Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Thermoelement "unter Spannung" auswerten?


von Wieso weshalb warum (Gast)


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Ich möchte hiermit meine Frage aus 
Beitrag "Re: JBC T245 Verbindungstechnisches Rätsel" nochmal separat 
stellen:

JBC Lötspitzen bestehen aus Heizung und Thermoelement (mit "untypischer" 
Kennlinie).
Sie haben eine gemeinsame Verbindung (die Spitze).
Die Original-Lötstation heizt durch das Thermoelement, misst über die 
Spitze.
Der Messverstärker "sieht" also die volle Heizspannung (24 VAC).

Für mich beschränkt sich die Frage auf 24 VDC: wie schützt man ihn?

: Verschoben durch Moderator
von Sebastian D. (minimalist)


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Einfach ignorieren was während der Heizperiode am Ausgang anliegt. Viele 
Instrumentenverstärker sind im Eingang extrem Hochohmig, denen ist fast 
alles egal, solange die Eingänge innerhalb der Versorgungsspannung 
bleiben.
INA128 bzw INA828 zB +- 40V safe Input range.
Im Zweifel brauchen die halt einen Moment, um aus der Sättigung 
rauszukommen.

von bär (Gast)


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Ganz einfach,
trenne die Spannungsversorgung der Messschaltung galvanisch von der 
Heizspannung. Schon hast du kein Problem mehr.

von Manfred (Gast)


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Wieso weshalb warum schrieb:
> Der Messverstärker "sieht" also die volle Heizspannung (24 VAC).

Beim Heizen, zum Messen ist die Heizung aus.

> Für mich beschränkt sich die Frage auf 24 VDC: wie schützt man ihn?

Es finden sich zahlreiche Selbstbaustationen, wo man gucken kann.

Ein Widerstand in Reihe zum OP, der bei 24V den Strom so weit begrenzt, 
dass er über die interne Schutzdiode nach V+ abgeleitet wird.

Sebastian D. schrieb:
> INA128 bzw INA828 zB +- 40V safe Input range.

Solche teuren Exoten sind da nicht drin.

bär schrieb:
> trenne die Spannungsversorgung der Messschaltung galvanisch von der
> Heizspannung.

Geh' woanders spielen! Da ist nichts getrennt und lässt sich auch nicht 
trennen.

von Wieso weshalb warum (Gast)


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Manfred schrieb:
> Es finden sich zahlreiche Selbstbaustationen, wo man gucken kann.

Danke, so zahlreich habe ich sie nicht gefunden, aber was ich gesehen 
habe, nutzt einen Serienwiderstand und teils auch zusätzliche 
Schutzdioden.

Der hier hat's eingebaut:
https://www.maximintegrated.com/en/products/sensors/MAX31856.html
Macht 8 Typen, spuckt aber auch Rohdaten aus.
Würde ca 5 Euro kosten, wenn er verfügbar wäre..

von Manfred (Gast)


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Wieso weshalb warum schrieb:
> Danke, so zahlreich habe ich sie nicht gefunden, aber was ich gesehen
> habe, nutzt einen Serienwiderstand und teils auch zusätzliche
> Schutzdioden.

Genau so kenne ich das. Ich war so schlau, eine Z-Diode an den Eingang 
des OP zu setzen und musste mir anschließend erklären lassen, dass diese 
nichts bringt. Zu Recht, da wird zwar der Eingang nicht über +Ub 
angehoben, aber der Ausgang fährt trotzdem auf Anschlag.

Das ist der Schönheitsfehler, nach Abschalten der Heizung muß man ein 
paar ms warten, bis der OP sich aus der Sättigung erholt hat.

In meinem Eigenbau mit Weller RT, die nach dem gleichen Prinzip 
arbeitet, habe ich einen OPA336 eingesetzt, abgemalt vom Vater der 
Station, dem Martin Kumm. Da R* damals nicht liefern konnte, vom Ali 
bezogen. Auf eine Kaltstellenkompensation habe ich verzichtet und rechne 
einfach 22K weg, auf ein paar °C kommt das nicht an. Nach einiger 
Testerei habe ich 5 Millisekunden Erholzeit programmiert und sehe darin 
kein Problem.

> Der hier hat's eingebaut:
> https://www.maximintegrated.com/en/products/sensors/MAX31856.html
> Macht 8 Typen, spuckt aber auch Rohdaten aus.
> Würde ca 5 Euro kosten, wenn er verfügbar wäre..

Ein nettes IC, aber für ein Serienprodukt würde Dir der Kaufmann Ärger 
machen, zu teuer. Unbenommen dessen mag auch das keine 24V am Eingang.

von Wieso weshalb warum (Gast)


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Manfred schrieb:
> Genau so kenne ich das. Ich war so schlau, eine Z-Diode an den Eingang
> des OP zu setzen und musste mir anschließend erklären lassen, dass diese
> nichts bringt. Zu Recht, da wird zwar der Eingang nicht über +Ub
> angehoben, aber der Ausgang fährt trotzdem auf Anschlag.
>
> Das ist der Schönheitsfehler, nach Abschalten der Heizung muß man ein
> paar ms warten, bis der OP sich aus der Sättigung erholt hat.

Eine Schutzdiode, die zusammen mit einem Serienwiderstand die 
Eingangsspannung auf 0.7V bzw. die Versorgungsspannung des OPVs 
begrenzt, bringt nichts, weil der OPV-Ausgang bei der erforderlichen 
Verstärkung sowieso in Sättigung geht?
Dann reicht der Serienwiderstand, sofern die Schutzdioden des OPV den 
Strom vertragen?

Wenn man doch eine Angst-Diode verwenden möchte, welche Eigenschaften 
sollte sie (nicht) haben, um die Thermospannung nicht zu verfälschen?

Manfred schrieb:
> Auf eine Kaltstellenkompensation habe ich verzichtet und rechne
> einfach 22K weg, auf ein paar °C kommt das nicht an.

Zumal doch die Kaltstelle am Kontakt von Patrone zu Handgriff/Leitung 
liegt, und es dort wärmer als in der Umgebung sein dürfte.
Oder machen sich manche Hersteller die Mühe, eine richtige 
Thermoelementleitung "durchzuziehen"?

Manfred schrieb:
> Ein nettes IC, aber für ein Serienprodukt würde Dir der Kaufmann Ärger
> machen, zu teuer. Unbenommen dessen mag auch das keine 24V am Eingang.

Danke für die Warnung.

Ich spiele mit dem Gedanken, es direkt mit dem Controller zu erfassen: 
www.technoblogy.com/show?2G9S

https://www.schoeldgen.de/avr/solderstation.png (findet man auch hier im 
Forum irgendwo)

von Manfred (Gast)


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Wieso weshalb warum schrieb:
> Eine Schutzdiode, die zusammen mit einem Serienwiderstand die
> Eingangsspannung auf 0.7V bzw. die Versorgungsspannung des OPVs
> begrenzt, bringt nichts, weil der OPV-Ausgang bei der erforderlichen
> Verstärkung sowieso in Sättigung geht?

Ich habe nicht detailliert untersucht, wie lange es dauert, hängt 
sicherlich auch vom Typ des OP ab.

> Dann reicht der Serienwiderstand, sofern die Schutzdioden des OPV den
> Strom vertragen?

So machen es etliche Leute. Mir persönlich widerstrebt es, 
Überspannungen nach +Ub abzuleiten.

> Wenn man doch eine Angst-Diode verwenden möchte, welche Eigenschaften
> sollte sie (nicht) haben, um die Thermospannung nicht zu verfälschen?

Ich weiß nicht, was JBC für ein Thermoelement hat.
Wenn es ein K-Typ sein sollte, liefert der etwa 40µV pro Grad, also 
beträgt das Nutzsignal maximal 20mV (500°C). Den Wert Deines 
Thermoelementes musst Du ermitteln oder per Internetsuche finden.

Da wird das ziemlich egal sein, eine 1N4148 in Durchlassrichtung nach 
GND.

> Manfred schrieb:
>> Auf eine Kaltstellenkompensation habe ich verzichtet und rechne
>> einfach 22K weg, auf ein paar °C kommt das nicht an.
> Zumal doch die Kaltstelle am Kontakt von Patrone zu Handgriff/Leitung
> liegt, und es dort wärmer als in der Umgebung sein dürfte.
> Oder machen sich manche Hersteller die Mühe, eine richtige
> Thermoelementleitung "durchzuziehen"?

Weller-RT hat einen PTC im Griff, vermutlich ein KTY81. Wie JBC das 
macht, keine Ahnung.

> Ich spiele mit dem Gedanken, es direkt mit dem Controller zu erfassen:
> www.technoblogy.com/show?2G9S
> https://www.schoeldgen.de/avr/solderstation.png

In beiden Fällen sind die Fühler potentialfrei, das kannst Du nicht 1:1 
übernehmen.

Beachte auch auf seiner Webseite https://www.schoeldgen.de/avr/
"The input network is for pulling the internal opamp out of rail-to-rail 
operation which is doesn't do good." - der ATTiny scheint also kleine 
Spannungen nicht ordentlich messen zu können.

von Wieso weshalb warum (Gast)


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Danke für die Hinweise!

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