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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Thermoelement mit µC auswerten


Autor: Rene Engel (Gast)
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Hallo Alle

Ich will ein Thermoelement mit einem Atmel auswerten. Wie geht man so 
etwas an ? Ein Thermoelement erzeugt ja eine Spannung die maximal auf 
etwa 50mV beläuft. Irgendwie muss ich bei der maximalen Spannung etwa 
2,5V erhalten für meinen µC. Sollte man einen OP als Differenzverstärker 
nehmen? Vielleicht ja schon mal wer so was gemacht.

Vielen Dank für eure Hilfe im Voraus

Ciao René

Autor: Daniel Kaufmann (Gast)
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Hab ich auch schon mal gemacht.

Zuerst eine Spannung subtrahiert, damit bei 0 Grad auch 0 Volt anstehen.

Und dann den Bereich gedehnt damit bei 100 Grad Temperatur 5 Volt am 
Atmel anstehen.

Und was soll ich sagen, die Heizungsregelung funktioniert. Aber nimm 
nach möglichkeit Temperatur IC's z.B. von Dallas, dann ist die ganze 
Einstellarbeit nicht da und du brauchst auch keine Analogschnittstelle.

Autor: Jonas Diemer (Gast)
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wäre doch geschickter, wenn bei 102,4 Grad 5V anlägen, dann entspräche 
0,1° 1 zahl im 10bit ADwandler.

wie Subtrahiert man spannungen und dehnt sie dann? hab wenig ahnung von 
elektronik, deshalb interessierts mich.

Autor: Rene Engel (Gast)
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Hallo Jonas

Genau weiß ich das alles auch nicht. Ich glaube man muss nur eine 
Spannung subtrahieren, wenn man eine analoge Anzeige bauen will, damit 
bei 0°C auch null Volt angezeigt werden, muss man also die 0°C Spannung 
von der gesamtspannung immer abziehen. Wenn man die ganze Sache mit 
einem µC auswerten will muss man das alles Softwaremäßig machen, aber 
ich weiß halt noch nicht wie ich das anstellen soll.
Vielleicht hat ja nochmal jemand einen Tipp.

Ciao René

Autor: Jonas Diemer (Gast)
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nee, auch da hardwaremäßig, denn der AD wandler geht ja von 0V (=0000) 
bis 5V bzw. Vref (=1024)...

ich denk mal, das alles geht am einfachsten, wenn du nen temperatur IC 
nimmst. der wandelt die temperatur bereits in ne Zahl um, die du dann 
digital ausliest (z.B. per I²C)

Autor: Rene Engel (Gast)
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Hallo Jonas

Wie funktioniert denn solch ein Temp.-IC ? Kennt es den Spannungsverlauf 
des Thermoelements ? Hast Du ein Datenblatt oder einen Namen ?

Vielen Dank

René

Autor: Jonas Diemer (Gast)
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Autor: Daniel Kaufmann (Gast)
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Also, nehmen wir mal an dein Thermoelement gibt eine Spannung von 2 Volt 
bei 0 Grad und 2,5 Volt bei 102,4 Grad. (Sag ich jetzt einfach mal so!)

Im ersten OP addieren wir zu der Spannung des Thermoelements eine 
Spannung von -2Volt hinzu (ja negative Spannung) => Am Ausgang haben wir 
jetzt 0 - 0,5 Volt.

Der zweite OP ist als nichtinvertierender Verstärker mit einer 
Verstärkung von 10 geschaltet => Am Ausgang haben wir jetzt 0 - 5Volt.

@Jonas: hast ja recht. In er Schaltung die wir mal Aufgebaut haben 
wurden nur 8bit als 0-255Grad benutzt.

Hier noch ein paar Datenblätter von den Temperatur IC's

http://kovi.covers.de/mikrocontroller/DS1620.pdf
http://kovi.covers.de/mikrocontroller/DS1621.pdf
http://kovi.covers.de/mikrocontroller/DS1820.pdf
http://kovi.covers.de/mikrocontroller/DS1821.pdf

Autor: Jonas Diemer (Gast)
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cool. wenn mir nun noch jemand sagt, was ein OP (Operationsverstärker?) 
ist und wie der funktioniert (links sind ok), bin ich ein weiser man und 
kann glücklich sterben :-)

Autor: Daniel Kaufmann (Gast)
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Ein Operationsverstärker ist ein analoges Bauteil, das die Differenz 
zwischen seinen Eingängen tausendfach Verstärkt (ideal unendlich) am 
Ausgang herausgibt. Koppelt man nun den Ausgang auf einen Eingang zurück 
kann man ihn in seinem Tatendrang zügeln und er Verstärkt zum Beispiel 
nur 10-fach.

Autor: Lars (Gast)
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Ja ein OP (oder OpAmp) ist ein Operationsverstärker. Ich schlage mich 
auch gerade mit denen rum, "eigentlich" sollte das ganz einfach gehen, 
aber irgendwie stehe ich auf dem Schlauch (ich will nicht 2 OPs 
verwenden sondern nur einen, da (gute) nicht unbedingt zu den 
billigteilen zählen).
Ich mache dazu einen neuen Eintrag, trotzdem hier ein Link: 
http://www.informatik.uni-freiburg.de/~abraham/ET/opv.htm

Autor: Daniel Kaufmann (Gast)
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Gut ist immer Relativ. Wir Verwenden normalerweise LM 324 oder TL 074. 
Die sind wunderbar.

Autor: Jonas Diemer (Gast)
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danke für den link

Autor: Rene Engel (Gast)
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An Alle

Ich habe die Lösung.....

Bei einem Thermoelement kann man eine Spannung abgreifen, aber nicht 
bloß weil sich zwei verschiedene Metalle (Nickel-Chrom-Nickel oder 
Platin-Rhpdium-Platin) wärend der Messung in einer kuschelig warmen 
Umgebung befinden, sondern, weil sich das andere Ende des Sensors in 
einer kühleren Umgebung befindet. Die zu messende Spannung entsteht also 
aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen Fühleranfang und Fühlerende. 
Das ist auch der Grund warum immer alle Leute von einer 
Referenztemperatur sprechen, denn man muss nun also wissen wie warm die 
Seite des Thermoelementes ist an dem die Kabel sitzen, um aus 
Thermospannung und der Referenztemperatur auf die zu messende Temperatur 
schließen zu können. Mann muss also die Referenztemperatur von der zu 
messenden Temp. abziehen. Dafür gibt es aber schon fertige IC´s. Von 
Analog D. macht das der AD595 und von Maxim macht das der MAX 6682, 
wobei der von AD ein Analogsignal, ich meine es waren 10mV pro Grad, 
bildet und der MAX-Chip liefert die Daten in 10 Bit Auflösung über die 
SPI Schnittstelle.

Alles Klar ?!

Ciao René

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

ich habe mal diesen alten Beitrag aufgegriffen, weil mich dieses Thema
auch interessiert. Diese Thermo K-Elemente geben also eine Spannung aus
die bis knapp 50 mV reicht(Datenblatt habe ich hier) und das auch sehr
Linear, erst dachte ich nämlich das dieser AD595/596 die nichlineare
Kurve ausgleicht aber von 100°C bis 1000° geht die Kurve absolut
linear/proportional hoch, Abweichung unter 1°.

Um diese Spannung mit dem ADC anständig auswerten zu können sollte man
sie vorher verstärken damit man ne vernünftige Auflösung hat. Ich habe
mir über legt entweder nehme ich nen LM741(hab ich noch hierliegen) um
die Spannung zu verstärken oder ich setzte halt die Referenzspannung so
niedrig. Oder funktioniert das so nicht mit der 2te Überlegung?

Weiterhin frage ich mich wie stark sich diese Referenztemp(Temp am
Kabelende(Umgebungstemp)) auf die eigentliche Signalspannung Typ-K
Elements auswirkt? z.B. 10° mehr Temp = + oder - x,x mV

Damit man sich die selbst zusammenbaut, ein AD595/596 oder wie das Ding
heißt kostet bei Reichelt nämlich fast 16€ da kann man ja die ganze
Kompensation den AVR erledigen lassen.

Autor: Eumel (Gast)
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Moin,

man kommt bei Thermoelementen nicht um einen Operationsverstärker und
einen zweiten Temperatursensor herum - und der muss thermisch mit dem
Ende der Thermoelementleitung in Verbindung stehen. Thermoelemente
machen m.E. nur dann Sinn, wenn man wirklich den großen
Temperaturbereich nutzen muss.

Autor: olaf (Gast)
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Jungs, ihr habt meinen Tag gerettet. :-]
Einen 741 als Verstaerker fuer ein Thermoelement, ich lieg auf dem
Boden.

Die Teile liefern 40uV pro Grad. Dafuer ist die olle Gurke viel zu
schlecht. Jedenfalls wenn man auch unter 500Grad noch ein glaubhaftes
Ergebniss moechte. Ihr wollt Gleichspannung verstaerken und was ihr
ganz bestimmt nicht wollt ist eine grosse Offsetspannung an den OP
Eingaengen die mitverstaerkt wird!

Schaut euch mal einen LT1006 an.

Der Nachteil von solchen Sachen ist das man dann eine
Referenztemperatur haben muss die an den Anschluessen des
Thermoelements gemessen wird. Die kann man dann natuerlich analog
substrahieren. Oder man liesst die in seinen Controller ein und
substrahiert dort. Was letztlich sinnvoller ist haengt von der
Anwendung ab.

Fuer die ganz faulen gibt es auch noch einen LT1025. Der macht das
alles von alleine. Ist aber dafuer auch teuer.

Ihr denkt das ist ganz schoen aufwendig und sehr schwierig? Fuer Leute
die garnicht wissen was ein OP ist nichtmal zu schaffen? Richtig, das
ist der Grund warum man Thermoelementer normalerweise nur im
industriellen Umfeld sieht. Ihre Nutzung ist teuer und daher nimmt man
sie nur gezwungenermassen wenn man auch ihren Temperaturbereich
braucht.

Olaf

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Ja, für Thermospannungen muß man schon offsetärmere und driftärmere OPVs
benutzen.

Die Hauptschwierigkeit für den Bastler sehe ich allerdings im Abgleich
des ganzen Gebildes.

Deshalb dürften Komplett-ICs wie der AD595 die wesentlich
nervenschonendere Alternative sein.

Und von -55 ... +125°C natürlich gleich die digital ausgebenden
Sensoren.


Peter

Autor: Hillenic (Gast)
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Hi

Suche einen Temperatur-IC zum Messen von Temperaturen zwischen 0°C und
200°C. Der IC sollte mindestens auf eine Stelle hinter dem Komma genau
sein. Des Weiteren mus er über einen normalen Port an einen AT89S8252
angeschlossen werden können (die Serielle Schnittstelle wird bereits
gebraucht).
Für eure Tips bin ich im Voraus sehr dankbar!

hillenic

Autor: Klaus Bröntgen (Gast)
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bis 200° wird wohl kein ic mitmachen, oder...? von -25 bis 100° geht zb.
der TMP04 von analog devices. der gibt so ne art pulsweitenmoduliertes
signal aus, bei dem die pulsweite proportional der temperatur ist. kann
man am atmel quasi mit der stoppuhr messen oder so ähnlich.
aber bis 200° ? solange im ic silizium drinne ist, wird das wohl nix...

Autor: conrad (Gast)
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@Rene: Damit die Thermospannung ensteht, braucht man zwei verschiedene
Metalle die zusammmengebracht werden. Theoretische sollte auch eine
Spannung zwischen dem kalten und heißen Ende eines Eisenstabes
entstehen. Man nimmt aber Elemente, bei deren Zusammenführung eine
messbare Thermospannung auftritt. Damit aber an den Kontakten zwischen
Thermoelement und "Kabel" nicht noch eine Thermospannung auftritt
benötigt man für der Schaffung der Verbindung ein Punktschweißgerät
(Löten ist nicht so gut) oder kauft ein fertig angekabeltes
Thermoelement. Vielleicht geht aber auch ein Widerstand der sich bei
Temperaturverschiebungen ändert (Schlagworte NTC und PTC, man spart
sich den Kontaktärger der Thermoelemente. Ein Kumpel von mir hat auch
schon für Temperaturmessungen einen Transistor verwendet. Habe auch in
meiner Bastelkiste mal einen TL431 gehabt und wollte den zur
Temperaturmessung verwenden (habs aber bis heute noch nicht getan).

Autor: Olaf (Gast)
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Also wenn man von 0-200Grad messen will und dabei eine GENAUIGKEIT von
MINDESTENS 0.1Grad haben will, dann geht man doch wohl besser zu
einschlaegigen Firmen und kauft sich ein Geraet fuer ein paar Tausend
Euro. Das wird billiger sein als selberbauen.

Oder man reduziert seine Ansprueche. :-)

Olaf

Autor: conrad (Gast)
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@Olaf: Hat doch niemand von solch einer Genauigkeit gesprochen.

Autor: Henrik Reimers (Gast)
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@Conrad

>Hat doch niemand von solch einer Genauigkeit gesprochen.

Oh, doch...

Hillenic schrieb:

"Suche einen Temperatur-IC zum Messen von Temperaturen zwischen 0°C
und 200°C. Der IC sollte mindestens auf eine Stelle hinter dem Komma
genau sein."

Solche Anforderungen sind sogar im Fraunhoferinstitut nur unter
Klimakammerbedingungen zu erreichen und frag nicht nach Sonnenschein,
was den Abgleichaufwand für die Schaltung anbelangt.

Nur weil jedes Billigthermoeter eine Dezimalstelle anzeigt, glaubt
jeder Depp, was er abliest, sei "die Wahrheit".

Grüße
Henrik

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