Temperaturmessung + KTY + Dimensionierung

Ich würde über einen 1000-Ohm-KTY einen Konstantstrom von 1mA schicken 
und per Vierleiterschaltung das Ganze auf den ATmega32 schicken. Am µC 
eine Verstärkung x10 und differentielle Messung einstellen, Interne 
Referenz (2.56V), dann sollte das gehen. Hab' die Kennlinie nicht im 
Kopf, aber evtl. muss die Referenzspannung noch angepasst werden, um den 
gewünschten Messbereich mit max. Auflösung zu kriegen. Dann noch 
Mittelwertbildung mit Double oder Float, dann wird's recht genau!

Beitrag "Re: KTY81 am mega128 berechnen"

Schonmal vielen Dank für Eure Hilfe.
Wie stelle ich denn die Verstärkung und differentielle Messung ein, und 
wie realisiere ich das mit der Konstantstromquelle ?

Hallo,

ich habe meine Heizungsregelung (Heizungsmischer, Solarpumpe, 
Speicher-Umwälzpumpe, etc.) komplett selber gebaut. Ich würde Dir raten 
keine PTC, sondern NTC Fühler zu nehmen, da die Widerstandsänderung bei 
PTC Fühlern pro Grad recht klein ist und so für solche Zwecke eine nur 
unzureichende Auflösung hinbekommst. Ich habe für jeweils 8 NTC Fühler 
einen Tiny26 benutzt, welche vom Hauptprozessor direkt in Grad abgefragt 
werden können. Aussenbeschaltung ist lediglich ein Widerstand pro 
Fühler.

Gruß
Stefan

Als Konstantstromquelle kannst du eine Stromspiegelschaltung (CA3046 => 
Transistorarray) mit Spannungsregler als Konstantspannungsversorgung 
benutzen. Wie der ADC eingestellt wird ist im jeweiligen Datenblatt 
recht gut beschrieben.
Ich habe wie Stefan einen pt100 (NTC) für eine Heizungsregelung an einer 
Nebelmaschine benutzt. NTCs haben auch den Vorteil, dass sie bei 
Leitungsbruch in die richtige Richtung (max. Temperatur) ausfallen, und 
so die Regelung die Heizung abstellt.

Hallo,
aber ich könnte doch auch an meinem AVR32 die 8 NTC + Widerstände direkt 
anschliessen, oder muss ich einen anderen Prozessor (Tiny o.ä.) 
zusätzlich verwenden ? Wie dimensioniere ich den Widerstand ?

>aber ich könnte doch auch an meinem AVR32 die 8 NTC + Widerstände direkt
>anschliessen, oder muss ich einen anderen Prozessor (Tiny o.ä.)

Ja kanns du mit ATmega32 und 8 stück KTY81,und genauso wie du am Anfang 
geschrieben hast.

      AVCC
       |
       |
       R
       R   R=2,7K 1% für KTY81-110(1000 Ohm)
       R   oder R=5,4K 1% für KTY-210(2000 ohm)
       |
ADCIN---
       |
       |
       K
       T
       Y
       8
       1
       |
     AGND


KTY81 ist so Konstruiert dass mit einam Widerstand von 2,7Kohm eine
lineare Temperatur-Spannung Kennlinie gibt, nicht aber mit Eine 
Strommquelle.

KTY81-110
       AVCC( mV )  R(Ohm)  Vref=    NULLTEMP=
  5000  2700    3,975V  298

Temperatur
(°C)  Rt(Ohm)  I(mA)  Uadc( V )  ADCW  ADCtemp   Messfehler
                                            (x0,5°C)  (°C)
-30  623,5  1,504  0,938  241  -57  1,5
-20  683,5  1,478  1,010  260  -38  1
-10  747,5  1,450  1,084  279  -19  0,5
0  815  1,422  1,159  298  0  0
10  886  1,394  1,235  318  20  0
20  961  1,366  1,312  338  40  0
30  1040  1,337  1,390  358  60  0
40  1122,5  1,308  1,468  378  80  0
50  1208,5  1,279  1,546  398  100  0
60  1298,5  1,250  1,624  418  120  0
70  1392,5  1,222  1,701  438  140  0
80  1490  1,193  1,778  458  160  0
90  1591  1,165  1,854  477  179  -0,5
100  1696  1,137  1,929  496  198  -1
110  1803,5  1,110  2,002  515  217  -1,5
120  1908,5  1,085  2,071  533  235  -2,5
130  2004  1,063  2,130  548  250  -5

Wenn Aref geschickt gewält ist(in dem Fall 3,975V),entspricht 
Temperaturänderung von +-0,5°C, enderung von +-1LSB bei ADCW.

Code Beispiel:
#define NULLTEMPERATUR 298

char adc_in;
unsigned int Temp;
.
.
signed int read_KTY81(char adc_in)
{
signed int temperatur;
temperatur=read_adc(adc_in);
temperatur-=NULLTEMPERATUR;
return temperatur;
}
.
.
 Temp=read_KTY81(adc-in);

 Printf("Temperatur1=%d,%-d\xf8\x43";Temp/2,abs((Temp%2)*5));
                             ^^^^
       //Temperaturanzeige mi °C

Temperaturmessung ist in Bereich von -20°C bis 100°C Linear, und
die Auflösung ist 0,5°C.

Konstantstromquelle,Verstärkung x10 und differentielle Messung ist 
Quatsch.
Dass brauch du nicht,ganz in gegenteil.Mit Konstantstromquelle bekommst 
du
nichleneare Temperatur-Spannung Kennlinie weil Temperatur-Widerstand 
verlauf von KTY81 nicht linear ist.Das heist, Messwerte muss du über 
Software linearisiern.

Rkty = R25 * (1 + (dT * a) + (dT2 * b))
a=0,0788K^-1
b=0,000019K^-2

Auserdem ist eine Konstantstromquelle viel mehr temperaturabhängig als 
ein
Metall-Schicht Widerstand.

Grüße Branko

@ Sonic
wie meinst Du das, die NTCs würden bei Leitungsbruch in die richtige 
Richtung ausfallen? NTC haben ja einen negativen 
Temperaturkoeffizienten, d.h. mehr Temperatur -> weniger Widerstand. Ein 
open gibt dann die minimale, nicht die maximale Temperatur zurück. Von 
daher würde ich einen PTC vorziehen, oder sehe ich das falsch?
@ Hansel
Wenn Deine Anforderungen an die Auflösung nicht so gewaltig sind, 
könntest Du meine Schaltung hier übernehmen (siehe Bild). Der KTY wird 
über einen Spannungsteiler gemessen, die Speisung erfolgt über einen I/O 
Pin, dessen Ausgangsspannung gleichzeitig als Referenz dient. Dadurch 
wird eventuelle Drift der Referenz ausgeglichen, ausserdem ist der 
Bauteileaufwand sehr gering und Du kannst die Sensorspeisung vom AVR 
ein- und ausschalten lassen (prima für batteriebetriebene Geräte, um den 
Stromverbrauch in Grenzen zu halten). Dafür kannst Du halt nicht die 
gesamten 10bit des ADC ausnutzen. Eventuell könnte man die Referenz noch 
über einen Spannungsteiler anschliessen, um die Auflösung zu verbessern.

Gruss,
Thorsten

Hast recht, Thorsten, der pt100 ist'n PTC! Sind zwar nicht ganz billig, 
aber Industrienorm und in allen möglichen Bauformen zu kriegen. Gibt's 
auch als pt1000 (1000 Ohm bei 0°C).

@ Hansel

Was hälst Du vom Einsatz eines (oder mehrerer) LM75 ???
Messwert stimmt bis auf +-1Grad genau, ohne rumzubasteln. Linearisierung 
ist nicht nötig. Ausserdem ist der ATmega32 mit I2C ausgerüstet. Was 
will man mehr....billig ist er auch noch.

Gruß.

Hier ist eine gute Link zum KTY Thema.

http://www.sprut.de/electronic/temeratur/temp.htm

Hallo Amir,

mit dem KTY(81-120) laesst sich Dein Messproblem leicht loesen.

Die Hauptsache ist, dass Dein ADC eine ratiometrische Messung ausfuehrt 
indem VREF=VDD konfiguriert wird. Es ist also falsch eine stabilisierte 
VREF Spannung zu verwenden.

Mit einem 2.7K Widerstand linearisiert den Spannungsverlauf. Der 
Rechenaufwand wird relative klein wenn man wie in dem unten stehenden 
Artikel beschrieben aus jeweils 64 ADC Messungen den Mittelwert bildet 
und dann mit 101 dividiert. Das ergibt nach Abzug von 150 direkt Grad 
Celsius Eichung. Wie man Anhand einer Rechnung mit EXCEL sehr schoen 
sehen kann ist die Liniearitaet erstaunlich gut. Kleine Offest Fehler 
lassen sich mit dem 150 Offset leicht korrigieren.

Hier ist das Anhand eines Thermometer Projektes genau beschrieben :

http://www.sprut.de/electronic/pic/projekte/thermo/thermo.htm

mfg,
Gerhard

Hallo Roger,

Hier ein Auszug von der Link:

...Temperatur-Messung
Als Sensor sollte ein billiger PTC benutzt werden. Wie man den (im 
Bereich von -20°C bis +120°C) als quasi-linearen Temperatursensor 
benutzen kann,  ist schon an anderer Stelle beschrieben worden. Der PTC 
liefert in dieser Schaltung eine Spannung, mit einem 
Temperaturkoeffizient von 7,7125 mV/K. Bei einem Temperaturanstieg um 1 
Grad steigt die vom PTC abgegebene Spannung also um 7,7125 mV.
Der ADC des PIC mißt (ohne besondere Maßnahmen) externe Spannungen mit 
einer Auflösung von 4,883 mV/digit. Eine Änderung der Eingangsspannung 
um 4,883 mV verändert den vom ADC ausgegebenen Zahlenwert also um 1.

Aus diesen beiden Zahlen ergibt sich, dass die Änderung des 
ADC-Ergebnisses um 1 einer Temperaturveränderung um 0,633 Grad 
entspricht. Deshalb ist es nötig, das ADC-Ergebnis im PIC durch den 
Korrekturwert 1,579 zu dividieren (oder mit 0,633 zu multiplizieren), um 
ein Ergebnis zu erhalten, das sich bei einer Temperaturveränderung um 1 
Grad um den Wert 1 ändert. Diese Zahl kann aber noch nicht direkt 
angezeigt werden, da sie um ca. 150 über der Temperatur in °C liegt 
(Offset).
Wenn man aber noch diese 150 subtraiert, und die Zahl aus dem binären 
Zahlensystem in eine Dezimalzahl umrechnet, hat man eine Anzeige in °C.

Der Linearitätsfehler des PTC liegt im interessierenden 
Temperaturbereich (0°C..+100°C) bei unter 1 Grad, allerdings wird der 
ADC an der Grenze seiner Auflösung betrieben. Deshalb sollte der ADC die 
Sensorspannung mehrfach messen, und dann aus diesen Messungen der 
Durchschnitt gebildet werden, um Rauschen zu unterdrücken.

Schwankungen der Beteriebsspannung zwischen 4,0V und 6,0V wirken sich 
praktisch nicht auf die Meßgenauigkeit aus, da PTC und ADC aus der 
gleichen Spannung versorgt werden...

Obwohl die Beschreibung die Hauptpunkte beschreibt, kommt warscheinlich 
das Verstehen erst wenn Du Dich mit der Materierie einmal praktisch 
befasst.

Als Anhaltspunkt hast Du ja die Baubeschreibung in der Link. Wenn Du Dir 
das erst mal baust und dann mit dem Programm experimentierst, dann kommt 
das richtige Verstehen automatisch weil praktische Befassung etwas total 
anderes ist, wie einfach durchlesen.

Es ist auch wichtig sich mit den Datenblaettern der Bauteile vertraut zu 
machen.

Auch ist es wichtig dass Du Dich mit der Materie des uC Programmieren 
und Verstaendnis seiner Peripherien erst einmal vertraut machst. Bei 
Deinem Projekt ist es es wichtig dass Du versteht wie der AD-Converter 
des uC funktioniert bzw. zu gebrauchen ist.

Vergiss nicht Dich durch die entsprechenden Tutorials (hier im Forum) 
durch zu arbeiten. Nur Mut! Es wird schon gehen. Es geht vielen so dass 
man am Anfang nicht das richtige Bild sieht. Die Hauptsache ist, einmal 
anzufangen. Alles andere ergibt sich dann mit der Zeit. Jeder macht das 
mehr oder weniger am Anfang durch.


mfg,
Gerhard

Hallo Leute,

falls es noch hilft: im Anhang ist eine gerechnete Schaltung u.a. für 1 
Kelvin pro LSB mit minimaler Beschaltung und Arithmetik.

Viele Grüße

Axel

hier jetzt hoffentlich der Anhang schwitz...