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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperatursensor mit Mikrocontroller in Gehäuse


Autor: Hugo K. (huka)
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Hallo,

für ein kleineres Projekt möchte ich einen BME280 von Bosch verwenden um 
die drei Werte: Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Druck zu messen. Alles 
soll in in ein schönes Gehäuse verbaut werden. Nun frage ich mich, wie 
man die Komponente am besten so platziert, dass man sie nicht sieht, 
aber entsprechende Werte natürlich nicht von der Wärme im Gehäuse 
beeinflusst werden. Gibt es das ein grundsätzliches Design, wie man 
sowas macht? Lüftungsschlitze? Im Gehäuse wird auch ein Microcontroller 
sitzen, der das ganze steuert. Also Wärme wird schonmal irgendwo 
produziert ... reichen da Lüftungsschlitze? Muss man da zusätzlich vor 
Wärme isolieren? Oder nimmt man gänzlich ein ganz anderes Modul ... 
vielleicht irgendwelche Temperaturfühler oder sowas?

Erfahrungen von euch wären da sehr hilfreich, bevor ich zwar ein 
schickes Gehäuse, aber keine brauchbaren Werte habe^^

Danke :)

Autor: imkeller (Gast)
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Gehäuse aufteilen in ''Wärme produzierende Bauteile'' und separiert 
davon die '' Messenden '' in freier Luft... Luftschlitze sinnvoll 
anbringen !

Autor: MaWin (Gast)
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Wärmesensor immer unten im Gehäuse über Lüftungsschlitzen anbringen, 
Teile die warm werden darüber durch Wand/Blech getrennt so dass keine 
Sichtverbindung besteht (Wärmestrahlung) aber die Luft im Gehäuse um die 
Wand drumrum fliessen kann. Die warme Elektronik oben erwärmt die Luft, 
die steigt auf und zieht durch Lüftungsschlitze oben ab, dadurch 
entsteht ein Unterdruck im Gehäuse und das zieht Luft aus der Kammer mit 
dem Sensor, und in die Kammer strömt Luft von aussen nach durch die 
unteren Lüftungsschlitze.
Hängt das Ding irgendwo wo die Sonne draufscheint: nochmal ein Gehäuse 
in Rohrform drumrum mit ca. 1-2cm Abstand, so stellt das Rohr das 
Gehäuse in den Schatten und eventuell sich erwärmende Luft steigt im 
Rohr auf, zieht dabei von unten frische Luft nach.
So hat es immer Schattentemp.
Eenn es noch draufregnen könnte, muss man noch mehr Aufwand treiben, 
Wetterstationshäuschen mit Lamellen.

Autor: Tobias B. (Firma: www.elpra.de) (ttobsen)
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Von Bosch gibts dazu ein paar Guidelines, da wuerde ich auf alle Faelle 
mal ein Blick reinwerfen:

https://ae-bst.resource.bosch.com/media/_tech/media/application_notes/BST-BME280-HS006.pdf

Gerade Waermequellen in der Naehe sorgen fuer lokale 
Feuchtigkeitsschwankungen und damit unbrauchbare Ergebnisse. Ebenso 
sollte der Sensor mit seinen Nachbarn nur schwach thermisch gekoppelt 
sein.

: Bearbeitet durch User
Autor: Erlang E. (erlang)
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Nimm einen anderen Sensor, der BME280 ist mist für deine Anwendung!!!

Autor: Rene K. (xdraconix)
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Erlang E. schrieb:
> Nimm einen anderen Sensor, der BME280 ist mist für deine
> Anwendung!!!

Und nun erkläre auch gleich nochmal warum... Ach ich mach es:

Auszug aus dem Datenblatt:

"Temperature measured by the internal temperature sensor. This 
temperature value depends
on the PCB temperature, sensor element self-heating and ambient 
temperature and is typically
above ambient temperature."

Zur Umgebungstemperatur Messung ist der BME280 eher sehr ungeeignet... 
Übrigens genauso wie die SHT / DHT etc. Denn die Temperatur wird nur zur 
Berechnung des Ausgleiches genutzt. Willst du die Umgebungstemperatur 
messen ist selbst ein DS18 aussagekräftiger.

Autor: olaf (Gast)
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> Zur Umgebungstemperatur Messung ist der BME280 eher sehr ungeeignet...

Man muss die Umgebungstemperatur ja sicher nicht oefter als z.B einmal 
pro Minute messen und kann den Sensor dazwischen ausschalten. Das loesst 
schon mal viele Probleme.

Allerdings ist ein externer Sensor egal welcher Art, sicherlich viel 
besser geeignet. Einfach weil man sonst bei seiner Elektronik die von 
Mawin genannten Dinge im Gehaeuse beachten muss und die Sorgen als 
Nebeneffekt dafuer das dort Insekten einziehen.

Ein anderer Loesungsansatz ist das was man in vielen Autos beobachten 
kann. einen kleinen Luefter vor dem Sensor bauen der die Umgebungsluft 
ansaugt. Allerdings kann man auch in vielen Autos beobachten das dies 
eine Murksloesung ist. :-)

Olaf

Autor: Rene K. (xdraconix)
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Wenn die Messung halt gerade nach eine Kalibrierung läuft hat er im 
Winter dann halt 20°C auf dem Thermometer.

Temperaturmessung mit einem HUM Sensor ist und bleibt Murks.

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Mach auch Schlitze in die Platine, um nicht unnötig Wärme auf den Sensor 
zu leiten.
Im angehängten Screenshot sind R6 NTC und S1 die Sensoren. IC1 ist ein 
OpAmp und dank +-15V Versorgung eine echte Wärmequelle...

Rene K. schrieb:
> Wenn die Messung halt gerade nach eine Kalibrierung läuft hat er im
> Winter dann halt 20°C auf dem Thermometer.
Scheint mir schon arg plakativ übertrieben. Bei gerade mal 
schlimmstenfalls 6mW Gesamtverbrauch...
Und zudem haben die bei Bosch schon so weit gedacht, dass sie die 
Temperaturmessung an den anfang des ablaufs gesetzt haben.

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: Rene K. (xdraconix)
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Lothar M. schrieb:
> Mach auch Schlitze in die Platine, um nicht unnötig Wärme auf den Sensor
> zu leiten.
> Im angehängten Screenshot sind R6 NTC und S1 die Sensoren. IC1 ist ein
> OpAmp und dank +-15V Versorgung eine echte Wärmequelle...
>
> Rene K. schrieb:
>> Wenn die Messung halt gerade nach eine Kalibrierung läuft hat er im
>> Winter dann halt 20°C auf dem Thermometer.
> Scheint mir schon arg plakativ übertrieben. Bei gerade mal
> schlimmstenfalls 6mW Gesamtverbrauch...


Plakativ übertrieben?! Ich weiß ja nicht wie du deine Kalibrierung 
machst aber ich muss da die Heizung einschalten. Und dann damit 
kompensieren.

> Und zudem haben die bei Bosch schon so weit gedacht, dass sie die
> Temperaturmessung an den anfang des ablaufs gesetzt haben.

Und Bosch hat sogar soweit gedacht, wie oben schon geschrieben, in ihrem 
Datenblatt zu bedenken gegeben daß der Sensor nicht für die 
Umgebungstemperatur gedacht ist:

"Temperature measured by the internal temperature sensor. This 
temperature value depends on the PCB temperature, sensor element 
self-heating and ambient temperature and is typically above ambient 
temperature."

Autor: Hugo K. (unterwegs) (Gast)
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Vielen Dank für die Tipps mit dem Gehäuse, klingt auf jeden Fall machbar 
und ich werde es mit in die Planung einfließen lassen.

Zu dem anderen Thema:

Wenn es kein BME280 wird, welcher Sensor ist denn besser für 
Umgebungstemperaturen geeignet? Am liebsten auch einen Kombisensor, den 
man zwischen 3.3V und 5V betreiben kann ... da schien mir der BME als 
geeignet, weil man eben viel gutes drüber liest und man zusätzlich Druck 
und Feuchtigkeit messen kann ...

Wenn der BME 1°C zuviel anzeigt, dann kann man doch einfach über ein 
offset nachdenken oder? Die Frage ist sowieso, was man da als Referenz 
nimmt ... bei der Feuchtigkeit zum Beispiel zeigt mir ein DHT11 
grundsätzlich 20% weniger Feuchtigkeit an, als meine Wetterstation, die 
direkt danebn steht ... ich denke mal, selbst ein drittes Gerät wird 
noch mal etwas ganz anderes anzeigen ...

Wie "eicht" man sowas für zuhause? Ein paar % Luftfeuchtigkeit 
Abweichung mag noch nicht so schlimm sein, aber ein bis zwei Grad 
Temperaturunterschied entscheidet ja irgendwie über 10% mehr oder 
weniger Heizkosten im Jahr ... um das mal aufs Thema Heimautomatisierung 
zu übertragen.

Bin für Tipps und Erfahrungen dazu sehr dankbar

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Hugo K. (unterwegs) schrieb:
> Wenn der BME 1°C zuviel anzeigt, dann kann man doch einfach über ein
> offset nachdenken oder?
Da würde ich mir gar keinen Kopf drüber machen. In Luft ist das doch 
sowieso die Temperatur von 5cm "nebenan". Ob du also 19°C oder 21°C 
misst, ist eigentlich völlig egal...

Rene K. schrieb:
> Ich weiß ja nicht wie du deine Kalibrierung machst aber ich muss da die
> Heizung einschalten.
Welche Heizung denn?
Wie auch immer: wenn ich die Heizung einschalte, dann mache ich eben 
keine Temperaturmessung. Oder erwarte eben nicht, dass die mir die 
"Umgebungstemperatur" zurückgibt.

> Zur Umgebungstemperatur Messung ist der BME280 eher sehr ungeeignet...
Natürlich misst der nicht die "Umgebungstemperatur", sondern die 
Platinentemperatur. Aber hier geht es ja genau darum, dass die beiden 
nicht allzu viel voneinander abweichen...

Hugo K. (unterwegs) schrieb:
> aber ein bis zwei Grad Temperaturunterschied entscheidet ja irgendwie
> über 10% mehr oder weniger Heizkosten im Jahr ... um das mal aufs Thema
> Heimautomatisierung zu übertragen.
Ja, aber dabei kommt es eben in keinster Weise auf die absolute 
Temperatur an, sondern eben nur auf "mehr" oder "weniger".

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: MaWin (Gast)
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Hugo K. (unterwegs) schrieb:
> Wie "eicht" man sowas für zuhause

Luftfeuchte-Flüssigkeiten.
https://www.s-elabor.de/k00002.html

Hugo K. (unterwegs) schrieb:
> Wenn es kein BME280 wird, welcher Sensor ist denn besser für
> Umgebungstemperaturen geeignet?

Also ich verwende einen SHT75 und der zeigt sehr genau an: er ist 
nämlich die meiste Zeit AUS schon um Batterie zu sparen und daher KALT 
(heizen kann man ihn auch wen mal die Werte unplausibel sein sollten 
wegen Durchfeuchtung).

Beim DS1820 ist mit aufgefallen dass die Strahlungswärme nebenstehender 
eigentlich kaltet Elektronik +1.5 brachte.

Autor: Marten Morten (Gast)
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Wenn du draußen messen willst, dann ist der Klassiker eine 
Thermometerhütte https://de.wikipedia.org/wiki/Thermometerh%C3%BCtte

Die kann man selber bauen (Lamellentüren 
http://www.dreis-tiefenbach-wetter.de/html/huettenbau.html oder 
Lüftungsgitter 
http://www.wetter1230.at/index.htm?http://www.wetter1230.at/wetterhuette.htm 
vom Baumarkt, etc.). Vom DWD gab es mal eine Bauanleitung für eine große 
Hütte (http://www.met.fu-berlin.de/~stefan/huette.html)

Autor: Hugo K. (unterwegs) (Gast)
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Draussen wird eher nicht gemessen ... ich möchte eine möglichst 
umfangreiche Messstation für den Innenbereich etablieren ... IoT und so 
... allerdings ist so ein angesprochener SH75 mit 35EUR nun auch nicht 
wirklich ein Schnäppchen. Das wird zwar auch seinen Grund haben, aber da 
nehme ich lieber die Abweichung in Kauf, denn auf mehrere Räume 
gerechnet wird das ganze sonst ziemlich teuer ...

Autor: A. K. (prx)
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SHT11 bei TME: 13€.

Autor: Hugo K. (unterwegs) (Gast)
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Interessant, dass sowas bei Conrad dann gleich mal 20 EUR mehr kostet 
... ist Conrad sooo viel teurer? Ist mir bisher nie so aufgefallen ...

Autor: A. K. (prx)
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SHT71 bei TME: 32€. Jeweils zzgl Steuer.

Frag mich nicht nach der Logik dahinter.
Der 71 ist ja bloss der 11 auf Platine.

Wenns auch die SHT2x Serie tut: Die kosten viel weniger, haben aber ein 
DFN Gehäuse.

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Autor: SummSumm (Gast)
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Wegen Heizen:
Die Heizung läuft im Normalbetrieb doch überhaupt nicht.
Also warum sollte man so einen Sensor nicht auch ganz normal als 
Temperatursensor verwenden können?

Autor: Rene K. (xdraconix)
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Lothar M. schrieb:
> Welche Heizung denn?

Richtig, gebe ich dir nun vollkommen recht. Der BME280 hat nicht mal 
eine Heizung, somit ja nicht mal wirklich selbst kalibrier fähig.

Autor: Erlang E. (erlang)
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Der BME280 ist auch für die Luftfeuchte mist. Gibt im Internet 
haufenweise berichte dazu. Ich hatte hier mit verschiedenen BME280 
teilweise immense Abweichungen (ja, auch im forced mode). Der 680er soll 
besser sein, aber halt auch deutlich teurer.

Versuche mich jetzt mit dem HTU und dem SHT, damit scheinen die Werte 
deutlich besser zu passen...

: Bearbeitet durch User
Autor: Erlang E. (erlang)
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Hier nochmal ein Vergleich mit ein paar mehr Datenpunkten...

Autor: 900ss D. (900ss)
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Erlang E. schrieb:
> Der BME280 ist auch für die Luftfeuchte mist

Kann ich bestätigen. Ich habe 3 China Sensoren und einen von Watterott. 
Bei Watterott hatte ich mich vorher erkundigt, ob original 
Bosch-Sensoren verwendet werden. Das wurde bestätigt.
Alle Bosch Sensoren zeigten 6-7% weniger an als die Vergleichssensoren. 
Ein SHT75, ein Si7121 und ein Sensortag von TI. Die letzten 3 genannten 
stimmten immer überein +-1%. Die BME280 zeigten jeweils 6-7% weniger an.
Ich habe auch den Source von Bosch verwndet um die Sensoren auszulesen. 
Immer das gleiche. Auch in einer NaCl-Lösung im geschlossenen Gefäß 
zeigten die BME280 69/70%, alle anderen 75/76% bei 23°C an.

Keine Ahnung weshalb die Bosch-Sensoren so abweichen. Temperatur und 
Luftdruck passt super.

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Autor: Erlang E. (erlang)
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900ss D. schrieb:
> Keine Ahnung weshalb die Bosch-Sensoren so abweichen.

Ja, das ist wirklich komisch. Habe allerhand dazu recherchiert und 
diverse Versuche (Verschiedene Lieferanten, Spannungsversorgung, Code, 
Plattform, Kalibrierung, Bake) durchgeführt. Am Ende sind die BME den 
Aufwand meiner Meinung nach nicht wert und ich würde empfehlen, lieber 
andere zu verwenden.

Wobei mich auch sehr interessiere würde, was Bosch da versaut hat...

Autor: Hdudzevdjfd (Gast)
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Wer sagt eigentlich, dass nicht alle anderen Sensoren falsch liegen und 
nur die von Bosch genau sind?

Autor: 900ss D. (900ss)
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Weil es eher unwahrscheinlich ist. Stimmt nicht ausgeschlossen.
Mit NaCl kann man eine definierte Feuchtigkeit herstellen in einem 
geschlossenen Gefäß. Das habe ich gemacht. Der Bosch lag daneben, die 3 
anderen nicht.

Autor: Erlang E. (erlang)
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Hdudzevdjfd schrieb:
> Wer sagt eigentlich, dass nicht alle anderen Sensoren falsch liegen und
> nur die von Bosch genau sind?

Ja, das sollte man natürlich bedenken. Generell ist dieses Sensoren 
gegen Sensoren testen immer unzulänglich. Aber mit ausreichend großer 
Stichprobe kann man schon nen Trend erkennen.

900ss D. schrieb:
> Mit NaCl kann man eine definierte Feuchtigkeit herstellen in einem
> geschlossenen Gefäß.

Das ist der einzig sichere Weg. Habe das ebenfalls mit den gleichen 
Ergebnissen wie 900ss gemacht.

Weiterhin ist das Internet voll von berichten und Problemen mit den BME 
Sensoren. Irgendwas ist da bei Bosch schief gelaufen...

Autor: Erlang E. (erlang)
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Auch doof ist, das der BME die Luftfeuchter eher zu unterschätzen 
scheint. Gerade wenn man Wohnklima / Schimmelvermeidung untersuchen 
will, wird man in falsche Sicherheit gewiegt...

Autor: 900ss D. (900ss)
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Für den BME280 ist im Datenblatt eine Reconditioning Prozedur 
beschrieben. Hab ich auch gemacht mit einem. Es hat sich überhaupt 
nichts geändert.

Autor: imkeller (Gast)
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China_Bosch ist nicht unbedingt BOSCH

Autor: 900ss D. (900ss)
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Ja deshalb hatte ich mich bei Watterott ja extra erkundigt (siehe oben). 
Auch der Sensor zeigt zu wenig an. Genauso, wie die aus China.

Autor: Erlang E. (erlang)
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900ss D. schrieb:
> Es hat sich überhaupt
> nichts geändert.

Same here...

imkeller schrieb:
> China_Bosch ist nicht unbedingt BOSCH

Ja klar, das ist natürlich zu bedenken. Ich habe aber auch Sensoren von 
Adafruit und Sparkfun dabei gehabt. Klar, auch das können Fälschungen 
sein.

Aber die anderen erwähnten Sensortypen funktionieren auch aus China 
scheinbar bestens...

Autor: Erlang E. (erlang)
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Wobei ich erwähnen muss, dass einer von meinen 8 BME Sensoren 
zuverlässige Werte liefert. (der kam von AliExpress)

Autor: 900ss D. (900ss)
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Ich kaufe ihn dir ab :)

Autor: Erlang E. (erlang)
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900ss D. schrieb:
> Ich kaufe ihn dir ab :)

Haha, den gebe ich nie wieder her ;-)

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