Guten Tag
ich habe vor mit einer SPS verschiedene Temperaturen zu messen. Die SPS
wird wahrscheinlich eine Modicon M221. Jetzt überlege ich mir gerade
welche Methode dazu am besten geeignet wäre. Gedacht hätte ich an PT100
nicht nur wegen der hohen zu erreichenden Genaugkeit, sondern auch weil
ich zum Teil eventuell einige spezielle Bauformen benötige. Bei PT100
gibt es ja alles mögliche.
Es ist eine Genauigkeit von ca. +-0.5K angestrebt. Wenn es jetzt +-1K
wären, wäre es auch nicht tragisch +-0.5K wäre aber schon angebracht.
Die Auflösung sollte dementsprechend etwas höher bei 0.1°C liegen. Der
Messbereich liegt zwischen 0-100°C, schöne wäre auch wenn die Schaltung
bis -20°C runter geht, die negative Temperatur brauche ich später noch
für ein anderes Experiment. Also im Prinzip einmal von -30 bis 80°C und
einmal von 0° bis 100°C wären schon. Von mir aus umschaltbar oder auch 2
verschieden dimensionierte Schaltungen. Langzeitstäbilität ist nicht so
wichtig, solange dies mit ab und an mal kalibrieren einigermaßen
ausgleichbar ist. Falls PT100 hätte ich nichts gegen 4 Leiter. Die
Kabellänge kann bis max. 5m sein, also sollte der Widerstand des Kabels
schon kompensiert werden.
Jetzt meine Fragen.
1. Jetzt ist die Frage erreiche ich mit einem NTC/PTC eine Genauigkeit
von +-0.5K, dann würde ich wahrscheinlich aufgrund dem sehr leichten
Schaltungsaufwand diese Sensoren benutzen.
2. Gibt es günstige Messumformer? Selbst 60€ pro Umformer wären bei
meinen 10 Sensoren immer noch 600€. Multiplex geht nicht da die Sensoren
weit voneinander entfernt sind. Eine Frage nebenbei wieso sind diese
Messumformer den so teuer? Mir ist bewusst das dort einiges an Wissen
drin steckt, andererseits werden diese Dinger genau einmal entwickelt
und sind im Prinzip Selbstläufer über mehrere Jahrzente. Sind die
Bauteile so teuer. Das Design so kompliziert? Einfach nur mal aus
Interesse gefragt.
3. Wie lese ich mit der SPS am besten die Sensoren ein. Ist es sinnvoll
eine Schaltung mit µC und einem DAC zu entwickeln. Der µC kümmert sich
um den Sensor liest die Temperatur ein linearisiert diese und sendet
dann die Daten über in DAC von 0-10V oder über eine Stromschleife 4-20mA
an das SPS.
4. Mein Lösungsansatz wäre eine Schaltung mit der AN1154 von Microchip
aufzubauen diese über einen µC verarbeiten zu linearisiern usw. und dann
über einen DAC oder über eine Stromschnittstelle von 4-20mA
rauszuschicken. Eventuell habe ich mir auch überlegt die Daten über
einen Modbus rauszusenden, am liebsten sogar beides :), dann bin ich
flexibel. Denkt ihr das würde so passen.
Gruß Michael
Hallo Michael,
mit einem PT100/1000 liegst du per se nicht so verkehrt. Die haben durch
die Normung den Vorteil, dass du die Genauigkeit auch ohne Kalibration
erreichen kannst.
Allerdings gehört zur Messkette auch noch ein Verstärker und oder
DA/Wandler, Stromquelle, Referenzwiderstand etc. Da kommen natürlich
auch noch Fehlerquellen hinzu die du beachten musst.
Wenn du es besonders einfach haben möchtest, könntest du einen digitalen
Temperatursensor einsetzen. Deren garantierte Genauigkeit umfasst dann
die gesamte Messkette und du bist fein Raus. Die müssen dann ggf. von
dir in einen Fühler montiert werden. Jenachdem was du tun möchtest.
TMP117 high-accuracy temperature sensor wäre zum Beispiel so ein
Kandidat. Es gibt aber noch viele mehr.
PTC/NTC ist insofern nicht so einfach wenn man einen großen
Temperaturbereich abdecken möchte und weil sie ohne Kalibrierung in der
Regel nicht zu gebrauchen sind.
Newbie schrieb:> Wenn du es besonders einfach haben möchtest, könntest du einen digitalen> Temperatursensor einsetzen.
Können die denn direkt von der SPS ausgelesen werden? Wenn man
sowieso Zwischenmodule braucht, bleibt es sich wohl ziemlich
egal, welchen Sensortyp man nutzt.
Harald W. schrieb:> Können die denn direkt von der SPS ausgelesen werden? Wenn man> sowieso Zwischenmodule braucht, bleibt es sich wohl ziemlich> egal, welchen Sensortyp man nutzt.
Das kommt auf die SPS an. Es ist in der Regel I2C oder SPI. Das kann man
schon machen, kann aber nicht jeder Feld-Wald-Wiesen SPS'ler.
Für direkten SPS Anschluss kannst du einen Wandler für die PTs kaufen.
https://www.phoenixcontact.com/online/portal/de?uri=pxc-oc-itemdetail:pid=2864273&library=dede&tab=1
Sowas zum Beispiel. ALlerdings musst du bedenken, da kommt immer nochmal
zusätzlich ein Fehlerbeitrag dazu. Den musst du berücksichtigen. Wenn du
einen mit Analogem Ausgang hast sieht das ganze so aus:
Fühler (mindesetens Klasse A) -> Messwandler -> AD/Wandler in der SPS.
alternativ
Fühler (mindesetns Klasse A) -> Messwandlder -> digitale Schnittstelle
-> SPS
das hätte eine Fehlerquelle weniger
oder eben
Digitaler Temperatursensor -> SPI/I2C -> SPS ...da hast du dann wirklich
nur das was der Hersteller dir laut DB verspricht.
Grüße
Michael schrieb:> Die SPS wird wahrscheinlich eine Modicon M221. Jetzt überlege ich mir> gerade welche Methode dazu am besten geeignet wäre.
Wenn man schon die Baugruppe festlegt sollte man doch einfach mal gucken
was die so alles kann.
Wie jede 'gescheite' SPS hat auch Schneider seiner SPS Linie analoge
Eingänge spendiert die sich parametrisieren lassen.
Man nimmt einfach das TMC2TI2 dazu und hat schon eine Temperatursensor
'Schnittstelle' für Thernoelemente und RTD.
Alles andere ist nur gebastelt, was es a) nicht genauer macht und b)
unnötig ist.
Digitale Sensoren mit +- 0.5°C wären nett. Sind die digitalen Sensoren
den für Wassermessung geeignet? Hat mir da einer Tipps wie ich diese
Sensoren in ein Gehäuse wasserdicht vergieße und wie ist die
Ansprechzeit wie schnell reagiert der Sensor in so einem vergossenen
Gehäuse dann noch?
Mir sagen die Bauformen von PT100 oder NTC/PTC schon sehr zu. Solche
Formen selber hinzubekommen sind denke ich eher schwierig.
Ist da ein PT100 besser bei der Ansprechzeit. Ich wäre bereit ein
Messumformer zu bezahlen wie der genannte TMC2TI2 um dann ziemlich
präzise zu messen und ein genauen "Vergleichswert" sage ich mal zu
haben.
Ich bräuchte aber 10 Stück an 10 verschiedenen Orten. Deshalb ist es mir
ein wenig zu teuer 10x einen Meßumwandler zu bezahlen. Ich würde die
digitalen Sensoren dann über ein µC an den Modbus anschließen.
Eine PT100 Auswerteschaltung wie ich diese gerne hätte :) selber zu
entwickeln ist denke ich mal nicht ganz trivial und meine Erfahrungen in
analoger Elektronik sind eher mittelmäßig, ein PT100 zu messen der per
0.1°K ein paar µV unterscheidet.
Michael schrieb:> Der Messbereich liegt zwischen 0-100°C, schöne wäre auch wenn die> Schaltung bis -20°C runter geht, die negative Temperatur brauche ich> später noch für ein anderes Experiment
100 GradC auf 0.5 genau und 0.1 auflösend ist nicht mehr billig.
Als digitaler Sensor schafft das wohl nur der TSYS01, den gibt es nur in
1 Bauform.
Bei Pt100 braucht man zumindest Klasse A, besser 1/3B, und einen
anständigen Messumformer auf 0-10V, keine Pollin Kinderschaltung. Eine
Direktauswertung mit der SPS ohne Messumformer kannst du vergessen.
Michael schrieb:> Digitale Sensoren mit +- 0.5°C wären nett. Sind die digitalen Sensoren> den für Wassermessung geeignet? Hat mir da einer Tipps wie ich diese> Sensoren in ein Gehäuse wasserdicht vergieße und wie ist die> Ansprechzeit wie schnell reagiert der Sensor in so einem vergossenen> Gehäuse dann noch?Michael schrieb:> https://cdn03.plentymarkets.com/yth9r4g6mgq5/item/images/96896/full/Oberflaechenfuehler-19-0-0-0-0.jpg
Erst sprichst Du von "Wassermessungen" dann präsentierst Du einen
Oberflächenfühler. Du solltest Dich vielleicht für eine Messart
entscheiden.
Dann sprichst Du von Bauformen, die es bei PT1000 nicht gäbe (welche
eigentlich?), dann aber willst Du selber Sensorelemente vergießen.
Was möchtest Du denn nun wirklich?
Du musst keine Sensoren vergießen, Du kannst die auch einsatzfertig
kaufen.
Wenn Du gewerblich einkaufen kannst, kannst Du bei Variohm ab 10 Stück
loslegen, so die Auskunft mir gegenüber.
Warum die Mühe einer Vierleitermessung auf sich nehmen, wenn man mit
PT1000 den Leitungseinfluss um den Faktor 10 drücken kann?
Die Ansprechzeit ist massen- und wärmeleitabhängig. Bei einem
Fertigprodukt solltest Du diese Information erhalten können, wenn Du
selber Sensorelemente vergießt, musst Du wohl probieren.
Eigentlich sagte ich, dass ich PT100 vorziehe weil es eben so viele
verschiedene Bauformen gibt. Bei digitalen Bauteilen hat man meist
irgendein Plastikgehäuse welches man irgendwie in die geeignete Bauform
bekommen muss.
Der Oberflächenfühler war nur ein Beispiel. Bei PT100 gibt es ja noch so
viele Bauformen wie Einstech, Einschraub, das alles findet man bei der
digitalen Variante nicht oder nur wenig. Da muss man sich dann selber
drum kümmern. Zudem muss ich sagen bin ich mir noch nicht ganz sicher
welche Bauform sich am besten eignet. Jedoch denke ich eine
Einschraubvariante ist ganz nett.
Den PT1000 schaue ich mir mal genauer an, der sollte für meine Zwecke
auch ausreichen.
Was Temperaturmessungen angeht bin ich nicht so bewandert, dass +-0.5K
nicht mehr günstig ist, war mir ehrlich gesagt nicht bewusst.
2 diskrete Fragen dazu noch
1. Gibt es irgendwelche Auswerteschaltungen die man sich "basteln" kann
oder ist solch eine Aufgabe nichts mehr was man einfach so aus dem Ärmel
schüttelt. Die AN1154 von Microchip verspricht ja eine sehr hohe
Genaugkeit, ob das so einfach ist weiss ich jedoch nicht genau.
2. Eine Alternative fällt mir da noch ein. Ich habe von Atlas Scientific
PT100 OEM Circuits gefunden, dort noch ein Modbus dran und ich hätte was
ich brauche. Der Preis ist auch ok.
https://www.atlas-scientific.com/product_pages/oem/oem_rtd.html. Hat
einer Erfahrung mit den Modulen? Jedoch wenn man eine "eigene" Schaltung
aufbauen könnte wäre der Lerneffekt höher und ich hätte ein Design
welches ich oft replizieren könnte :).
Michael schrieb:> 1. Gibt es irgendwelche Auswerteschaltungen die man sich "basteln" kann
Basteln kann man viel.
Eine Umsetzung von Pt100(0) in 0-10V die auf 0.5 GradC genau ist sollte
schon mit 0.1% Widerständen und <75uV OpAmps aufgebaut werden. Wenn man
Llasse A statt Klasse 1/3B einsetzen will sogar noch präziser weil man
weniger Rest hat.
4-Draht-Messung erfordert mehr Aufwand als einen einzelnen OpAmp.
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.32
Michael schrieb:> Was Temperaturmessungen angeht bin ich nicht so bewandert, dass +-0.5K> nicht mehr günstig ist, war mir ehrlich gesagt nicht bewusst.
Nun, für eine Genauigkeit von +-0,5K muss die Auswerteschaltung
eine Genauigkeit von +-2Promille haben, wenn der Fühler eine Ab-
weichung 0 hat. Da ja auch die Fühler Meßfehler haben, muss die
Genauigkeit der Auswerteschaltung noch um einiges besser sein.
Solche Genauigkeiten sind nur mit höherem Aufwand erreichbar.
Redet de Armen nicht immer ein, dass man 0.5 Grad Genauigkeit brauche...
wozu ?
Aufdie andere Seite kommt der Poster mit unspezifischen Traeumen.. glaub
mit, ob die 150 Grad nun 3 Grad daneben sind ist meist egal.
Weg mit dem Troll ! schrieb:> Redet de Armen nicht immer ein, dass man 0.5 Grad Genauigkeit> brauche...> wozu ?> Aufdie andere Seite kommt der Poster mit unspezifischen Traeumen.. glaub> mit, ob die 150 Grad nun 3 Grad daneben sind ist meist egal.
Erstmal Danke für eure Antworten.
Es kommt auf immer auf die Anwendung an. Bei hohen Temperaturen ist es
tatsächlich oft nicht so wichtig. Ob man in einer Stahlschmelzanlage
jetzt 10°C mehr oder weniger hat ist relativ egal und lässt sich kaum
steuern.
Bei Biologischen oder chemischen Experimenten oder bei
Wetterbeobachtungen sind +-0.5K bis +-1K oder besser schon wichtig. Mein
Ziel ist es eine einigermaßen universelle Schaltung oder Auswertung im
Bereich von den oben gennanten -50K bis 50K und 0 bis 100K zu haben.
Grundsätzliche habe ich mit den Sensoren verschiedene Experimente vor,
weshalb es für mich schon lohnt eine einigermaßen gute "universelle"
Auswertung zu haben. Wenn man den menschlichen Körper als Beispiel
nimmt. Bei 18°C friert man doch schon ein bisschen, bei 20°C fühlt man
sich schon deutlich wohler.
Ein Projekt ist zum Beispiel die Wassertemperatur eines Weihers zu
messen um die Temperatur über das ganze Jahr aufzuzeichnen und zu
vergleichen. Hier kann der Temperaturbereich durchaus etwas weniger sein
als oben genannt. Ich hätte aber eine einigermaßen universelle Schaltung
für zukünftige Experimente. Der Bereich -15K bis 40K ist mir dabei bei
den meisten Anwendungen der wichtigste.
Am Ende vom Tag würde ich so eine Schaltung doch gerne auch mal selbst
zusammenbasteln um etwas dazu zu lernen. Wenn meine selbstgebastelte
Schaltung dann nicht so genau und toll ist, ist es auch nicht so
schlimm. Ich dachte bisher, dass +-0.5K nicht so schwer zu erreichen
sind, die 1000 verschiedene Beiträge aus dem guten INet verwirren da
einen, der eine sagt easy der nächste sagt super schwer :). Ich werde
einfach mal die 4 Leitertechnik von MaWins genanntem Link probieren und
auch die AN1154 von Microchip sieht relativ gut aus, dazu nemme ich ein
Präzisionsthermometer welches mir ein Kollege leihen kann und vergleiche
mal wie hoch die Präzision meiner Schaltungen ist. Ich denke die Module
von Atlas Scientific werde ich mir auch mal eines bestellen und schauen
wie gut diese sind. Falls noch einer Tipps zu Schaltungen oder Modulen
hat, welche meine Anforderungen entsprechen gerne her damit :).
Temperaturfühler DS18B20 schrieb im Beitrag #6090347:
> Der DS18B20 von Maxim würde sich eignen
Der eignet sich überhaupt nicht wenn man auf 0.5GradC genau sein will.
TSYS01 wurde genannt, hättest du dich auch weiterbilden können.
Ob sich der DS18B20 für seine Anwendung eignet oder nicht, wird dann ja
Michael entscheiden.
Laut der zuletzt genannten Messgenauigkeit von +-0,5 ° mit leichten
Abstrichen im oberen Messbereich sind die Anforderungen sehr leicht,
sehr günstig und vor allem ohne große Bastlerei zu erreichen.
Vor allem wenn man noch 1-2 dieser Gateways verwendet.
Sorry MaWin, aber wenn du einen Alternativen Vorschlag nicht akzeptieren
kannst, dann ist dir eh nicht zu helfen.
Vielleicht nochmal zu dem Verständnis weshalb ich so viel Aufwand
betreiben möchte. Ich bin Hobby Biologe und Chemiker und für sehr viele
Experimente brauche ich eine relativ genaue Temperatur auch über längere
Zeit. Für jedes dieser Experimente ein pt100 meßwandler für 200€ zu
kaufen geht doch irgendwann ins Geld. Bei manch einem Experiment sind
besondere Bauformen die es bei pt100 gibt ziemlich angenehm vor allem
auch in Behältern in denen Druck herrscht bringt mir ein Digitalsensor
ohne die geeignete bauform Recht wenig. Außerdem macht es mir auch Spaß
etwas über analoge Elektronik zu lernen :). Ich habe ja oben beschrieben
wie ich erstmal vorgehe.
Michael schrieb:> Für jedes dieser Experimente ein pt100 meßwandler für 200€ zu> kaufen geht doch irgendwann ins Geld.
Nun, man kann ja an einen Wandler mehrere Pt100 über Multiplexer
anschliessen. Man sollte dann aber auch einen Vierdrahtanschluss
machen. Grundsätzlich gilt: PT100 sind deutlich genauer als ande-
re Wandler; das erkauft man sich aber auch durch einen deutlich
häheren Aufwand und damit Preis.
Hallo Michael,
Michael schrieb:> Vielleicht nochmal zu dem Verständnis weshalb ich so viel Aufwand> betreiben möchte. Ich bin Hobby Biologe und Chemiker und für sehr viele> Experimente brauche ich eine relativ genaue Temperatur auch über längere> Zeit.
Ja, wenn man richtig guten Stoff produzieren will, muss man Druck und
Temperatur genau kontrollieren, sonst entstehen ja Substanzen mit ganz
anderen Eigenschaften. :)
In der Elektronik ist es immer schön, wenn man die Spezifikationen
quantifizieren kann. Was ist denn "längere Zeit"?
> Für jedes dieser Experimente ein pt100 meßwandler für 200€ zu> kaufen geht doch irgendwann ins Geld. Bei manch einem Experiment sind> besondere Bauformen die es bei pt100 gibt ziemlich angenehm vor allem> auch in Behältern in denen Druck herrscht bringt mir ein Digitalsensor
Die Bauformen gibt es technologieübergreifend:
https://www.variohm.de/sensoren/detail.php?sid=11&did=Temperaturfuehler,-NTC-Widerstand,-PT100,-PT1000> ohne die geeignete bauform Recht wenig. Außerdem macht es mir auch Spaß> etwas über analoge Elektronik zu lernen :). Ich habe ja oben beschrieben> wie ich erstmal vorgehe.
Lies' mal Rudtsch, von Rohden:
"Calibration and self-validation of thermistors for high-precision
temperature measurements"
Harald W. schrieb:> Grundsätzlich gilt: PT100 sind deutlich genauer als ande-> re Wandler; das erkauft man sich aber auch durch einen deutlich> häheren Aufwand und damit Preis.
Hochwertige langfriststabile NTCs werden im Bereich von 0 bis 70 Grad
mit +-0,1 °C angeboten.
Michael schrieb:> Für jedes dieser Experimente ein pt100 meßwandler für 200€ zu> kaufen geht doch irgendwann ins Geld. Bei manch einem Experiment sind
Wozu überhaupt ein Messwandler?
Es reicht ein Multimeter mit Schnittstelle. Das muss noch nicht einmal
ein Tischmultimeter sein. Bei NTCs und PT1000 brauchst Du bei Deinen
Ansprüchen auch keine Vierleitermessung. Mit Hilfe eines bekannten
Referenzwiderstands in 100 Ohm (PT100), 1000 Ohm (Pt1000) oder z.b.
10kOhm (NTC mit 10kOhm bei 25° C) kannst Du den Skalierungsfaktor Deines
Multimeters in Software, also z.B. R oder Excel herausrechnen. Wenn Du
PT100 mit einem Handmultimeter in Zweileitertechnik messen willst, musst
Du halt die Messleitungen einfach mal kurzschließen und dann mit der
"rel"-Taste oder ähnlichem die Anzeige Deines Handmultimeters nullen,
oder später den hier gemessenen Wert herausrechnen.
Die geloggten Widerstandswerte kannst Du dann in der Software Deiner
Wahl auf Basis von Kennlinien in Temperaturwerte umrechnen.
Wenn Deine Experimente alle parallel ablaufen sollen, ist der
Aufzeichnungsvorgang halt aufwendiger.
Beispiel: Messung von 100 Ohm am UT61E (hat serielle Schnittstelle)
Messleitung kurzgeschlossen 0,04 Ohm
Anzeige 99,96 Ohm (echter bekannter Wert 99,9987 Ohm)
=> Offset-Korrektur 0,04 Ohm
=> 99,92 Ohm offsetbereinigter Messwert
=> Skalierungsfaktor: 99,9987 Ohm / 99,92 Ohm = 1,00078763010408
Du musst also nur nach initialer Kalibrierung (s.o.) in Deiner
Auswertesoftware 0,04 Ohm abziehen und mit 1,000788 multiplizieren.
Das sind Deine Kalibrierparameter.
Bei mehreren Experimenten gleichzeitig wird es etwas aufwendiger.
Michael schrieb:> Der Bereich -15K bis 40K ist mir dabei bei> den meisten Anwendungen der wichtigste.
Die Kelvin-Skala ("K") beginnt bei 0.
Es gibt keine Temperatur darunter.
0°C entsprechen 273,15 Kelvin.
Du meinst wohl -15°C bis 40°C.
