Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik K-Typ Thermoelement zeigt Fehler bei Berührung


von Holger (feuerfunke)


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Hallo Forum,

Ein gelernter Tischler benötigt eure Hilfe bei einem kleinen Projekt. Es 
geht um die Temperaturmessung mit einem Max31855-Board und einem 
K-Typ-Thermoelement für ein mobiles Dieselheizgerät. Die Schaltung 
funktioniert auf dem Steckbrett ohne Probleme, aber sobald ich das 
Edelstahlnetz vom Sensorkabel oder die Hülse vom Sensor berühre, bekomme 
ich im seriellen Monitor verschiedene Fehler angezeigt, z.B. “kein 
Sensor angeschlossen”, “Sensor hat Verbindung zu GND und VCC” und 
falsche Temperaturwerte.

Was habe ich bereits überprüft: anderes K-Typ-Thermoelement verwendet, 
Adafruit_MAX31855 sowie China-Nachbau, gleiches Fehlerbild.

Zum Aufbau: Meanwell-Netzteil -> DC/DC-Wandler -> rp2040-zero-Board -> 
Adafruit_MAX31855. Der Max und das rp2040-zero-Board haben ein 
gemeinsames GND, der Edelstahlschirm vom Thermoelement hat keine 
Verbindung zu den Anschlussdrähten. Wo könnte hier der Fehler liegen, 
oder habe ich etwas nicht beachtet oder gar übersehen?

Für eure Hilfe wäre ich dankbar.

: Verschoben durch Moderator
von H. H. (Gast)


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Zeig den Aufbau.

von Boris F. (skyperhh)


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... und vor allem ein Bild vom Thermoelement.

Wenn der Sensor nicht isoliert ist, du also Kontakt mit einen der beiden 
Leitungen gehabt hast, wundert mich die Fehlermeldung gar nicht.

von Holger (feuerfunke)


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Boris F. schrieb:
> ... und vor allem ein Bild vom Thermoelement.
>
> Wenn der Sensor nicht isoliert ist, du also Kontakt mit einen der beiden
> Leitungen gehabt hast, wundert mich die Fehlermeldung gar nicht.

Es ist ein vorkonfektioniertes K Typ Thermoelement zwei Kabel dran der 
Rest ist in einer Hülse verpresst. Mit welchen Leitungen sollte ich 
Kontakt gehabt haben?
Wenn ich den Sensor berühre wir murx angezeigt, lasse ich ihn los dann 
wird die Temperatur angezeigt.

Beitrag #7627603 wurde vom Autor gelöscht.
von Ove M. (Firma: ;-) gibt es auch) (hasenstall)


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Es ist dein Netzteil, es entsteht eine Brummschleife.
Mit Batterie läuft das.
Entweder dünnen Silikonschlauch benutzen oder eine Schaltung mit 
Isolationselementen aufbauen. (Isolationswandler etc.)
Oder statt Netzteil Batteriebetrieb.

: Bearbeitet durch User
von Wolf17 (wolf17)


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Holger schrieb:
> der Edelstahlschirm vom Thermoelement hat keine
> Verbindung zu den Anschlussdrähten.

Laut Datenblatt oder gemessem? Wie viele Megaohm?
Schon probiert ob Hülse mit GND verbinden was ändert?
Schon probiert, ob GND mit PE verbinden was ändert?
Sind die 10nF T+ nach T- bestückt (Datenblatt S.11)?

: Bearbeitet durch User
von Mani W. (e-doc)


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Holger schrieb:
> aber sobald ich das
> Edelstahlnetz vom Sensorkabel oder die Hülse vom Sensor berühre, bekomme
> ich im seriellen Monitor verschiedene Fehler angezeigt, z.B. “kein
> Sensor angeschlossen”,

Drahtbruch oder Lötstelle, Dein Sensor hängt in der Luft...

von Flip B. (frickelfreak)


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Ich vermute die Messung oder I²C Transfer wird durch Hochfrequente 
störungen aus dem Netzteil gestört. Der fühler mag isoliert sein, die 
HF- Störströme koppeln jedoch kapazitiv und umgehen dadurch die 
isolation, sobald du ihn berührst.

Die Ursache ist ein unpassnder Aufbau der Schaltung, die fehlende 
Ableitung der Gleichtaktstörungen aus dem Netzteil. Ich meine dabei 
nicht die häufig als Gleichtaktstörungen bezeichneten umladeströme aus 
entstörkondensatoren in Netzteilen ohne Schutzleiteranschluss. Diese 
wirken nur mit 50Hz Netzfrequenz, können über der Isolation im Sensor 
keinen nenneswerten störstrom erzeugen.

Vermeiden lässt sich das mittels Masseanbindung der Sensorhülse, einer 
zusätzlichen Gleichtaktdrossel auf der DC seite des netzteils, Filter am 
Sensoreingang, sinnvolle niederimpedante masseverdrahtung, Erdung der 
DC-Seite an eine saubere Erdung.

: Bearbeitet durch User
von Holger (feuerfunke)


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Wolf17 schrieb:
> Holger schrieb:
>> der Edelstahlschirm vom Thermoelement hat keine
>> Verbindung zu den Anschlussdrähten.
>
> Laut Datenblatt oder gemessem? Wie viele Megaohm?
> Schon probiert ob Hülse mit GND verbinden was ändert?
> Schon probiert, ob GND mit PE verbinden was ändert?
> Sind die 10nF T+ nach T- bestückt (Datenblatt S.11)?

Datenblatt liegt leider keins vor, darum gemessen. Die Elemente bewegen 
sich alle im Bereich von 5-5,7 Megaohm. Die 10nF sind auf dem Board 
vorhanden, ist das max31855 zusätzliche 10 nF am Eingang brachten keine 
Besserung.
Hülse mit GND verbinden wäre zu einfach:-) ....muss ich noch testen.

von Peter D. (peda)


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Thermoelemente haben nur wenige µV Signal und lassen sich daher leicht 
stören. Daher sind sie oft geschirmt und der Schirm muß mit GND des 
Meßverstärkers verbunden werden.

von Holger (feuerfunke)


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Flip B. schrieb:
> Ich vermute die Messung oder I²C Transfer wird durch Hochfrequente
> störungen aus dem Netzteil gestört. Der fühler mag isoliert sein, die
> HF- Störströme koppeln jedoch kapazitiv und umgehen dadurch die
> isolation, sobald du ihn berührst.
>
> Die Ursache ist ein unpassnder Aufbau der Schaltung, die fehlende
> Ableitung der Gleichtaktstörungen aus dem Netzteil. Ich meine dabei
> nicht die häufig als Gleichtaktstörungen bezeichneten umladeströme aus
> entstörkondensatoren in Netzteilen ohne Schutzleiteranschluss. Diese
> wirken nur mit 50Hz Netzfrequenz, können über der Isolation im Sensor
> keinen nenneswerten störstrom erzeugen.
>
> Vermeiden lässt sich das mittels Masseanbindung der Sensorhülse, einer
> zusätzlichen Gleichtaktdrossel auf der DC seite des netzteils, Filter am
> Sensoreingang, sinnvolle niederimpedante masseverdrahtung, Erdung der
> DC-Seite an eine saubere Erdung.
Das habe ich mir auch schon gedacht das die Störungen Netzseitig 
eingetragen werden, darum alles auf Anfang gedreht. Spannungsversorgung 
über labornetzteil ausprobiert, über Batterie ebenfalls und Dierekt über 
USB alles das gleiche Ergebnis .... Kurva.

Der Ansatz mit dem Filter am Sensor Eingang klingt nicht übel, was soll 
überhaupt gefiltert werden? Was ist eine  sinnvolle niederimpedante 
masseverdrahtung... der Tischler kratz sich gerad am Kopf.
Schlussendlich wird der Sensor über einen Klemmring mit dem 
Brennergehäuse verbunden der wiederum mit dem Gehäuse des Gerätes 
geerdet ist.

von Flip B. (frickelfreak)


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Holger schrieb:
> Schlussendlich wird der Sensor über einen Klemmring mit dem
> Brennergehäuse verbunden der wiederum mit dem Gehäuse des Gerätes
> geerdet ist

Zeig doch mal die ganze schaltung inkl verdrahtung, leitungslängen, 
fotos. Im Test mit batterie war aber noch der PC über usb verbunden? 
Darüber leitet man ggf auch störströme ein.  Dass es so empfindlich ist 
lässt mich mutmassen, dass irgendwo gnd komplett fehlt und es ohne 
berührung nur durch reinen zufall eben gerade funktioniert.

von Holger (feuerfunke)


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Seit heute morgen gibt es keine Schaltung mehr, habe den Test gemacht 
mit der Spannungsversorgung, Transistor und Ralay alles runter vom Brett 
um eventuelle Fehler von anderen Komponenten auszuschließen.

Mit Batterie lief die Schaltung stand alone, ohne jegliches Kabel am 
Computer die Fehlerausgabe über eine led am pin vom Board

Die Schaltung besteht jetzt noch aus drei Teilen und 5 Jumperkabeln. 
Max31855, rp2040-zero und Thermoelement mit einer Leitungslänge von 80 
cm so wie später auch benötigt.
Ich werde versuchen den Mantel vom Thermoelement noch auf GND zu legen 
und hoffe das Besserung bringt.

Hat schon mal jemand Probleme mit Thermoelementen diktiert vom Chinesen 
gehabt? Vielleicht taugen die einfach auch nix...

von Flip B. (frickelfreak)


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Holger schrieb:
> Die Schaltung ... 5 Jumperkabeln.
>... Thermoelementen diktiert vom Chinesen
> gehabt? Vielleicht taugen die einfach auch nix...

... vielleicht taugt auch die Schaltung und der Aufbau einfach nix...

... jedenfalls ist ein Jumperkabel aus 3 dünnen eisenlitzen umhüllt von 
2mm PVC nicht unbedingt die Richtige wahl für die Spannungsversorgung 
und Masse einer empfindlichen messchaltung. Daher nicht auf "die 
Chinesen" schimpfen, erstmal die Hausaufgaben machen.

von Sebastian W. (wangnick)


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Wir hatten doch vor einiger Zeit eine Diskussion, dass ein IC zur 
Auswertung von Thermoelementen ein rechtes Sensibelchen war, und solche 
Fehler wie Verbindung zu GND/VCC schon gemeldet hat wenn man die Kabel 
quasi nur ankuckte. War das der MAX31855? Oder erinnere ich das falsch?

LG, Sebastian

von Holger (feuerfunke)


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Flip B. schrieb:
> Holger schrieb:
>> Die Schaltung ... 5 Jumperkabeln.
>>... Thermoelementen diktiert vom Chinesen
>> gehabt? Vielleicht taugen die einfach auch nix...
>
> ... vielleicht taugt auch die Schaltung und der Aufbau einfach nix...
>
> ... jedenfalls ist ein Jumperkabel aus 3 dünnen eisenlitzen umhüllt von
> 2mm PVC nicht unbedingt die Richtige wahl für die Spannungsversorgung
> und Masse einer empfindlichen messchaltung. Daher nicht auf "die
> Chinesen" schimpfen, erstmal die Hausaufgaben machen.

Gut möglich das der Aufbau nix taugt, für gewöhnlich ist es genau das 
Zubehör das man für ein Steckbrett verwendet.

An den Bords sind nun mal die Stiftleisten schon dran, natürlich stecke 
ich da ein Kabel drauf.

Was wäre dein Vorschlag um die Schaltung zu verbessern, was könnte ich 
messen um herauszufinden was für Störungen eingetragen werden. Soll ich 
nochmal den PVC Mantel des Kabeles messen:-)


Ich schimpfen nicht auf den Chinesen, hab nur gefragt ob das was taugt, 
oder muss es zwangsläufig ein Marken Sensor sein. War nicht abwertend 
gemeint.

Habe jetzt zwei Tipps bekommen die ich testen werde, andere Kabel 
verwenden und Schirm auf GND legen.

von Ansgar K. (malefiz)


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Hast Ausgleichsleitung dann würde es für einen Test reichen diese beiden 
Drähte zu verbinden.

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