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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Erfahrungen LM335


Autor: Chris (Gast)
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Hallo,

mich würde interessieren wie ihr eure Temp-Sensoren mit dem LM335 am 
atmega realisiert habt und wie eure Erfahrungen sind. (Genauigkeit)

Wie habt ihr es implementiert?
- die Spannung vom LM335 analog aufbereiten und AREF geschickt wählen 
und dafür weniger Software?
- Oder alles Software mit Fließkommarechnungen?


Ciao
Chris

Autor: Ralli (Gast)
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Hallo Chris,

meine Erfahrung mit dem LM335 an einem Mega8 ist, dass man eine
Genauigkeit von bestenfalls 0,25 °C (eher 0,5 °C) erreichen kann.
Dabei ist schon ein gewisser Aufwand für die Kalibrierung erforderlich.

1) Fehler des LM335 bis zu +/-8 °C (evtl. Abgleich mit 10k-Poti)

2) Fehler des ADC im Mega8 laut Datenblatt bis zu +/-3 Bit
(etwa +/- 0,75 °C)

3a) Nimmt man die von einem 7805 stabilisierte Betriebsspannung
(5 V +/- 5%) des Mega8 als Referenzspannung für den AD-Wandler
kommt eine Unsicherheit von +/-5% (bis zu 15 °C) hinzu.

3b) Ansonsten ist für A-Ref eine zusätzliche Präzisionsspannungsquelle
(+/-1 mV über den gewünschten Temperaturbereich) erforderlich.

Am besten setzt man die ganze Schaltung der tiefsten und höchsten
Arbeitstemperatur aus und speichert die erhaltenen
AD-Wandler-Ergebnisse im EEPROM.
Diese Kalibrierung ist beim Austausch des LM335, (evtl. des 7805)
und des atmega's zu wiederholen.

Mittelwertbildung über 4 Messungen gibt deutlich stabilere Ergebnisse!

Im Betrieb wird die Temperatur durch Interpolation errechnet.

Fließkommarechnung oder geschickte Integerrechnung kann die gleiche
Genauigkeit ergeben, hier muss man Speicherverbrauch gegen
erforderlichen Gehirnschmalz abwägen.

Viel Spaß,
Ralli

Autor: Chris (Gast)
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Hallo Ralli,

Danke für die Tips!
Wie dramatisch ist das mit dem 7805 als Referenz? Kann ich den Fehler 
mit einem Mittelwert aus mehreren Messungen in Grenzen halten (sagen wir 
+/- 1°C)  oder brauche ich wirklich eine Präzisionsspannungsquelle 
(LM336-5.0 ?)

Ciao
Chris

Autor: Ralli (Gast)
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Hallo Chris,

Die Mittelung aus 4 Messungen dient nur der Rauschunterdrückung,
sie kann nur zufällige Fehler, keine systematischen Fehler
verringern.

Die Ausgangsspannung eines LM7805 liegt je je nach Exemplar bei
4,75 bis 5,25 V (meist 4,8 ... 5,2 V). Diese Spannung bleibt aber
bei konstanter Last bis auf einen Temperaturgang von -0,8 mV/°C
relativ stabil.
Typischer Temperaturgang des 7805 über 0-70°C: 50 - 60 mV
Als A-Ref bedeutet dies +/- 3 °C.

Der Temperaturfehler des LM336-5.0 ist max. 12 mV über 0-70°C,
bringt also nur 1,2 °C (oder +/- 0,6 °C) Fehler in diesem
Temperaturbereich dazu.

Weiterhin:
Genauigkeit des (abgeglichenen!) LM335 über 0-70°C: etwa 1 °C
AD-Wandler-Fehler atmega: 2 - 3 Bit, also 1 - 1,5 °C

Kommt also darauf an, was du - mit welchem Aufwand erreichen willst.

Bis denn,
Ralli

Autor: Chris (Gast)
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Vielen Dank für die Infos! Werd' das ganze mal ausprobieren...

Autor: Marc (Gast)
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Kann mir jemand sagen, was dieser Sensor mißt?

Ist die gemessene Temperatur:

- Umgebungstemperatur
oder
- Temperatur vom Baustein
???

Bei einer Raumtemperatur von 24 °C mißt der Sensor 38°C.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Ralli (Gast)

>meine Erfahrung mit dem LM335 an einem Mega8 ist, dass man eine
>Genauigkeit von bestenfalls 0,25 °C (eher 0,5 °C) erreichen kann.

Ha, wenn das mal kein Irrtum ist. 0,5 Grad GENAUIGKEIT über den vollen 
Messbereich ist aufwändiger als man glaubt.

Aufloesung und Genauigkeit

>Mittelwertbildung über 4 Messungen gibt deutlich stabilere Ergebnisse!

Und? Was hat das mit GENAUIGKEIT zu tun? GAR NIX! Es verringert nur das 
Rauschen.

>Fließkommarechnung oder geschickte Integerrechnung kann die gleiche
>Genauigkeit ergeben,

Quark. Festkommaarithmetik reicht allemal, ändert aber nix and er 
Genauigkeit. Die wird in erster Linie duch den Analogteil und den ADC 
bestimmt.

> hier muss man Speicherverbrauch gegen
>erforderlichen Gehirnschmalz abwägen.

In der Tat!

MFG
Falk

Autor: Marc (Gast)
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@Falk

kannst du vielleicht auch eine Antwort auf meine Fragen?

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Der Sensor mißt natürlich seine eigene Temperatur !

Soll er die ihn umgebene Luft messen, muß der Fühler intelligent 
angebracht werden.
Er sollte nicht von zu viel Strom durchflossen werden, damit er sich 
nicht erwärmt.
Es muß immer eine gewisse Zeit gewartet werden, damit der Festkörper 
(Sensor) auch die Temperatur des Mediums annimmt. In der Luft hilft 
dabei auch eine exponierte Montage und Strömung, um mehr Luft in 
Berührung mit dem Sensor zu bekommen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Marc (Gast)

>Ist die gemessene Temperatur:

>- Umgebungstemperatur
>oder
>- Temperatur vom Baustein

Er misst die vom Baustein, welche bei gescheitem Design sehr nah an der 
Umgebungstemperatur liegt. Die meiste Wärme koppelt über die 
Drahtanschlüsse ein, also muss dort eine grosse Kupferfläche dran, die 
als Wärmetauscher zwsichen Umgebung und IC funktioniert. Mit kurzen 
Anschlüssen.

>Bei einer Raumtemperatur von 24 °C mißt der Sensor 38°C.

Wieviel Strom jagst du denn durch? Der IC läuft von 400uA bis 5mA. bei 
einer Spannung von 2.98V bei 25 Grad sind das 15mW. Das sollte auch bei 
~200k/W Wärmewiderstand 8TO92 Gehäuse) max. 3 Grad ausmachen.

Ein typischer Vorwiderstand für 5V wäre dann 1 kOhm.

MfG
Falk

Autor: Marc (Gast)
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Der Vorwiderstand beträgt 2,7K und bei einer Spannung von 5 V fließt ein 
Strom von 1,85 mA.

Bei Raumtemperatur messe ich am Ausgang eine Spannung von 3,01 V.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Marc (Gast)

>Bei Raumtemperatur messe ich am Ausgang eine Spannung von 3,01 V.

Das wären 310 Kelvin, macht 37 Grad Celsius. Hmmm. Ist dein Messgerät 
kalibriert?

MfG
Falk

Autor: Daniel D. (bademeister)
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Bei mir sind 3,01V aber 301 Kelvin...(10mV/K)
Daher wären das dann "nur" 28°C.

Autor: Marc (Gast)
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bei 3,01 V sind es "nur" 28°C.. (3,01V/10mV)-273 = 28°C

Umgebungstemperatur könnte 21°C sein => 28°C - 21°C = 7°C Unterschied


das muss ich wohl so hinnehmen.

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