Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Weller RT Lötspitze / Auswertung / Linearisierung


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von Ghost R. (ghostrider1911)


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Guten Morgen,

ich habe vor eine Lötstation für den Weller RT zu bauen.

Ja ich weiß, es gibt einige die das schon gemacht haben.

Trotzdem habe ich einige Fragen dazu die ich mir leider nicht selbst 
beantworten konnte.

- Ist der Thermosensor in der Lötspitze wirklich ein Typ-D ?

Das ist ja schon sehr exotisch. Über diese Art von Thermoelementen 
findet man im Netz wirklich reichlich wenig. Ich habe eigentlich nur 
eine Tabelle gefunden, und wenn diese von den Werten her stimmt ist der 
Sensor alles andere als Linear. - 
https://pentronic.se/media/51071/table-WRe3-25(D).pdf

Bei einem Typ-K Standart Thermoelment könnte man die Nicht-linearität 
noch vernachlässigen (zumindest für eine Lötkolbensteuerung)


- Wie könnte man die Linearisierung anständig hinbekommen ?

Würdet ihr das lieber über eine Lookup Table machen oder über die 
Polynomfunktion?

Diese mit einem µC berechnen zu lassen wird doch vergleichsweise 
Zeitaufwändig werden denke ich.. (Es soll ein Atmega328 eingesetzt 
werden)

Ich hoffe der ein oder andere hier hatte schon Erfahrungen damit gemacht 
und kann mir hier eventuell ein bisschen auf die Sprünge helfen ;)


Mit freundlichen Grüßen

von Wolfgang (Gast)


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Ghost R. schrieb:
> Diese mit einem µC berechnen zu lassen wird doch vergleichsweise
> Zeitaufwändig werden denke ich.. (Es soll ein Atmega328 eingesetzt
> werden)

In der Zeit, die dein Lötkolben braucht, um auf 100°C aufzugeheizen, hat 
dein ATmega mindestens tausend mal den Zielwert auf den Sollwert vom 
Temperaturfühler umgerechnet. Danach wird er sich nur noch langweilen.

Eigentlich reicht es sogar, den Sollwert vom Sensor nur einmal zu 
berechnen, wenn eine neue Solltemperatur festgelegt wird.

von Ghost R. (ghostrider1911)


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Nunja, da magst du wohl recht haben.

Gut, die RT Spitzen sind vergleichsweise schon sauschnell, angeblich 5 
Sekunden von Raumtemperatur auf 400°C, aber das muss ich selbst erst 
noch testen.

Wie ich die Regelung grob machen werde, habe ich mir schon überlegt das 
ist auch garnicht soo das Problem.

Das Problem liegt wie erwähnt eher in der korrekten Auswertung des 
Thermoelements und er Linearisierung, hierfür hab ich noch keine 
konkreten Hinweise gefunden.

von Manfred (Gast)


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Ghost R. schrieb:
> Gut, die RT Spitzen sind vergleichsweise schon sauschnell, angeblich 5
> Sekunden von Raumtemperatur auf 400°C, aber das muss ich selbst erst
> noch testen.

Nach ein paar Sekunden an 12Volt ist die kaputt, Vorsicht beim Testen!

> Wie ich die Regelung grob machen werde, habe ich mir schon überlegt das
> ist auch garnicht soo das Problem.

Das Thermoelement kann nur gelesen werden, wenn die Heizung aus ist, es 
ist nicht getrennt.

Suche im Internet nach "Martin Kumm Lötkolben", das ist der Vater aller 
Bastelkolben und seine detaillierte Beschreibung ist auffindbar. Ich 
habe seinen Meßverstärker abgemalt.

> Das Problem liegt wie erwähnt eher in der korrekten Auswertung des
> Thermoelements und er Linearisierung,

Linearisiert werden muß garnichts, die etwa 16µV/K sind im 
Arbeitsbereich linear. Bei 450°C bekomme ich 7mV. Ich verstärke das 
Signal um etwa 150 und messe gegen die interne Referenz eines AT328, das 
sollte weniger Offsetfehler geben als auf 5V zu gehen.

In der Auswertung ziehe ich einfach 22 Grad ab, ob ich 3 oder 7 oder gar 
10 Grad daneben liege, ist ohne praktische Bedeutung. Im originalen 
Weller-Griff sitzt ein KTY82, der die Umgebungstemperatur messen soll.

von Ghost R. (ghostrider1911)


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Danke für deine Antwort Manfred!

Das die Lötspitze sich relativ schnell erhitzt habe ich bereits gelesen 
und passe dementsprechend auch gut auf ;)

Die Dokumentationen von Martin Kumm habe ich gelesen, aber zum 
Thermoelement usw. wird nicht viel erwähnt.

Zum Thema Linearisierung: Warscheinlich hast du recht, denn der 
Arbeitsbereich beträgt eigentlich ja nur so 150°C
(300-450 ca), was er darunter misst ist eigentlich irrelevant, alles 
darüber hält er sowieso nicht dauerhaft aus denke ich mal.

Gut, die Umgebungstemperatur zu messen halte ich schon für übertrieben, 
es sind ja höchstens 10°C unterschied , wer lötet schon bei 10°C ...

Was mir schon aufgefallen ist und womit ich nicht gerechnet hätte:

Bei der Standart PWM Frequenz vom Arduino fiept die Lötspitze.

Auch bei anderen Frequenzen hört man sie fiepen, aber es wird einiges 
leiser so das es nicht stört.

Es hat also scheinbar doch einen Sinn warum Weller die aufwändigen 
Nullpunktschalter verwendet.

Nunja, ich habe bereits einen kleinen Versuchsaufbau gemacht und eine 
provisorische Regelung geschrieben, ist sicherlich nicht das Gelbe vom 
Ei, aber um die Funktion zu testen reicht es allemal.

Bemerkung am Rande: Das angezeigte ist natürlich nicht der Temperatur 
Wert, sonder der ADC Roh Wert.

In diesem Aufbau hab ich einen ADS1115 im differenziellen Modus 
verwendet, mit einem Gain von 8. Ich denke so kann ich mir eventuell 
eine Aufwändige und relativ teure OP-Amp Schaltung sparen, die ADS1115 
haben eine ausreichend gute Auflösung und kosten aus Fernost unter 
1,50€, fertig auf einer schönen Platine.

Ausserdem kann ich hier gleich 2 Lötkolben ranhängen, (4 Eingänge / 2 = 
2 Differenzielle Eingänge)

Die Temperatur wird über Taster ganz einfach eingestellt, kein Schnick 
Schnack. Angezeigt werden soll es über ein 1,3" OLED Display.

Was haltet ihr von meiner Grundsätzlichen Idee?


https://www.youtube.com/watch?v=uiRskIF5Oa8&feature=youtu.be

von Manfred (Gast)


Angehängte Dateien:

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Ghost R. schrieb:
> Die Dokumentationen von Martin Kumm habe ich gelesen, aber zum
> Thermoelement usw. wird nicht viel erwähnt.

Mit etwas Sucherei findet man den Originalartikel aus der Funkamatuer 
7/2014 im Internet. Ich stelle ihn hier nicht rein, um dem 
Forumsbetreiber Streit (Copyright) zu ersparen.

Auszug: "In den RT-Lötspitzen dient ein Thermoelement als 
Temperatursensor, für das ich einen Temperaturkoeffizienten von etwa 16 
µV /K ermittelt habe. Der erforderliche Spannungsmessbereich liegt daher 
zwischen etwa 0 mV und 7 mV, wenn eine Temperatur von maximal 450 °C 
gemessen werden soll. Problematisch ist der Umstand, dass zwischen 
Thermo- und Heizelement sowie zur Masse eine nieder­ ohmige Verbindung 
in der Größenordnung von 10 Ohm besteht."

Leider oder zum Glück habe ich mich mit der RT befasst, bevor ich den 
Artikel von Martin kannte. Mit seiner Beschreibung wäre es einfacher 
gewesen, aber ohne war ich gezwungen, selbst zu begreifen, was ich tun 
muss.

> Zum Thema Linearisierung: Warscheinlich hast du recht, denn der
> Arbeitsbereich beträgt eigentlich ja nur so 150°C
> (300-450 ca), was er darunter misst ist eigentlich irrelevant, alles
> darüber hält er sowieso nicht dauerhaft aus denke ich mal.

Nicht nur wahrscheinlich, er ist. Ich hatte einige verbrauchte 
Lötspitzen zur Verfügung. Eine habe ich per Messing-Dosenklemme an einen 
anderen Lötkolben angeflanscht und einen K-Fühler mit rein, das passte 
richtig gut.

> Was mir schon aufgefallen ist und womit ich nicht gerechnet hätte:
> Bei der Standart PWM Frequenz vom Arduino fiept die Lötspitze.
Standar d !

Ein Heizkörper ist langsam, der muß nicht mit schneller PWM getaktet 
werden. Ich habe für meinen Aufbau ermittelt, dass 10ms Heizen 1K 
Temperaturanstieg ergeben. Ich kenne die Differenz zwischen Soll- und 
Istwert und errechne daraus, wie lange ich heizen sollte. Ich benutze 
Arduino-delay und heize zwischen 25 und 350ms aus ungeregelter DC, das 
reicht vollkommen hin. Nach dem Abschalten warte ich 5ms auf das 
Einschwingen des OPs, messe die Temperatur und kann etwa 15ms später 
nachheizen.

Da fiept nichts, ich bin langsam. Arduino-delay gilt als böse, mir egal, 
der µC hat nichts weiter zu tun, was irgendwie zeitkritisch wäre.

> Es hat also scheinbar doch einen Sinn warum Weller die aufwändigen
> Nullpunktschalter verwendet.

Weller erspart sich die Gleichrichtung im Leistungszweig.

> Nunja, ich habe bereits einen kleinen Versuchsaufbau gemacht und eine
> provisorische Regelung geschrieben, ist sicherlich nicht das Gelbe vom
> Ei, aber um die Funktion zu testen reicht es allemal.
>
> Bemerkung am Rande: Das angezeigte ist natürlich nicht der Temperatur
> Wert, sonder der ADC Roh Wert.

In Deinem Video sehe ich Millivolt, das passt doch gut hin.

> In diesem Aufbau hab ich einen ADS1115 im differenziellen Modus
> verwendet, mit einem Gain von 8. Ich denke so kann ich mir eventuell
> eine Aufwändige und relativ teure OP-Amp Schaltung sparen, die ADS1115
> haben eine ausreichend gute Auflösung und kosten aus Fernost unter
> 1,50€, fertig auf einer schönen Platine.

Der OPA336 war bei Reichelt nicht lieferbar, ich habe für 6,40€ 5 Stück 
vom Chinesen gekauft. Man will nicht unnötig Geld ausgeben, aber egal, 
auf drei oder fünf Euro mehr oder weniger muß ich bei meiner Bastelei 
nicht zwingend achten.

> Ausserdem kann ich hier gleich 2 Lötkolben ranhängen, (4 Eingänge / 2 =
> 2 Differenzielle Eingänge)

Der ADS1115 ist eine gute Idee, aber differntiell messen musst Du 
sicherlich nicht.

> Die Temperatur wird über Taster ganz einfach eingestellt, kein Schnick
> Schnack. Angezeigt werden soll es über ein 1,3" OLED Display.

Taster finde ich doof, ich habe einen Drehencoder und angezeigt wird 
über 1602-LCD per I2C, aber das ist Geschmackssache. Eher aus Spieltrieb 
habe ich einen ACS712 eingebaut und zeige den Strom an. Versorgt wird 
das aus einen 12V-Trafo, der zuvor in einer Deckenleuchte steckte.

von Ghost R. (ghostrider1911)


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>Taster finde ich doof, ich habe einen Drehencoder und angezeigt wird
>über 1602-LCD per I2C, aber das ist Geschmackssache.

Ich tendiere hier lieber zu Tastern mit Beschleunigungsfunktion (Ändern 
der Schrittweite bei gedrückthalten der Taster)

Ich frage mich wie du eine Auswertung per Drehencoder realisieren 
konntest obwohl du die delay Funktion benutzt hast, die blockiert ja 
eigentlich die anständige Auswertung von Drehencodern. Oder hast du ein 
extra IC / µC benutzt?

>In Deinem Video sehe ich Millivolt, das passt doch gut hin.

Das stimmt, damit komme ich relativ gut hin, da muss ich schon sagen der 
AD Wandler ist schon ziemlich gut.

>Der ADS1115 ist eine gute Idee, aber differntiell messen musst Du
>sicherlich nicht.

Da hast du recht, ich habe mich da in meinem Gedankengang verrant, ich 
dachte so kann ich auch messen während die Heizung bestromt wird, aber 
das stimmt natürlich nicht da der Übergangswiderstand von der 
Klinkenbuchse und wahrscheinlich auch der Innenwiderstand zu hoch ist.

Schaltungen mit OP-Amps sagen mir generell nicht zu, sofern es nicht 
unbedingt sein muss.
Man braucht genaue Widerstände, oder Potis um die Verstärkung genau zu 
bestimmen, in diesem Fall muss das ganze in der Software oder in der 
Hardware kalibriert werden. Der OP-Amp muss für diesen Zweck natürlich 
schon ziemlich hochwertig sein, bzw. das Input Offset so gering wie 
möglich, da die zu verstärkende Spannung schon wirklich sehr klein ist.
Mit meinen OP-Amps aus der Bastelkiste konnte ich keine anständigen 
Ergebnisse erzielen.

Vorteil meiner Methode mit dem ADS1115: Es muss nichts kalibriert werden 
und die Anzahl der Bauteile sinkt auf ein absolutes Minimum.

Klar, hier muss man sagen das viele es einfach nicht mögen "Module" auf 
eine Platine zu stecken. Mir jedoch macht das nichts aus, der Arduino 
Nano sitzt ja auch als Modul drauf.

Als Display will ich wie gesagt das 1,3" OLED Display anzeigen, diese 
haben im Vergleich zu den klassischen z.B. 16x02 schon einige Vorteile, 
z.B. keine Kontrasteinstellung nötig, 4 pins und eine vergleichsweise 
schnelle "Bildwiederholrate?".

Aber gut, das ist ja sowieso das kleinste aller Probleme ;)


Den von dir erwähnten Artikel muss ich direkt noch suchen.

Mfg

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