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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PT-100(0) vs. Thermoelement


Autor: Matt Matt (mtbmatt)
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Hallo Miteinander,

meine google-Versuche waren nicht all zu erfolgreich. Vielleicht kann 
mir jemand hier weiter helfen. :-)

Ausgangspunkt meiner Wünsche ist Temperaturmessung mit einer Genauigkeit 
von +- 0,4-0,1 [°K(C)] mit einem AtMega (16,32,128). Bereich -10 - 100 
[°C]. Meßpunkt(e), insgesamt 3, liegen zwischen 2-8 Meter von der 
Platine entfernt.

Welcher Sensor ist für diese Aufgabe zielgerichteter anzuwenden?
Gibt es ICs, die die Aufgabe wesentlich erleichtern?

Der Weg zu dem Datenblatt von AD595 war recht kurz. Meinem Verständnis 
liegt der Meßbereich (nur) zwischen 0-50 [°C].

vielen Danke für die Hilfe

Autor: Peter Dannegger (peda)
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DS18B20 ist am einfachsten (keine Brummstörungen, Leitungswiderstände, 
Thermospannungen, Abgleich, Rumrechnen).

Einfach nur auslesen und anzeigen.


Peter

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Meßbereich AD595 so zwischen -200 und +1300 °C.

Bei einem Bereich von 0 bis 100 würden wir alle den DS12?80 empfehlen, 
weil Du Dir dann den ganzen analogen Mist mit der Fehlerrechnung 
(Abschätzung) sparst.

Autor: Dietmar E (Gast)
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> Bereich -10 - 100 [°C]

Was ist denn das für ein Prozess?

> Temperaturmessung mit einer Genauigkeit von +- 0,4-0,1 [°K(C)] mit einem AtMega

Vergiss Thermoelemente. Mit einem Theroelement ist 0.1-0.5K, noch dazu 
über 8m, kaum machbar. Das Thermoelement selbst hat schon einen Fehler 
(z.B. 2.5 Grad gegenüber Normkurve in der Klasse B) und die Schaltung 
zum Auswerten bringt weitere Fehler, z.B. 2 Grad, wenn man ein MAX6675 
nimmt. Die zweite Temperaturmessung, die Kaltstellenkompensation, ist 
nicht gut für die Gesamt-Genauigkeit. Dazu kommt die Anfälligkeit des 
schwachen analogen Spannungs-Signals. Das ergibt zusammen einigen 
Kalibieraufwand. Der Vorteile der Thermoelemente: sie reagieren extrem 
schnell, auch in Luft. Sekundenbruchteile in Flüssigkeit.

Der DS18B20 hat 0.5 Grad minimalen Fehler, würde Deine Anforderungen 
also fast erreichen (oder übersteigen, wenn, wie so oft, Genauigkeit mit 
Auflösung verwechselt wurde?). Allerdings steigt der Fehler zwischen 85 
und 100 Grad deutlich an - in die Nähe von 2 Grad. Ausserdem ist dieser 
Sensor sehr träge. In Luft braucht er Minuten, um einen Sprung mit 90% 
Genauigkeit zu erfassen. Schnelle Vorgänge kann man damit nicht 
überwachen.

Kompromiss: KTY11-5 Sensor (PTC). Ordentliche Reaktionszeit, sehr 
billig, einfach anzuschliessen. Für 0.35 Grad Auflösung reicht am ATMega 
ein einziger Widerstand als externe Beschaltung. Muss allerdings 
aufwändig kalibiert werden (mit Zweipunktkalibrierung wird man nicht auf 
0.1 Grad Fehler kommen, aber mit Laborthermometer und einigen 
Messpunkten könnte 0.5 Grad machbar sein).

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Dietmar E (Gast)

>billig, einfach anzuschliessen. Für 0.35 Grad Auflösung reicht am ATMega
>ein einziger Widerstand als externe Beschaltung. Muss allerdings

Ja, AUFLÖSUNG. Aber nicht GENAUIGKEIT!

Auflösung und Genauigkeit

0.1K GENAUIGKEIT hinzukriegen kostet RICHTIG Geld. Des DS???? mit 0.5 K 
Genauigkeit ist praktisch nicht zu schlagen, weder im Preis noch 
Genauigkeit.

MFG
Falk

Autor: Matt Matt (mtbmatt)
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Hallo Peter, Bernd, Dietmar, Falk,

danke für die guten und schnellen Antworten.

>> Bereich -10 - 100 [°C]
>
> Was ist denn das für ein Prozess?
>
Hat im weiteren Sinne etwas mit Temperatur(en) und Energieverwaltung zu 
tun. -10 ... 100 [°C].

Ich möchte erst die Genauigkeit  von +- 0,4-0,1 [°K(C)] und dann die 
Auflösung. (Das mit Auflösung habe ich bereits hinter mir).
Geschwindigkeit ... 1/60 [°K/s]

Mir sind bereits sowohl PTs als auch Thermoelemente mit einer 
Genauigkeit von 0,1 [°K] vor die Augen gekommen. Bin nur nicht ganz 
überzeugt, daß es auch soweit stimmte...

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Matt Matt wrote:

> Mir sind bereits sowohl PTs als auch Thermoelemente mit einer
> Genauigkeit von 0,1 [°K] vor die Augen gekommen. Bin nur nicht ganz
> überzeugt, daß es auch soweit stimmte...

Das wird schon stimmen.

Bloß bestimmen nicht nur die Sensoren die Genauigkeit, sondern 
hauptsächlich die Zuleitung und die Auswerteschaltung.

Beim DS18B20 kommt dagegen der Wert schon fertig raus, da kann sich 
nichts mehr verfälschen. Ist also Sensor + Auswerteschaltung in einem 
Chip.
Die Auflösung ist 0,0625°.
Als Zuleitung reicht der billigste Klingeldraht.


Peter

Autor: Dietmar E (Gast)
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> Des DS???? mit 0.5 K Genauigkeit ist praktisch nicht zu schlagen, weder im Preis 
noch Genauigkeit

Die 0.5 Grad aus dem Datenblatt gelten nur bis 85 Grad, darüber geht es 
stark abwärts. Mit einem handkalibierten KTY-Sensor ist man, wenn es bis 
100 Grad gehen muss (irgendein Prozess mit kochendem Wasser?) 
letzendlich genauer. Und der Sensor reagiert viel besser. Und ist 
billiger. Es bleibt der Aufwand mit dem Kalibieren. Für trivial 
Anwendungen (Raumthermometer) also doch DS18B20. Aber für einen Boiler + 
PID würde ich darauf verzichten.

Autor: Matt Matt (mtbmatt)
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Hallo Peter,
Hallo Dieter,


wenn das Wasser kocht, ...
Bis 60 [°C] ist der normale Arbeitsbereich, bis 75 [°C] ist die Reserve. 
Oberhalb nicht notwendig, aber zur Dokumentationszwecken empfehlenswert.

Was mich bei DS18B20 einwenig verwirrt:

- Genauigkeit 0,5 [°C]
- Auflösung 0,0625 [°C]

Wozu wird eine Auflösung von 0,0625 [°C] benötigt, wenn die Genauigkeit 
bei 0,5 [°C] um vielfaches kleiner ist?

schönen Abend

Autor: Dietmar E (Gast)
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> Wozu wird eine Auflösung von 0,0625 [°C] benötigt, wenn die Genauigkeit
bei 0,5 [°C] um vielfaches kleiner ist?

Wenn man sich weniger für die absolute Genauigkeit und mehr für die 
relative Änderung interessiert, ist die Auflösung interessant. Beispiel: 
man stellt einen Prozess nach anderen Parametern ein, notiert sich dann 
die Temperatur und überwacht anschliessend nur die Abweichung davon. Mit 
mehr Auflösung kann die Abweichung besser quantifiziert werden. 
Allerdings ist ein Teil der hohen Auflösung nur ein Märchen (um Kunden 
zu gewinnen, nicht wirklich verfügbar als Messqualität). Interssant ist 
noch die Frage, wie man das beste aus der Auflösung herausholt, also 
z.B. das "Zittern" mit einem digitalen Filter herausrechnet.

Autor: Matt Matt (mtbmatt)
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Hallo Dietmar,

danke :-)
Werde es mal mit dem IC probieren.

schönen Abend

Autor: Wolfgang-G (Gast)
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>Bis 60 [°C] ist der normale Arbeitsbereich, bis 75 [°C] ist die Reserve.
Bis zu 60°C könnte man auch den Temperaturfühler TSic 506 im TO92 
Gehäuse verwenden. Der Hersteller gibt einen max. Fehler von -0,1° bis 
+0,2° im Bereich von -10°C bis 55°C an. Messbereich ist allerdings nur 
-10°C bis 60°C. Auflösung 0,034° .Ich verwende diesen Fühler als 
„Thermometernormal“  zur „Kalibrierung“  des DS18B20.

Autor: Matt Matt (mtbmatt)
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Hallo Wolfgang,

hört sich schon recht interessant. Über Normal müßte zwar immer noch 
DS18B20 herhalten, das läßt sich aber recht leicht an der Energiezufuhr 
abgreifen und ggf. reagieren.

Wo bekommt ihn?
Was kostet er denn?


Grüße

Autor: Wolfgang-G (Gast)
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TSic 506 gibt es u.a. bei farnell für ca. 12,5€
MfG
Wolfgang

Autor: Dirk S. (fusebit)
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Wenn Du die Genauigkeit in dem Bereich tatsächlich erreichen möchtest, 
kommen nach meiner Erfahrung nur PT100 mit hochwertigen Wandlern in 
Frage. Industrielle Wandler könntest Du oftmals auch an einen AVR 
anschließen (einige bieten neben den üblichen 4 - 20 mA auch 
Spannungsausgänge), aber die kosten pro Stück dreistellig. Ein 
brauchbarer PT100 Fühler kostet auch gerne 50€ aufwärts...

Autor: Rainer (Gast)
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Ja für Genauigkeit und auch Langzeitstabilität sind PT Sensoren 
allererste Wahl. Die Sensoren haben eine (fast) lineare Kennlinie im 
genannten Temperaturbereich. Der nackte PT Fühler kostet je nach 
Ausführung um 5 Euro.

Autor: Rainer (Gast)
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Im Datenblatt von den elektronischen Teilen stehen immer schöne Sachen 
drin. Steht da auch z.B. was von Langzeitdrift ?

Habe mal LM335 o.ä. Temperatursensoren verbaut, 10mV/K, die gehen bei 
hohen Temperaturen irgendwann kaputt. PT Sensoren halten das aus.

Gruß Rainer

Autor: Dietmar E (Gast)
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> TSic 506 gibt es u.a. bei farnell für ca. 12,5€

Der Hersteller bietet von diesem Baustein kostenlose Samples an (auch 
von dem TSic306WST, der hier besser passen würde).

Autor: Dietmar E (Gast)
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> Wandler könntest Du oftmals auch an einen AVR anschließen [...] kosten pro Stück 
dreistellig

Stimmt, SMT-UTI von Smartec kostet dreistellig: 8,16 EUR :)

Autor: Dirk S. (fusebit)
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Dietmar E wrote:
>> Wandler könntest Du oftmals auch an einen AVR anschließen [...] kosten pro 
Stück
> dreistellig
>
> Stimmt, SMT-UTI von Smartec kostet dreistellig: 8,16 EUR :)

Und was haben diese Sensoren mit einem Pt100-Messstellenwandler zu tun?

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