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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperatur Messung mit µC


Autor: Alex (Gast)
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Hallo Leute ich hoffe mir kann hier jemand weiter helfen,
ich will mit einen Pic Temperaturen messen.
Das Problem ist folgendes:

Der Sensor wird mit 5V versorgt (das ist auch nicht änderbar da die 
versorgung nicht von meiner Schaltung kommt sondern ich das Signal nur 
abgreife.

Meine Vref+ Sind gut stabilisierte 2.5 V mit Hilfe eines LM336.

Der ADC eingang verträgt max. 3.3V. Die Auflösung ist 10/12 Bit.

Das große Problem dabei ist nun einmal die unlinearität des Sensors und 
das andere die Spannung. Ein wenig Internet schnüffel (google) und schon 
nen guten ansatz gefunden.

Messung mit PTC/NTC bei diesem Schaltungs beispiel wurde einfach ein 
Widerstand von 2.7kOhm in die Versorgungsspannung des sensors 
geschalten, Das hat da zur folge das einmal der Temp.-Verlauf sehr 
linear wurde und das damit auch eine messspannung von 0.9V - 2V erreicht 
wurde.
Wunderbar.

Nur leider wird dort nicht erklärt wie der Widerstandswert von 2.7kOhm 
errechnet wurde. :-((((
Habe lange mit einem Simulations Programm zubracht und bin zu keiner 
Lösung gekommen. :-((((

Weiß jemand wie die das gerechnet haben???
Würde gern meinen Sensor mit seiner Kennlinie genauso anpassen.

Hier mal der Link und als Anhang das Datenblatt meines Sensors.

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

Ich bin für jede Hilfe Dankbar.

Autor: Alex (Gast)
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Keiner eine Idee. Schade

Autor: The Devil (devil_86)
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Du hast 2 Möglichkeiten:
- Entweder herausfinden, wie sie auf die 2k7 gekommen sind.
- Mit der Nichtlinearität leben und Interpolieren.

Autor: Branko Golubovic (Gast)
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>Messung mit PTC/NTC bei diesem Schaltungs beispiel wurde einfach ein
>Widerstand von 2.7kOhm in die Versorgungsspannung des sensors
>geschalten, Das hat da zur folge das einmal der Temp.-Verlauf sehr
>linear wurde und das damit auch eine messspannung von 0.9V - 2V erreicht
>wurde.
>Wunderbar.

Das trifft nur KTY81-110, ein PTC. Was ich aus deinem Datenblatt sehe, 
du verwendest aber ein NTC mit sehr nichtlineare Temperatur-Widerstand 
Kennlinie, d.h. 2.7kOhm hilft dir bei Linearisierung nicht.
Wie gross ist dien Temperaturmessbereich?

Branko

Autor: Der Micha (steinadler)
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Der Widerstand mit den 2k7 gehört sicher zu einem Spannungsteiler.

Vcc    o
       |
       - /
U1    | |
     /| |  Sensor (R1)
       -
       |
UMess  o
       |
       -
      | |
U2    | |  (R2) (2k7???)
       -
       |
GND    _

Die Formel hierfür wäre:
U1    R1
-- =  --
U2    R2

      R1 * U2
R2 =  -------
        U1

R1 ist hierbei der größte zu messende Widerstand des Sensors. Angenommen 
130 Ohm. U2 ist deine Eingangsspannung für den ADC. Also 3.3V. Besser 
wäre vielleicht sogar 2,5 Volt.

Somit wäre R2 = 252 Ohm.

Also wäre der Widerstand R2 für deinen Fall gleich 252 Ohm.

Autor: Alex (Gast)
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Also:

@Branko

Meßbar sein sollten -30 c - 130 C.
wobei da eine genauigkeit von 1-2C° ausreichend wäre.

@ Micha

Werd das so mal kurz durch rechnen und Simmulieren Danke.

Autor: Alex (Gast)
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So hab mal kurz gerechnet:

75.762 kOhm(-40C°) * 2.5 V
________________________  =  37,881 kOhm

          5 V

Das ganze mal in Multisim aufgebaut bekomm ich aber immer noch eine
Messspannung von 3.333 V?

hab ich nen Fehler gemacht?

Autor: Der Micha (steinadler)
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Alex wrote:
> So hab mal kurz gerechnet:
>
> 75.762 kOhm(-40C°) * 2.5 V
> ________________________  =  37,881 kOhm
>
>           5 V
>
> Das ganze mal in Multisim aufgebaut bekomm ich aber immer noch eine
> Messspannung von 3.333 V?
>
> hab ich nen Fehler gemacht?


Ja... U1 + U2 = UGes.

Also muss unter dem Bruchstrich nicht 5V stehen sondern 2,5V.

Wenn du von 2,5 V Messspannung ausgehst, brauchst du nicht zu rechnen.

Dann einfach denselben Widerstand entgegensetzen.
Also 76k.

Autor: Marco S (Gast)
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Hallo.

Zuerst bestimmst du die Spannung an R2. Mit der Formel für
ergibt sich diese zu
[math}U_{R2} = 5V \frac{R2}{R1(T)+R2}[/math]
Diese Spannung tust du zwei mal nach T differenzieren, setzt das 
Ergebnis gleich Null und löst nach R2 auf. Hierfür folgt:
Für T ist hier der Wert einzusetzen, der im Mittelpunkt des 
linearisierten Bereiches liegt.

Gruß
Marco

Autor: Marco S (Gast)
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Mist. Wo sind denn auf einmal die ganzen Buchstaben, die ich eingegeben 
habe? Nochmal:

             B - 2*T
R2 = R1(T) * -------
             B + 2*T

Autor: Der Micha (steinadler)
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Marco S wrote:
> Hallo.
>
> Zuerst bestimmst du die Spannung an R2. Mit der Formel für
>
> ergibt sich diese zu
> [math}U_{R2} = 5V \frac{R2}{R1(T)+R2}[/math]
> Diese Spannung tust du zwei mal nach T differenzieren, setzt das
> Ergebnis gleich Null und löst nach R2 auf. Hierfür folgt:
>
> Für T ist hier der Wert einzusetzen, der im Mittelpunkt des
> linearisierten Bereiches liegt.
>
> Gruß
> Marco

Hoffentlich ist Alex kein Realschüler... ;-)

Autor: Alex (Gast)
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So.

@ Micha

Ich Danke dir. Hab das mal kurz Simuliert. bei 76k bekomme ich da 
folgendes:

75.762 kOhm (-40C°)  2.496 V
41.72 Ohm   (150C°)  2.743 mV

Das wäre voll in der Tolleranz. (Super)

Nur wie sieht es da jetzt mit der eigen Temperatur entwicklung am Sensor 
aus. Und mit welchen Temperaturen muß an R2 rechnen?
Sind die 2.743 mV nicht ein wenig zu gering zum Messen?
Sorry der vielen Fragen wegen aber Irgendwie hab ich den Durchblick 
verloren.

@ Marco

Hab mir die Formel mal gespeichert aber ich hab die vermutung um das zu 
Rechnen muß man Mathe studiert haben oder sieht das nur auf den Ersten 
Blick so schlimm aus.

Autor: Der Micha (steinadler)
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Alex wrote:
> Sind die 2.743 mV nicht ein wenig zu gering zum Messen?

Wenn du 10bit ADC-Auflösung hast, sind das bei 2,5 V Referenzspannung 
gerade 2mV/bit.
Also messen könntest du das gerade noch so.

>
> Hab mir die Formel mal gespeichert aber ich hab die vermutung um das zu
> Rechnen muß man Mathe studiert haben oder sieht das nur auf den Ersten
> Blick so schlimm aus.

Das glaube ich auch ;-)

Autor: Alex (Gast)
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Ich habe gerade nochmal ins Datenblatt des sensors geschaut. Und da 
sieht das dann noch etwas anders aus.

-30 C° 39.851 kOhm = 1.847 V  Wann haben wir schon mal -40 C°
120 C° 87.65 Ohm   = 6.437 mV Mehr wie 120 C° sollten es eh nicht 
werden.

Wie sieht es da jetzt bei 12Bit ADC auflösung aus?

Autor: Alex (Gast)
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Halt hab ich vergessen. Die simulation und die Werte beziehen sich auf
R2 = 68 kOhm da ich diesen Wert bei Conrad direkt als Widerstand kaufen 
kann. Bei TK 25ppm. 76 leider nicht.

Autor: Der Micha (steinadler)
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Alex wrote:
> Ich habe gerade nochmal ins Datenblatt des sensors geschaut. Und da
> sieht das dann noch etwas anders aus.
>
> -30 C° 39.851 kOhm = 1.847 V  Wann haben wir schon mal -40 C°
> 120 C° 87.65 Ohm   = 6.437 mV Mehr wie 120 C° sollten es eh nicht
> werden.
>
> Wie sieht es da jetzt bei 12Bit ADC auflösung aus?

mV/bit = ARef / 2(hoch Auflösung)

also 2,5V / 4096 = sind 0,6mV.

Also damit könntest du schon ordentlich was anstellen.

Autor: Alex (Gast)
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@ Micha

Ich Danke dir wie verückt.

Ich werd das jetzt erstmal schnell schaltungs Technisch zusammenstellen.
Ich vermute aber fast da kommt gleich das nächste Problem. Sollte ich 
recht haben schreib ich gleich nochmal.

Vielen Dank erstmal.

Autor: Alex (Gast)
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Ich glaube es scheint hier doch mal was zu funktionieren wie ich das 
will.

Hab mal die Schaltung angehängt könnte das so funktionieren?
Das Messgerät wäre Quasi der ADC eingang?
Die Z-Diode soll ab 3Volt sperren damit nicht bei einem Defekt plötzlich 
die 5V am eingang sind. Die 15pF Sind laut Datenblatt des PIC´s für 
jeden I/O Pin vorgeschrieben. wenn ich das richtig verstanden habe.

Autor: Der Micha (steinadler)
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Für was sind die 2k2 ??? Ich glaub, die brauchst du nicht...

Autor: Alex (Gast)
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Also bei allen schaltungs beispielen zur Spannungsbegrenzung mit 
z-Dioden hatten die da immer einen Wiederstand mit drin oder erfüllen 
die beiden anderen in der Schaltung bereits diesen Zweck?

Autor: Alex (Gast)
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Siehe Wiki Zehner Diode

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