Forum: Haus & Smart Home Analog Signal statt Temperaturfühler


von Alexander (rgb-racing)


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Hallo ihr Lieben

Ich hoffe ihr hattet schöne Weihnachten.

Für ein Wärmepumpen Projekt, bin ich gezwungen 3 Temperaturfühler 
irgendwie zu simulieren. Der Hintergrund ist das aus einer Poolwä 
Wärmepumpe eine splitt Wärmepumpe gebaut wird, da die Steuerung im 
Außengerät sitzt, wollen wir die Temperaturfühler eigentlich nicht mit 
10m Leistung ins Innengerät legen. Nach Rücksprache mit dem Hersteller 
der Steuerung, haben wir leider keine Möglichkeit die Temperaturen per 
Modbus zu Schreiben.
Ich habe mal ein Bild der Steuerung mit gepostet, die Temperaturfühler 
laufen über einen Multiplexer.
Die Idee währe entweder ein analog Signal oder ein digital 
Potentiometer. Ich habe in beide Richtungen wenig Erfahrung, vielleicht 
könnt ihr mir Tipps geben.
Über digital potentiometer findet mal leider nicht viel bei Google.

Gruß Alex

: Verschoben durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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WELCHE Art von Temperatursensoren hängen denn dran, Pt1000, NTC, und 
welches ist der Widerstandswertt bei geringster Trmperatur die erfasst 
werden muss und bei höchster ?

Das Messprinzip sieht nach Spannungsteiler an Referenzspannung aus, wenn 
die Referenzspannung (Betriebsspannung) schwankt kannst du keine 
Spannung von aussen anlegen.

Da ein Elko am Eingang sitzt kann man vermutlich den Analogwert durch 
PWM zwischen höchstem und niedrigsten Widerstand erreichen.

von N. M. (mani)


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Alexander schrieb:
> Für ein Wärmepumpen Projekt, bin ich gezwungen 3 Temperaturfühler
> irgendwie zu simulieren.

Und täglich grüßt das Murmeltier 😄
Alleine in den letzten 2 Wochen gab es bestimmt 3-4 Leute hier die einen 
Widerstand simulieren wollten.

Alexander schrieb:
> Wärmepumpe

Welche Wärmepumpe? Schaltplan vorhanden? Datenblatt vorhanden? Name?

Alexander schrieb:
> Temperaturfühler

Was für ein Fühler ist das? Typ? Bild?

Alexander schrieb:
> Ich habe mal ein Bild der Steuerung mit gepostet,

Ziemlich unscharf. Nichts groß zu erkennen. Die Temperaturfühler sind 
die Links von 1-8? Also momentan nur einer an 7 angeschlossen?

Alexander schrieb:
> Die Idee währe entweder ein analog Signal

Kann gehen. Kommt aber extrem auf die Schaltung an. Ohne Schaltung: 
Sensor anschließen, Spannung an der Klemme messen, Sensor demontieren, 
gemessene Spannung einspeisen (Strombegrenzung!), hoffen dass die 
Schaltung keinen Schaden nimmt.

Alexander schrieb:
> oder ein digital Potentiometer

Übliche Idee. Problem ist hier oft der erlaubte Spannungsbereich von max 
5V(bei manchen Typen auch weniger).

Alexander schrieb:
> Über digital potentiometer findet mal leider nicht viel bei Google

Das glaube ich nicht. Such einen (z.B. bei Maxim oder ähnliches) und 
schau ins Datenblatt.

von Achim M. (minifloat)


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Hi
Alexander schrieb:
> Über digital potentiometer findet mal leider nicht viel bei Google

Ein über Modbus steuerbares Digitalpotentiometer gibt es nicht fertig 
kaufbar, wenn es das ist was du meinst.

Aber ein Modbus Digital-Analog-Wandler wie z.B. dieser 
https://www.amazon.de/Waveshare-Analog-Output-Modbus-RTU/dp/B0CQY75G3Q 
geht vielleicht?
Die Schaltung da oben sieht aus als würde sie nur 0...5V vertragen, also 
muss der 0..10V noch mit Spannungsteiler runtergebremst werden. 10kΩ und 
10kΩ werden's wohl tun.

Dann musst du noch die T-U-Kennlinie der Originalen Sensoren 
nachstellen. Da wissen wir leider nicht ob das NTCs (welcher β-Wert?) 
waren oder was anderes ...

Viel Erfolg jedenfalls,
mfg mf

von Alexander (rgb-racing)


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Hi

Es handelt sich um NTC 10 Kohm Sensoren der niedrigste wert währen 55 
ohm der höchste 1,2 kohm

Wenn ich wüsste wie die Schaltung aufgebaut ist würde ich nicht fragen, 
vielleicht kennt jemand den aufbau von euch. Der Hersteller gibt keine 
Pläne frei.

Die Steuerung heißt MWH-298

: Bearbeitet durch User
von Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)


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Alexander schrieb:
> Es handelt sich um NTC 10 Kohm Sensoren der niedrigste wert währen 55
> ohm der höchste 1,2 kohm

10kOhm = 25°C
1,2kOhm = ca. 81°C
55 Ohm = ca. 210°C

Nur, bei den seriöseren Herstellern gehen die nur bis 150°C (Seite 10)
- https://www.vishay.com/docs/29049/ntcle100.pdf

Wert für 55Ohm geklaut by:
- https://www.ebay.de/itm/191960108423

Bist du dir sicher das du einen Messbereich von 80°C bis 210°C mit einem 
NTC abdecken willst?

von Alexander (rgb-racing)


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Sorry ich habe das k vergessen 55 kohm für zirka 0°C

von Flip B. (frickelfreak)


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Einfach die entsprechene spannung anlegen, die 
Spannungsteiler-widerstände im Gerät sind 10k wenn ich es richtig 
erkannt habe. Dafür eignet sich ein DAC oder PWM + Tiefpass.

Die Steuerschaltung sollte im Gerät bleiben oder die eingänge 
zusätzliche überspannungsschutzschaltungen bekommen. Sonst ist die 
Steuerplatine schnell durch. Es sind ungeschützte CMOS-Eingänge, nur der 
ELKO dämpft etwas.

von Alexander (rgb-racing)


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Hallo
Danke für die Antwort.

Da wir aus einer Monoblock Wärmepumpe, eine Splitt Anlage machen, wollen 
wir die 3 Temperatur Sensoren nicht mit 10m Leitungen ins Innengerät 
legen, außerdem wird der Temperaturfühler für die Verflüssiger 
Temperatur gegen einem Drucksensor ausgetauscht. Wir nutzen für unsere 
Steuerungen Sequenz Microsystems Karten für den Raspberry Pi. Deswegen 
muss ich eine möglichkeit finden diese Temperaturen über Modbus steuern 
zu können, da die Kommunikation mit der Wärmepumpe auch über Modbus 
läuft. Es soll nur ein Bus Kabel zwischen innen und Außengerät geben.

Sollte die Frage aufkommen warum ich nichts fertiges nehme, weil es in 
diesem kleinen Leistungsberech nicht auf dem Markt gibt.

Mir wäre es auch lieber die Temperaturen per modbus an die Wärmepumpe 
weitergeben zu können dies ist aber nicht möglich.

Alex

: Bearbeitet durch User
von Thomas R. (thomasr)


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Alexander schrieb:
> Deswegen muss ich eine möglichkeit finden diese Temperaturen über Modbus
> steuern zu können, da die Kommunikation mit der Wärmepumpe auch über
> Modbus läuft. Es soll nur ein Bus Kabel zwischen innen und Außengerät
> geben.

und

> Nach Rücksprache mit dem Hersteller der Steuerung, haben wir leider keine
> Möglichkeit die Temperaturen per Modbus zu Schreiben.

passen für mich nicht zusammen? Und für die paar Meter würde ich lieber 
eine 7x0,75mm² Steuerleitung verlegen....

: Bearbeitet durch User
von Alexander (rgb-racing)


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Hallo ich habe eine tolle Alternative gefunden für alle die einen 
Temperaturfühler simulieren wollen. Super Support!!!!


https://labor-automatyka.pl/gb/simulator-of-resistance-potentiometer-thermocouple-sensor-eg-pt100/119-symulator-r.html

von Thomas R. (thomasr)


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Danke fürs Teilen! Solche Fragen kommen ja öfter und bisher konnte ich 
nur ganz generell auf Meßumformer verweisen, hier ist jetzt endlich 
einer der auch tatsächlich einen Widerstand simulieren kann, nicht nur 
eine Spannung.

Darf man fragen was der denn gekostet hat? Und wie man den bestellt? 
Direkt in Polen?

von Rainer W. (rawi)


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Alexander schrieb:
> Mir wäre es auch lieber die Temperaturen per modbus an die Wärmepumpe
> weitergeben zu können dies ist aber nicht möglich.

Geht es etwas genauer?

Kann die Wärmepunpe keine Temperaturdaten über Modbus empfangen oder 
woran scheitert es?

von Michael B. (laberkopp)


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Alexander schrieb:
> ich habe eine tolle Alternative gefunden für alle die einen
> Temperaturfühler simulieren wollen.

Na ja

Required constant (at least 2 sec) measurement current of simulated 
resistance

arbeitet mit PWM. Geht halt nicht an jeder Steuerung.

von Peter D. (peda)


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Alexander schrieb:
> Über digital potentiometer findet mal leider nicht viel bei Google.

Digital Potentiometer haben erhebliche Nachteile (fehlende galvanische 
Trennung, hoher nicht konstanter Wiperwiderstand, geringe Spannung, 
geringe Stufenzahl). Daher setzt man sie nur selten ein, ich habe sie 
noch nie verwendet.

Der Elko am Eingang ist aber ein gutes Zeichen, eine PWM verwenden zu 
können. Z.B ein MOS-Relais (AQY211) schaltet den minimalen Widerstand 
ein. Bei 100% PWM hat man dann diesen Widerstand wirksam, z.B. 1kΩ. Bei 
50% wirken dann 2kΩ usw. Für die PWM-Frequenz sind die Schaltzeiten des 
MOS-Relais zu berücksichtigen.

von Jacek (Firma: LABOR-ASTER) (jacek_la)


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Michael B. schrieb:
> Alexander schrieb:
>> ich habe eine tolle Alternative gefunden für alle die einen
>> Temperaturfühler simulieren wollen.
>
> Na ja
>
> Required constant (at least 2 sec) measurement current of simulated
> resistance

Hello,
I am the support Mr. Alexander mentioned :) I hope it is OK for me to 
explain the application of our resistance simulator in case it can help 
you in your projects and I hope it is OK to answer you in English.

Type Simulator-R does require constant measurment current flowing from a 
RTD input. For correct setting of the hardware of this module we ask for 
the measurement current value and max resistance range you would like to 
simulate. These values can be find in a datasheet or we can advice on 
how to measure it. We ask for it to ensure operating of the device in 
full dynamic to get best accuracy possible.
For multiplexed measurement currents (short sampling pulses) we have 
type SIM-R-MUX. The multiplexed version has a limitation of max output 
voltage U=Rmax/Imeas<2,4V.

Best regards,
Jacek

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Jacek schrieb:
> Type Simulator-R does require constant measurment current flowing from a
> RTD input.

So to simulate the varying resistance of an RTD, you generate a voltage 
that would appear if the RTD would be supplied by a constant current.

This works for instance if you have a Pt100 and the measurement circuit 
supplies 1.000mA to the Pt100.

If the measurement circuit uses a voltage divider with a 4k9 resistor to 
5V the current is somehow dependend on the actual RTD value and 
therefore the voltage generated has a slight deviation from the desired 
one, but probably not too bad.

I think the way you simulate should be explained in the device 
description, so the customer is able to decide if this is good enough 
for hin application.

: Bearbeitet durch User
von Jacek (Firma: LABOR-ASTER) (jacek_la)


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Michael B. schrieb:
> Jacek schrieb:
>> Type Simulator-R does require constant measurment current flowing from a
>> RTD input.
>
> So to simulate the varying resistance of an RTD, you generate a voltage
> that would appear if the RTD would be supplied by a constant current.

Simulator-R measures the current flowing in the circuit and controls 
MOSFET which is seen as a resistance by the RTD input. Simulator's 
output is not a voltage source.

> This works for instance if you have a Pt100 and the measurement circuit
> supplies 1.000mA to the Pt100.
>
> If the measurement circuit uses a voltage divider with a 4k9 resistor to
> 5V the current is somehow dependend on the actual RTD value and
> therefore the voltage generated has a slight deviation from the desired
> one, but probably not too bad.

It does not matter if the RTD input is a current source or a voltage 
source with serial resistance. In the case of E=5V and Rs=4k9 the 
flowing current does depend on the desired simulated resistance. The 
Simulator-R measures the actual current and sets "resistance" with high 
accuracy.
Simulator-R output is factory set to values given by a customer. In 
described case Imax=E/Rs=1mA so the output current measurement dynamics 
would be set to e.g. 0...1,5mA. This would allow simulating resistance 
from almost zero (in fact it is limited by serial resistance of safety 
elements and Rmin of MOSFET -> ~30Ohm) up to Rmax defined by the 
customer with class 0,1%.

von Michael B. (laberkopp)


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Jacek schrieb:
> Simulator-R measures the current flowing in the circuit and controls
> MOSFET which is seen as a resistance by the RTD input. Simulator's
> output is not a voltage source.

For this to work you rely on the constant current from the measurement 
circuit
1
V --+-----o <-- current
2
    |
3
G--|I MOSFET
4
    |S
5
I --+
6
    |
7
  Rshunt
8
    |
9
GND +-----o --> current return
Lets say you want to simulate 100 ohms (for 0°C on a Pt100), the Rshunt 
has 10 ohms, you measure 0.01V from GND to I therefore determining the 
current the measurement circuit supplies to the temperature probe and 
have to adjust the control voltage on G so that the voltage measured on 
V with regard to GND will read 0.1V.

This may either be done in software with ADC and DAC or by an opamp 
whichs gain (V/I) is controlled by a digital pot (or PGA) but just in 
the steps the digital pot allows.

von Jacek (Firma: LABOR-ASTER) (jacek_la)


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Michael B. schrieb:
> Lets say you want to simulate 100 ohms (for 0°C on a Pt100), the Rshunt
> has 10 ohms, you measure 0.01V from GND to I therefore determining the
> current the measurement circuit supplies to the temperature probe and
> have to adjust the control voltage on G so that the voltage measured on
> V with regard to GND will read 0.1V.

Yes, just like this. But the current does not have to be constant 
current source (e.g. for Pt100 inputs usually it is). It can also be 
voltage source and serial resistor (usually for high resistances like 
NTC inputs).
Simulator-R is ready to go module which can be controlled by analog 
signal, a resistance (e.g. Pt100 / Pt100 separation) or RS485 Modbus.

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