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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik NTC kalibrieren


Autor: Paul H. (powl)
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Hi!

Wäre es möglich die Messkurve eines NTC aufzunehmen indem man ihn in ein 
isoliertes gefäß mit eiswasser und einem tauchsieder positioniert un 
dann das messergebnis aufzeichnet. anfang und ende davon sollte man ja 
jeweils daran erkennen dass die temperatur sich solange sich noch 
eiswürfel im wasser befinden nicht über 0° steigt und wenn das wasser 
kocht nicht über 100° seigt.

mfg PoWl

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Hi,

sollte gehen, allerdings sind Deine 100° von der Höhe des 
Versuchsaufbaus abhängig. Ich bin auch nicht sicher, dass Du im Bereich 
0-100° eine Linearität des NTC erwarten kannst. Das Ganze wäre also 
ziemlich ungenau.

Daher stellt sich mir die Frage ob (abh. von der benötigten Genauigkeit) 
ein anderer (schon Kalibrierter) Sensol nicht geeigneter wäre ?

Gruß

Andreas

Autor: Paul H. (powl)
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Hi!

Der Trick dabei ist ja dass sich die Temperatur des Wassers nur zwischen 
0 und 100° befinden kann und dazwischen gleichmäßig ansteigt. Ich kriege 
nun in einem bestimmten Zeitabschnitt, den das Wasser zum erhitzen 
braucht, ADC-Werte die dem Messwert von 0 bis 100° entsprechen. Dann 
wird nur noch die Zeit in 100 Teile eingeteilt und der jeweilige 
Messwert in die Tabelle übernommen bzw durch verschiedene Messpunkte 
eine Funktion erstellt die mir den Temperaturwert zum Messwert 
ausspuckt.

Anders könnte ich den NTC auch mit einem zehntel-grad-thermometer 
kalibrieren.

mfg PoWl

Autor: Klaus (Gast)
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Ziemlich ein Aufwand für'n NTC.
Was soll den als Genauigkeit rauskommen ?
Müsste wohl für jedes Exemplar gemacht werden.
Umrühren des Wassers nicht vergessen.

Bessere Sensoren sind PT100 oder was elektronisches, da kann man den 
ganzen Kalibrieraufwand sparen.

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Hey, überleg mal. Wenn du deine Cola im Restaurant bestellst, wie lange 
es dauert bis das Eis geschmolzen ist. Und hat keine Null Grad. Also 
ungenauer geht es ja nun nicht mehr. Wenn dann würde ich wenigstens ein 
genaues Termometer ins Wasser stellen. Immer schön umrühren, damit 
überall gleiche Temperatur ist und ständig Messung durchführen.

Ansonsten kann man dies alles auch Berechnen. Die benötigten Werte 
findest du im Datenblatt. Als Beispiel ein 10k NTC und der ist alles 
andere als linear.

Autor: Paul H. (powl)
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Naja wenn ich eiswasser sag dann mein ich auch eiswasser also nich n 
halben Liter wasser und n paar Eiswürfelchen drin ;-) Aber die Methode 
das ganze mit einem genauen analogen Thermometer zu kalibrieren und eine 
entsprechende kurve zu erstellen ist vielleicht doch die bessere.

bei den Platinsensoren besteht halt das problem dass die teurer sind und 
ich einen größeren Aufwand habe. bzw ich könnte die Messung mit einem 
differentiellen Eingang des ADCs machen, leider wird das ganze dann wohl 
auch anfällig auf Spannungsschwankungen und ich brauche 2 
Spannungsreferenzen. Oder? Einen komplett digitalen könnte ich ja auch 
nehmen wobei der dann wieder teurer wird.. alles mist irgendwie.

mfg PoWl

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Paul Hamacher (powl)

>Spannungsreferenzen. Oder? Einen komplett digitalen könnte ich ja auch
>nehmen wobei der dann wieder teurer wird.. alles mist irgendwie.

Überhaupt nicht. Du musst einfach mal klar denken und rechnen.
Wofür soll das sein. Ein Prototyp/Einzelstück?

-> nimm nen fertig kalibrierten Digitalsensor, für die drei Euro kann es 
auch ein Hobbybastler nicht schaffen.

Grosserie? Schaffst du es, für x Euro, die ein fertig kalibrierter 
Sensor kostet, jeden einzelnen zu kalibrieren (Zeit- und Arbeitsaufwand, 
erzielte Genauigkeit etc.) ?
Wenn ja, dann nimm den NTC und kalibriere selbst. Wenn nein, nimm den 
NTC und lebe mit der niedrigen Genauigkeit oder nimm einen fertig 
kalibrierten.

Die PT100/PT1000 sind quasi kalibriert, weil von Standard normiert.

MfG
Falk

Autor: 1357 (Gast)
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Paul,
die NTC Kalibrierung ist nichttivial. Die Null grad kriegt man noch so 
hin. Mit zerstossenem Eis (aus Dest Wasser) in dest Wasser. Immer schoen 
ruehren. Hat Null Grad. Den linearen Temperaturanstieg kannste 
vergessen. Ja. du deponierst einen immer gleichbleibende Waermemenge im 
Wasser. Das muesste gut geruehrt werden, und ultra gut isoliert. Und die 
100Grad gelten bei Meereshoehe bei Std Druck, ich denk 1013mBar. Falls 
der Druck anders ist, muss man korrigieren. Vergiss ein Vergleichs 
Platinsensor. Platinsensoren sind in 2 Klassen erhaeltlich, A (0.15Grad) 
und B (0.25Grad) besser scheint nicht zu gehen. Gut die Platin muss man 
nur an einem Punkt kalibrieren. Null genuegt. Allenfalls kann man 
Thermoelement nehmen. Aber wie diu sieht wird der Aufwand immer hoeher. 
Weshalb ist die absolute Temperatur denn so interessant ? Weshalb darf 
die nicht 1-2 Grad daneben sein ? Erbitte Fehlerrechnung.

Autor: Arc Net (arc)
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> Platinsensoren sind in 2 Klassen erhaeltlich, A (0.15Grad)
> und B (0.25Grad) besser scheint nicht zu gehen.

und 1/3, 1/5 (seltener) und 1/10 DIN (+-0.08 °C bei 100 °C)

> Gut die Platin muss man nur an einem Punkt kalibrieren.

Wenn man nicht genau messen will, dann ja, sonst Mehrpunktkalibrierung.

> Allenfalls kann man Thermoelement nehmen.

und braucht eine genaue Kaltstellentemperatur und muss diese und die 
Thermoelemente kalibrieren...

Autor: 1358 (Gast)
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Wie macht man eine Mehrpunkt Kalibrierung, ohne zum Eichamt gehen zu 
muessen mit einem riesen Haufen Kohle ? Es muss doch vernuenftige 
Primaerstandards geben. CO2 waere noch so was : Tripplepunkt bei ca 30 
Grad & 30 Bar, nicht wirklich so praktisch. Sonst noch was ?

Autor: Dietmar E (Gast)
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> Wie macht man eine Mehrpunkt Kalibrierung, ohne zum Eichamt gehen zu
muessen

Einen kalibrierten digitalen Sensor kaufen und als Kalibiersensor 
verwenden, dann mit allen unkalibrierten Sensoren den gewünschten 
Temperaturbereich mit einer Heizung langsam durchfahren und die 
Korrekturkurve aufzeichnen. Der DS1820 von Maxim hat unter 80 Grad einen 
Fehler von 0.5 Grad.

Autor: Arc Net (arc)
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Trockenblock-Kalibrierofen oder Flüssigkeitsbäder + Referenzsensor
http://www.hartscientific.com/products/industrial.htm
http://www.hartscientific.com/products/probes.htm

oder Fixpunktzellen
http://www.hartscientific.com/products/primarystds.htm
http://www.hartscientific.com/products/fixed-points.htm

Günstig wird sowas nicht...
oder man hat einen guten Draht zum nächsten Kalibrierlabor

Autor: Paul H. (powl)
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OK haltemal.

Zwei kriterien: Hohe Genauigkeit (bis zu 1/10 Grad, geht das mit nem 
NTC? Der ADC mit 1024 stufen sollte so einem bestimmten Bereich abdecken 
können, oder?), Günstig. In manchen Situationen wird es völlig 
ausreichen wenn ich Temperatur nur in 1° schritten messen kann, von 
diesen erwarte ich dann aber auch dass sie genau sind! Wobei ein guter 
Mittelwert gefunden werden sollte. Diese Fertigsensoren reichen für 
einfache zwecke ja auf jedenfall aus, allerdings sollte es manchmal eben 
noch genauer gehen :-)

Ja, zur kalibrierung. Das mit dem Druck bei kochendem Wasser stimmt, das 
könnte ein Problem werden. Aber was haltet ihr von einer Kalibrierung 
mit einem laborthermometer.

Sowas z.B. der sollte ja geeicht sein und genau funktionieren, richtig? 
Oder unterliegt der auch starken toleranzen? Dann könnte ich mehrere 
Messpunkte machen und die restlichen errechnen.

Ebay-Artikel Nr. 170153722321

Gibt es irgendwo im Internet ein Beispiel um so einen Platinsensor 
auszuwerten? Der wäre eventuell noch ganz interessant wegen seiner 
Linearität.

Aber die Idee, einen NTC einmal genau zu kalibrieren und dann für einen 
weiteren anhand diesem NTC eine kleine Kalibrierstation zu bauen klingt 
garnicht so schlecht^^

mfg PoWl

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Paul Hamacher wrote:
> OK haltemal.
>
> Zwei kriterien: Hohe Genauigkeit (bis zu 1/10 Grad, geht das mit nem
> NTC? Der ADC mit 1024 stufen sollte so einen Bereich ja bis 100°
> abdecken können, oder?)

Nicht unbedingt. Die Dinger haben nun mal keine lineare Kennlinie.

An einem Ende des Messbereichs entspricht eine Änderung des ADC
um 1 einer Temperaturänderung von vielleicht 1/100 Grad. Am
anderen Ende ist aber ein ADC Schritt von 1 schon eine Differenz
von 1 Grad.
(Zahlen frei erfunden, es geht um das Prinzip).

Autor: Paul H. (powl)
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Karl heinz Buchegger wrote:
> Paul Hamacher wrote:
>> OK haltemal.
>>
>> Zwei kriterien: Hohe Genauigkeit (bis zu 1/10 Grad, geht das mit nem
>> NTC? Der ADC mit 1024 stufen sollte so einen Bereich ja bis 100°
>> abdecken können, oder?)
>
> Nicht unbedingt. Die Dinger haben nun mal keine lineare Kennlinie.
>
> An einem Ende des Messbereichs entspricht eine Änderung des ADC
> um 1 einer Temperaturänderung von vielleicht 1/100 Grad. Am
> anderen Ende ist aber ein ADC Schritt von 1 schon eine Differenz
> von 1 Grad.

Ja da hast du recht, ist mir auch gerade gekommen -.- Allerdings besteht 
doch noch die möglichkeit einen NTC mithilfe eines parallelgeschalteten 
Widerstands zu linearisieren oder?

Autor: Dietmar E (Gast)
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> Das mit dem Druck bei kochendem Wasser stimmt, das
könnte ein Problem werden

Gar kein Problem, einfach den Siedepunkt ausrechnen (lassen):
http://www.csgnetwork.com/h2oboilcalc.html

Autor: yyyy (Gast)
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Zum linearen und genauen Messen ohne jede Kalibrierung ist ein Pt100 
oder Pt1000 viel besser geeignet.

Einziges ""Problem"": Für jede Messstelle eine Konstantstromquelle von 
ca. 4 mA.

Es geht auch mit einer Konstantspannungsquelle, z.B. 5 V mit 
Vorwiderstand vor dem Pt, aber dann ist der Strom nicht immer gleich, 
sondern ändert sich mit der Temperatur und man kann nicht die 
Normtabellen zur Umrechnung Widerstand in Temperatur benutzen.

Wichtig: Der Strom muss so klein sein, dass eine Eigenerwärmung des Pt 
vernachlässigbar ist, deswegen wenn möglich, Pt mit großer Oberfläche 
benutzen..

Autor: Dietmar E (Gast)
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> man kann nicht die Normtabellen zur Umrechnung Widerstand in Temperatur benutzen

Wieso nicht, man muss doch nur nach dem Ohmschen Gesetz ein bisschen 
umrechnen, das sollte doch mit einem uC kein Problem sein?

Autor: Paul H. (powl)
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ihr seid ja krass, danke für die hinweise. aber ich möchte doch beim NTC 
bleiben ;-) geht jetzt nur noch um die kalibrierung. Die Idee eine 
kleine Kalibrierstation zu basteln find ich gut. Das Problem ist dabei 
nur dass ich einen NTC wirklich genau kalibrieren muss.

Daher meine Frage: Messen diese Stabthermometer denn wirklich genau? Ich 
mein es wäre ja sinnlos ein Thermometer zu benutzen das mit 0,1° 
auflösung anzeigt wenn der angezeigte messwert garnicht genau stimmt. 
Wenn die dinger genau gehen würde ich so eines zum kalibrieren 
verwenden. Ansonsten wohl doch die umständliche Methode mit dem Wasser, 
dann brauch ich aber auch den Luftdruck und der muss auch wieder 
zuverlässig gemessen werden und und und.. :-S

Zum Anfang reichen mir ja auch 1° Auflösung, diese sollten dann aber 
auch wirklich genau und zuverlässig sein ;-)

Beim NTC krig ich ja eh probleme das über einen weitrangigen 
Temperaturbereich genau zu messen, selbst wenn ich ihn mit widerständen 
linearisiere müsste ich gucken dass zwei konstantspannungsquellen für 
den Spannungsteiler herbekomme um den Messbereich in einen für den ADC 
gut messbaren Bereich zu verschieben und zu strecken. So dass von 0 bis 
100° jedes Bit der 1024 Bit auflösung genutzt werden können. 
Idealerweise spuckt der ADC mir dann 1000 für die Temperatur 100 aus 
:-D, würde dann bis 102,4°C gehen^^

mfg PoWl

Autor: 1364 (Gast)
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Vergiss die 10 Bit, die sind etwas wenig. Mit etwas Mitteln kriegt man 
auch 13bit. Falls die Hardware gut genug ist, sollten 1024 Additionen 
genuegen.

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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Oh man, wenn Du WIRKLICH auf 0,1K reproduzierbar und langzeitstabil 
genau messen willst, brauchst Du einen Aufwand deutlich >100€. Vergiss 
das mit dem NTC und dem ganzen Quatsch.
Du hast offensichtlich keine Ahnung, welcher Aufwand Dich erwartet.

Autor: Arc Net (arc)
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> Hohe Genauigkeit (bis zu 1/10 Grad, geht das mit nem NTC?
http://www.hartscientific.com/products/5640.htm
http://www.gesensing.com/products/sases.htm?bc=bc_...
(ex Thermometrics)
;-)

> Das mit dem Druck bei kochendem Wasser stimmt, das
> könnte ein Problem werden. Aber was haltet ihr von einer Kalibrierung
> mit einem laborthermometer.

Genauigkeit + Ablesegenauigkeit? Wie konstant ist die Temperatur im 
Bad/Ofen, wie homogen ist dort die Temperaturverteilung.

> Zum linearen und genauen Messen ohne jede Kalibrierung ist ein Pt100
> oder Pt1000 viel besser geeignet.

In einem begrenzten Meßbereich, ja
Ohne Kalibrierung, nein
DIN B Toleranz = +-(0.3 + 0.005 |t|) °C (+-0.8 °C bei 100 °C)

> Einziges ""Problem"": Für jede Messstelle eine Konstantstromquelle von
> ca. 4 mA.

4 mA? Üblich sind meistens max. 1 mA für einen PT100 und 100-200 uA für 
einen PT1000.
Selbsterwärmung in °C = I^2 R * E, E = °C/mW macht bei 4 mA und 0.2 
°C/mW 0.32 °C. Das ganze jetzt zusammen mit der Toleranz... >1 °C

> Oh man, wenn Du WIRKLICH auf 0,1K reproduzierbar und langzeitstabil
> genau messen willst, brauchst Du einen Aufwand deutlich >100€.

Präzisionsreferenzwiderstand. Z.B. von Vishay ca. 15 €
PT100 1/10 DIN. ab ca 20 €
ADC z.B. AD7794 ca. 10 €
Schaltung drumherum + Platine max. 30-40 €

Autor: Paul H. (powl)
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oookay, wie machen das denn die ganzen digitalthermometerchen, sind die 
schon von werk aus so gut kalibriert oder ist es einfach so dass die 
größtenteils shit anzeigen?

um mit einem linearisierten NTC 1/10° Toleranz zu erreichen braucht, 
reicht da ein 10bit ACD nicht wenn man z.b. einen Temperaturbereich von 
-10 bis 40° abdeckt? In wie fern spielt die Güte des Sensors denn nach 
einer Kalibrierung noch eine große Rolle?

Hat jemand ne beispielschaltung für PT100/PT1000 sensoren? Die müssten 
ja erst an den Messbereich des ADC angepasst werden.

Btw: Diese Stabthermometer für zehntel ° sind 55cm lang, jedes 0,1° 
lässt sich genau ablesen, wenn man genau hinschaut kann man je nach 
sehstärke eine genaugikeit von 0,02-0,05° ablesen. Vorraussetzung ist 
dass dieser Stabthermometer genau funktioniert, muss da wohl mal meinen 
Chemielehrer fragen falls das hier nicht so bekannt ist.

mfg PoWl

Autor: 1373 (Gast)
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Etwas Anzeigen ist eine Sache, aber auch so genau sein, ist eine andere 
Sache. Du solltest dir auch im klaren werden weshalb du die Genauigkeit 
brauchst. Einfach der Genauigkeit willen ? Meist muss die Temperatur nur 
reproduzierbar sein. In der Physik gibt man jeweils eine Genauigkeit an, 
zB+-2 Grad, und gut ist.

Autor: Wolfgang-G (Gast)
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>Diese Stabthermometer für zehntel ° sind 55cm lang, jedes 0,1°
>lässt sich genau ablesen, wenn man genau hinschaut kann man je nach
>sehstärke eine genaugikeit von 0,02-0,05° ablesen. Vorraussetzung ist
>dass dieser Stabthermometer genau funktioniert,
Bevor der Wahn der unsinnigen Auflösung von digitalen Messgeräten 
aufkam, wurden und werden die Skalen von analogen Geräten so angelegt, 
dass die Unterteilung dem Messfehler entspricht. Wenn Du also ein 
Thermometer eines seriösen Herstellers mit einer Unterteilung von 0,1°C 
hast, dann sollte die abgelesene Temperatur z. B. 24,3°C +- 0,1° 
betragen. Manche Hersteller geben noch einen Kalibrierschein mit, wo die 
Abweichung an einzelnen Messpunkten ermittelt wurde.
>eine genaugikeit von 0,02-0,05° ablesen
falsch, damit kannst Du nur einen Trend ablesen
MfG
Wolfgang

Autor: Netbird (Gast)
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> oookay, wie machen das denn die ganzen digitalthermometerchen, sind die
schon von werk aus so gut kalibriert oder ist es einfach so dass die
größtenteils shit anzeigen?

Das kannst Du sehr einfach testen: Sammle alle digitalen "Schätzeisen" 
(Billiggeräte: Preisklasse Kaffeetheke, Baumarkt, Discounter bis 20..30 
Euronen) und alle klassischen Thermometer im Haushalt ein, alle an den 
gleichen Fleck, von Strahlungsquellen fernhalten (Licht, Heizung ..) und 
lange genug warten ...
Du wirst vermutlich -wie ich- große Abweichungen erhalten, selbst bei 
gleichen Geräten. Auch Funkthermometer mit Innen- und Außenfühler sind 
gut geeignet: Stelle beide nebeneinander und Du wunderst Dich 
möglicherweise, dass es dem Außenfühler innen zu warm oder zu kalt ist 
..  :-))
Alle, die dies probiert haben, sind überrascht, wie groß die 
Unterschiede sein können!

Manche Hersteller sind so ehrlich, auch bei Digitalgeräten die 
(Un-)Genauigkeit zu zeigen, dann springt die Anzeige z.B. um 0,5Grad, 
und nicht um 0,1 Grad.

Autor: Paul H. (powl)
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ich frag meinen chemielehrer..

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Netbird wrote:

> Alle, die dies probiert haben, sind überrascht, wie groß die
> Unterschiede sein können!

Kann ich bestätigen, die digitalen Haushaltsthermometer sind großer 
Mist.
Wenn die nur 2-3° daneben liegen, dann hast Du Glück.


Ein PT100 oder PT1000 ist nicht umsonst viel teurer. Kalibrieren mußt Du 
da überhaupt nichts.

Du brauchst nur nen schön genauen Widerstand (0,01%), um damit nen 
Spannungsteiler zu bilden und der ADC sollte besser 16 Bit haben.

Die Betriebsspannung hat keinerlei Einfluß, wenn sie gleichzeitig die 
Referenz für den ADC ist (kürzt sich komplett raus).

Dann noch die Tabelle abtippen und ein bischen interpolieren.


Peter

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Peter Dannegger (peda)

>Ein PT100 oder PT1000 ist nicht umsonst viel teurer. Kalibrieren mußt Du
>da überhaupt nichts.
>Du brauchst nur nen schön genauen Widerstand (0,01%), um damit nen
>Spannungsteiler zu bilden und der ADC sollte besser 16 Bit haben.

Für DAs Geld und Aufwand bekommst du wieviele Digitalsensoren? Wozu soll 
das Ganze gut sein? Ich verrennt sich mal wieder jemand völlig.

MFG
Falk

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Falk Brunner wrote:

> Für DAs Geld und Aufwand bekommst du wieviele Digitalsensoren? Wozu soll
> das Ganze gut sein? Ich verrennt sich mal wieder jemand völlig.

Du solltest eigentlich wissen, daß ich lieber digital einsetze, ist so 
schön unkompliziert.

Ich nehme z.B. DS18B20 um Kühlkörper zu überwachen.
Und als Nebeneffekt kriegt jede Platine ihre eindeutige Nummer. Man muß 
ja auch was für die Qualitätssicherung tun (Nachverfolgbarkeit von 
Ausfällen und Reparaturen).

Wir setzen aber auch PT100 ein, z.B. im Vakuum, da würde Kunstoff 
hoffnungslos ausgasen und den Druck ruinieren. Kalibriert wird da 
natürlich nichts, wozu auch.


Peter

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Peter Dannegger (peda)

>Du solltest eigentlich wissen, daß ich lieber digital einsetze, ist so
>schön unkompliziert.

Schon klar, die Frage war indirekt auch an den OP gerichtet. ;-)

MFG
Falk

Autor: 1374 (Gast)
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Die Frage ist immer, ob man die Genauigkeit auch braucht. Um 
Kuehlkoerper zu ueberwachen nehm ich jeweils einen NTC. Ob die 
Temperatur 3 Grad mehr oder wenige hat ist nicht so wichtig. Kostet nur 
1 Euro @ 1, hat dafuer aber keine Serienummer. ADC Kanaele hat's 
ueblicherweise genug.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ 1374 (Gast)

>Die Frage ist immer, ob man die Genauigkeit auch braucht. Um

Eben.

>Kuehlkoerper zu ueberwachen nehm ich jeweils einen NTC. Ob die
>Temperatur 3 Grad mehr oder wenige hat ist nicht so wichtig. Kostet nur
>1 Euro @ 1, hat dafuer aber keine Serienummer. ADC Kanaele hat's

Soooo teuer? Da nehm ich lieber ne Diode oder nen Transistor, der kostet 
ein paar Cent + Widerstand. Ist dafür ausreichend genau.

MFG
Falk

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