigt das Display nichts mehr an -> (keiner der beiden Anschlüsse der 
Sensoren hängt an GND)

Wie gehe ich vor? Widerstand bei 20°C messen, dann bei 99°C messen 
(siedendes Wasser), und die Differenz messen und das ganze als Tabelle 
im uC hinterlegen oder habt ihr best practices für sowas?

Kennt jemand diesen Sensor? Im PDF ist 'Analog Devices' angegeben.

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von Einhart P. (einhart)


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Aber lesen kannst du ;-) steht im Klartext im PDF: AD590KH

: Bearbeitet durch User
von Olaf (Gast)


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> Die Frage ist nun, und deshalb habe ich auch bewusst nicht in der KFZ
> Ecke gepostet, wie bekomme ich die Kennlinie raus?

> Technische Angaben der Sensoren gibt es nur diese hier:

Natuerlich kann man die Kennlinie rausfinden indem man mehrere Punkte 
misst und dann die Funktion bildet. Wenn man ein bisschen Erfahrung hat 
reichen sogar ein 1-2Messpunkte und ein bisschen raten.

Aber in deinem Fall muss man doch nur lesen koennen. In deinem 
Datenblatt steht eindeutig AD590 drin. Tip das mal bei Google ein und 
alle deine Fragen sind beantwortet.

Olaf

von Philipp G. (geiserp01)


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Wer lesen kann. Ich bin doof.

https://www.mouser.ch/datasheet/2/609/AD590-877169.pdf

Sind wir schon einen Schritt weiter, der verhält sich weitgehend linear. 
Problem solved.

Bitte ab Page 10:

Kann/darf ich diesen wie einen 'normalen' NTC an den Uc Eingang (5V mit 
Teiler) hängen oder wie soll ich vorgehen?

von Micha (Gast)


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Philipp G. schrieb:
> Kann/darf ich diesen wie einen 'normalen' NTC an den Uc Eingang (5V mit
> Teiler) hängen oder wie soll ich vorgehen?

Lies das Datenblatt :)

von Jens M. (schuchkleisser)


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Eine stabilisierte Versorgung und ein Bürdewiderstand, an dem der ADC 
eine ihm genehme Spannung messen kann, das wär mein Vorschlag.

5V reichen dem Chip, wenn bei Tmax max. 1V abfällt sollte man voll im 
linearen Bereich des Sensors bleiben.
Bei 150° sind das etwa 423µA, 2k2 sollte gut gehen.

: Bearbeitet durch User
von Philipp G. (geiserp01)


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Dann gehe ich so vor, nur 5 anstatt der 7V:

von Jens M. (schuchkleisser)


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Sieht soweit gut aus.
1mV/K ist aber evtl. "schräg".
Ich würde den ADC-Bereich voll ausnutzen und evtl. mittels schräger 
Werte für den R so einstellen, das 1 digit z.B. 0,5° ist.

von Philipp G. (geiserp01)


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Jens M. schrieb:
> Sieht soweit gut aus.
> 1mV/K ist aber evtl. "schräg".
> Ich würde den ADC-Bereich voll ausnutzen und evtl. mittels schräger
> Werte für den R so einstellen, das 1 digit z.B. 0,5° ist.

Wie meinst Du das? Anstatt den 1K Widerstand 1.2K?

von MaWin (Gast)


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Jens M. schrieb:
> Sieht soweit gut aus.
> 1mV/K ist aber evtl. "schräg

Na ja, ab 0 Kelvin messen zu können ist nicht minder "schräg" und nur 
der grenzenlosen Faulheit geschuldet, nicht mal einen OpAmp spendieren 
zu wollen, um den Messbereich des AD590 auf den Messbereich des ADC zu 
spreizen.
Ja, man muss wohl nicht auflösender als 1GradC werden, aber Störungen 
beim Wandler sind i.A. grösser als 1 bit.

von Philipp G. (geiserp01)


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MaWin schrieb:
> Na ja, ab 0 Kelvin messen zu können ist nicht minder "schräg" und nur
> der grenzenlosen Faulheit geschuldet, nicht mal einen OpAmp spendieren
> zu wollen, um den Messbereich des AD590 auf den Messbereich des ADC zu
> spreizen.
> Ja, man muss wohl nicht auflösender als 1GradC werden, aber Störungen
> beim Wandler sind i.A. grösser als 1 bit.

Wäre tatsächlich zu schön wenn der Ladeluftkühler auf 0K abkühlen 
könnte, nur da bin ich in der Praxis etwas weit weg.

von Datenblatt (Gast)


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Die Kennlinie ist ja im Datenblatt das du verlinkt hast gegeben. Unten 
rechts steht ELECTRICAL OUTPUT 1 MICROAMP /°K -> uA/K. Das ist deine 
Kennlinie.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Philipp G. schrieb:
> Wie meinst Du das? Anstatt den 1K Widerstand 1.2K?

Ich würde wie gesagt den Bereich des ADC möglichst ausreizen.
0-100°C sind 273-373µA, an 1k entsprechend 273-373mV.

Der 328 hat zum Glück eine 1,1V Referenz, so das er ca. 1,075mV pro 
Digit messen kann.
Der Bereich 0-100°C wird dann mit etwa 93 Stufen abgedeckt, Auflösung 
also weniger als 1°. Unschön.

Umax ist allerdings 423mV (150°C), der ADC kann also normal nicht über 
394 ausgeben. Was schlecht zu 150°C oder 423K passt.

Wenn der Sensor nun mit 2k Ballast betrieben wird, ist 1K = 1µA = 2mV, 
damit dürfte die Auflösung in den Bereich 0,5° kommen.

Besser wäre es, 2150 Ohm zu nehmen mit der internen Referenz, dadurch 
ergibt sich 423K = 423µA = 909mV, was 846 counts sind: 1 count = 0,5K.
Also einfach (ADC-546)/2 = Temp in °C
Wenn du magst, kannst du ja noch ein ",0" bzw. ",5" anhängen, je nach 
dem kleinsten Bit.

Wobei die interne Ref stark verschieden ist (nicht schwankt, aber Chip 
zu Chip streuts).
1-1,2V ist spezifiziert.
Das würde im o.g. Fall bedeuten, das dein Thermometer für 150° irgendwas 
zwischen 775 und 930 Counts anzeigt, also 114-192°.

Evtl. sollte man eine ICL8069 o.ä. als Referenz benutzen, zusammen mit 
2400 Ohm passt das wieder für 0,5°.
Streuung da deutlich besser: 1,2-1,25V, entspr. 867-832 counts entspr. 
143-160°.
Den Rest muss man jeweils wohl mit einem Poti am Ballast feinabstimmen.

@MaWin
Einen OP einzutüdeln, kann man machen, aber wenn man es einfach haben 
kann und 0,5° Auflösung reichen, ist man so einfacher dran.

: Bearbeitet durch User
von Philipp G. (geiserp01)


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Also AREF auf 1.1V stellen und mit dem 2.15k Teiler Widerstand an 1.1V 
hängen?

Sorry, stehe grad auf dem Schlauch :(

von Jens M. (schuchkleisser)


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ARef auf die internen 1,1V stellen und den Sensor mit 5V versorgen und 
mit 2k15 abschließen.

Aufgrund der Streuung der 1,1V-Referenz ist der Messwert da aber recht 
wahrscheinlich recht weit von der Realität entfernt.
Ein 2k Widerstand und in Reihe ein Poti mit 470R zum justieren des 
Sensors könnte angebracht sein.

von Der Andere (Gast)


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Philipp G. schrieb:
> Wäre tatsächlich zu schön wenn der Ladeluftkühler auf 0K abkühlen
> könnte,

Nö, da wäre dein Motor innerhalb kürzester Zeit Schrott

von Philipp G. (geiserp01)


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Jens M. schrieb:
> Aufgrund der Streuung der 1,1V-Referenz ist der Messwert da aber recht
> wahrscheinlich recht weit von der Realität entfernt.
> Ein 2k Widerstand und in Reihe ein Poti mit 470R zum justieren des
> Sensors könnte angebracht sein.

Du meinst das so (Bild)? Sorry, habe nur mspaint da ;)

: Bearbeitet durch User
von Daniel B. (dbuergin)


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Der Andere schrieb:
> Philipp G. schrieb:
>> Wäre tatsächlich zu schön wenn der Ladeluftkühler auf 0K abkühlen
>> könnte,
>
> Nö, da wäre dein Motor innerhalb kürzester Zeit Schrott

Und nicht nur der Motor :-)

von Jens M. (schuchkleisser)


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Ja, so würde ich das versuchen.

Vielleicht erstmal fliegend zusammenbasteln mit einem Arduino und 
fliegendem Sensor um mal zu sehen wie es mit der Abstimmbarkeit und 
Notwendigkeit aussieht.
So Potis sind auch als 10-Gang-Version erhältlich, mit Getriebe drin, 
die sind ganz fein einzustellen. Kann aber sein, das hier ein simples 
270°-Poti reicht.

von Philipp G. (geiserp01)


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Jens M. schrieb:
> Vielleicht erstmal fliegend zusammenbasteln mit einem Arduino und
> fliegendem Sensor um mal zu sehen wie es mit der Abstimmbarkeit und
> Notwendigkeit aussieht.
> So Potis sind auch als 10-Gang-Version erhältlich, mit Getriebe drin,
> die sind ganz fein einzustellen. Kann aber sein, das hier ein simples
> 270°-Poti reicht.

Ich werde einen Trimmer nehmen.

Wie sieht es eigentlich mit der Genauigkeit aus, wenn es im Innenraum im 
Sommer plötzlich 50°C heiss ist, in Bezug auf Poti und Widerstand?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Philipp G. schrieb:
>
> Wie sieht es eigentlich mit der Genauigkeit aus, wenn es im Innenraum im
> Sommer plötzlich 50°C heiss ist, in Bezug auf Poti und Widerstand?

Die Genauigkeit leidet. Im Idealfall verwendet man nur einen 
Festwiderstand (oder eine Kombination daraus) - denn die gibt es auch 
mit niedrigem TK = hoher Temperaturstabilität. Bei Potis ist die Auswahl 
in dieser Hinsicht deutlich eingeschränkt.

Wenn man abgleichen muß, kann man erst ein Poti einbauen, abgleichen und 
dann das Poti ausbauen und durch einen Festwiderstand ersetzen.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Der widerstand hat ~20ppm/K, wenn er ein Metallschichtwiderstand ist.
Ein Poti etwas mehr, so 100ppm oder so.

Ist m.E. kein Problem, ich denke der ADC bzw. seine Referenz wird 
ähnlich danebengehen.
Auf jeden ist der Fehler deutlich unter der 0,5°-Auflösung.

Beim Poti ist das Problem eher Vibration, und allgemein 
Feuchtigkeit/Schmutz.

von Phil (Gast)


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Die interne Referenz hat ja schon nur ne Genauigkeit von  +/-10prozent.
Dazu der Fehler von  +/-2LSB vom Adc...

Und je nachdem welcher dieser AD590 Sensoren das ist kommen direkt 
nochmal +/-10grad dazu.

Da gibt's also interessantere Einflüsse als n TK vom Widerstand

von Philipp G. (geiserp01)


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Phil schrieb:
> Die interne Referenz hat ja schon nur ne Genauigkeit von  +/-10prozent.

Quelle? Steht das so im DB?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Philipp G. schrieb:
> Phil schrieb:
>> Die interne Referenz hat ja schon nur ne Genauigkeit von  +/-10prozent.
>
> Quelle? Steht das so im DB?

Das ist die Serienstreuung. Da das IC in einem "digitalen" Prozeß 
hergestellt wird, haben analoge Komponenten eine etwas größere Streuung 
als bei Prozesssen, die für analoge IC optimiert sind. Thermisch und 
zeitlich ist die Referenz dann aber wieder stabil.

Da du ja ohnehin einen Trimmer am Bürdewiderstand für die AD590 
anbringen willst, kannst du die Serienstreuung der Referenzspannung da 
gleich mit abgleichen. Oder alternativ in Software. Dann kannst du den 
Trimmer gleich ganz weglassen.

von Philipp G. (geiserp01)


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Alles klar, damit habe ich alle nötigen Informationen erhalten.

Vielen Dank an alle.

von Phil (Gast)


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Die interne Referenz hat auch nen Temperaturdrift.
Der wird aber nichtmal angegeben oder hab ich das übersehen?

von Jens M. (schuchkleisser)


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Für eine Softwareskalierung ist da m.E. zuwenig Fleisch.
Die Auflösung ist schon so nur 0,5°/digit, wenn man das noch von 0,45 
bis 0,55 skalieren muss, wird man sicherlich sehen, das es in der 
Anzeige ab und an springt.
Da kann man dann sehen das beim warmlaufen 50-51-53-54-55-56-58° stehen, 
stärkt nicht wirklich das Vertrauen, wenn man nie auf 52 oder 57 kommt, 
egal wie langsam man das versucht.

Mit dem Poti kann man am einfachsten 1:1 anzeigen lassen und weiß das es 
stimmt.
Oder man muss große Geschütze auffahren und via OP erst den Offset 
wegmachen und dann hochskalieren, so das -20 bis 100° auf 10 bit 
abgebildet werden.
Ich denke das es nicht so viele Leute gibt, die das "KFZ-stabil" bauen 
können. Ich selbst auch nicht.

Philipp G. schrieb:
> Quelle? Steht das so im DB?

Yep, das steht drin. Min 1V, typ. 1,1V, max 1,2V.

Phil schrieb:
> Der wird aber nichtmal angegeben oder hab ich das übersehen?

Sieht so aus als wäre da nix. Im Grunde muss man froh sein das es eine 
Referenz gibt, meist wird sich ja auf die Versorgung bezogen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Phil schrieb:
> Die interne Referenz hat auch nen Temperaturdrift.
> Der wird aber nichtmal angegeben oder hab ich das übersehen?

Die Temperaturdrift der Gandgap-Referenz ist nicht spezifiziert.
Die Temperaturdrift der BOD Schaltschwelle hingegen schon. Und da
die BOD die Bandgap als Referenz nutzt ...

von Phil (Gast)


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Ahh doch.
Gibt ein Diagramm.
Sind ca. 10mV über TemperaturBereich -40 bis 85°C

von Hermann W. (hermannw)


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Ich weiß nicht, ob das schon einer geschrieben hat, weil ich nicht alles 
gelesen habe. Der Bereich des Sensors lässt sich leicht genau auf den 
Bereich des ADC anpassen, wenn man den Widerstand am Sensor an eine 
negative Spannung hängt. Damit ist die größt mögliche Auflösung 
erreicht. Wenn die neg. Spannung nicht vorhanden ist, kann man sie mit 
einer Ladungspumpe erzeugen.
Ich setze statt des AD590 den LM234 ein. Er braucht zwar einen 
Widerstand zur Stromeinstellung, aber er kostet nur ca. 1/20. Der 
25°-Wert ist auch nicht so genau, aber man muss sowieso kalibrieren.

Die Schaltung ist für beide Sensoren identisch (siehe Bild). Man wählt 
den Lastwiderstand so, dass der gewünschte Temperaturbereich die Vref 
des ADC ergibt. Z.B. bei 100°C und 1,1V ergeben sich mit den 1µA/° 11k. 
Die neg. Spannung ergibt sich aus dem Wert für 0°Kelvin. Das sind also 
273°C*1µA*11k= -3,003V. Das verschiebt sich, wenn die untere Temperatur 
nicht 0°C ist.
Da sowieso kalibriert wird, muss die Spannung und der Widerstand nicht 
so exakt sein, sie müssen nur stabil sein. Es verschiebt sich dann nur 
etwas der Messbereich. Der Vorteil dieser Sensoren ist, dass man die 
Kalibrierung bei jeder zufälligen Temperatur an nur diesem einen Punkt 
machen kann, da der 2. Kalibrierpunkt die 0°Kelvin ist. Und das ist 
genau die neg. Spannung.

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