kalorimetrischer Strömungsmesser

Fast genauso sah der Luftmassenmesser in meinem alten Micra aus. Der Unterschied war, das sie bei dem mit der Elektronik im Sockel die NTCs auf eine bekannte Temperatur gebracht haben und den Strom durch den Heizer dann als Messwert ausgegeben haben.

Moin,

Matthias S. schrieb:

Fast genauso sah der Luftmassenmesser in meinem alten Micra aus. Der Unterschied war, das sie bei dem mit der Elektronik im Sockel die NTCs auf eine bekannte Temperatur gebracht haben und den Strom durch den Heizer dann als Messwert ausgegeben haben.

Ist auch an sich die schnellere Methode, weil dann der Sensor auf konstanter Temperatur läuft und man so die thermische Trägheit aushebelt. Man braucht nur noch einen unbeheizten Sensor, um die Lufttemperatur zu messen.

Gruß, Roland

Roland D. schrieb:

Ist auch an sich die schnellere Methode, weil dann der Sensor auf konstanter Temperatur läuft und man so die thermische Trägheit aushebelt.

Konstante Temperatur gibt es nicht umsonst.
Für konstante Temperatur brauchst du einen Sensor und einen Regler für die Heizleistung.

Bezüglich des Zeitverhaltens kommt es darauf an, wie gut Temperatursensor und Heizelement thermisch gekoppelt sind und wie schnell du mit dem Regler eine durch die Luftströmung verursachte Temperaturschwankungen ausgeregelt bekommst.

Hier noch ein Bild zur Ansprechgeschwindigkeit der Konstruktion mit den zwei Pt1000 und Heizwiderstand. Blau die Differenz, grün und gelb die beiden gemessenen Temperaturen.

Moin,

Rainer W. schrieb:

Konstante Temperatur gibt es nicht umsonst. Für konstante Temperatur brauchst du einen Sensor und einen Regler für die Heizleistung. Bezüglich des Zeitverhaltens kommt es darauf an, wie gut Temperatursensor und Heizelement thermisch gekoppelt sind

Im Idealfall ist beides das selbe Bauteil. Ist sicher eine interessante Regelung: Man regele die Spannung an z.B. diesem PT100 so, dass das Verhältnis aus Strom und Spannung immer um einen gewissen Wert anders ist, als an dem anderen PT100, der nur schwach bestromt wird und daher Umgebungstemperatur hat.

So kann man allerdings keine Strömungsrichtung messen. Bei einem Luftmengenmesser im Auto egal.

Gruß, Roland

Pollin bietet sowas zur Zeit für €1,95/Stück an. Siehe Beschreibung. Wäre das was für Dich?

Arno

Danke für den Tip, fertig konfektioniert mit Kabel ein Schnäppchen. Neulich sah ich die noch beim Hersteller für 27 CHF.

Den analogen Aufwand für die Temperaturregelung des Heizwiderstandes im FS2 laut dem Datenblatt möchte ich nicht treiben, ich werde eine Regelschleife über den ESP32 und PWM testen.

Erster Entwurf für ein kleines Board zum ESP32 Modul, an das dieser konfektionierte Sensor FS2 direkt angesteckt werden kann. Sensorstecker und USB-Kabel zum ESP32 liegen dann übereinander. Die Schaltung muss aber noch getestet werden.

Lutz S. schrieb:

Sensor.jpg

Bei dem Aufbau des Sensor lohnt es sicherlich, sich ein paar mehr Gedanken zum Strömungsfeld zu machen. Die Strömung streicht über den deutlich rauhen Aufbau und der Heizwiderstand liegt damit tief in der Grenzschicht zur Platine. Außerdem liegt er im "Windschatten" des luvseitigen Sensors. SMD-Widerstände direkt auf einer Platine führen wegen rauher Oberflächenstruktur zu einer dicken Grenzschicht, so dass die zu messende Luftströmung zumindest Heizelement und leeseitigen Sensor nur sehr schlecht erreicht. Da gibt es bestimmt noch Optimierungspotential mit freier stehenden Bauelementen. Ideal wäre eine freie, laminare Strömung um Sensoren und Heizelement, ggf. mit einer Art Düse drum herum, um die Strömung etwas zu führen und die Geschwindigkeit zur einfacheren Messung anzuheben. Bei in Rohren geführten Gasen ist normalerweise die Rohrinnenwand glatt, um die Grenzschicht dünn zu halten und Sensoren bzw. Heizquelle sind in diese glatte Wand eingebettet.

Das sind interessante Gedanken zur weiteren Optimierung.

Der FS2-Sensor ist mittlerweile eingetroffen und funktioniert sehr gut - allerdings ist er für die konkrete Anwendung zu sensibel. Bei den großen Luftströmen in dem Rohr geht er 'auf Anschlag'.

Lutz S. schrieb:

Der FS2-Sensor ist mittlerweile eingetroffen und funktioniert sehr gut - allerdings ist er für die konkrete Anwendung zu sensibel.

Das halt ich für ausgesprochen unwahrscheinlich.

Laut Datenblatt ist der Sensor im CTA-Mode für Strömungsgeschwindigkeiten bis 50m/s spezifiziert. Das entspricht einem ausgewachsenen Orkan. Die im Datenblatt auf S.4 gezeigt Kennlinie für Messung großer Strömungen mit Richtungserkennung reicht bis 26m/s.
Auch wenn du nur die Brückenspannung auswertest, sollte damit laut Kennlinie auf S.3 eine Messung bis 2,5m/s (leichte Brise, Bft2) möglich sein.

Wie doll verbläst es dich denn, wenn du schreibst

Lutz S. schrieb:

geringen Strömung

?

Falls die Strömung wirklich die 2,5m/s überschreitet, musst du ihn im CTA-Modus betreiben.

In der Brücke mit den Sensorwiderständen und 2 x 1 kOhm komme ich je nach Richtung der Luft auf ca. +/- 10 mV gegenüber Ruhelage ohne Luftbewegung (gemessen mit ADS1115), Spannung am Heizwiderstand dabei 1,5 Volt.

Der Wert wird schon auf dem Tisch mit einem kleinen Lüfter in 30 cm Entfernung erreicht. Auch ohne Lüfter schlägt er schon beim vorbeigehen um einige mV aus.

In dem Rohr im Keller ist deutlich mehr Zug, ein Feuerzeug geht dort aus. Dort ist die Spannung an der Brücke dann bei -12 bis -13 mV, die Änderungen die der andere Sensor reproduzierbar anzeigt (wenn ich z.B. die Tür im EG öffne) sind aber kaum erkennbar.

Lutz S. schrieb:

In dem Rohr im Keller ist deutlich mehr Zug, ein Feuerzeug geht dort aus.

Das ist dann weit jenseits von dem, was man allgemein als "geringen Strömung" bezeichnen würde.

In der Brücke mit den Sensorwiderständen und 2 x 1 kOhm komme ich je nach Richtung der Luft auf ca. +/- 10 mV gegenüber Ruhelage ...

Dann bist du eindeutig im falschen Betriebsmodus. Die Kennlinie für die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Brückenspannung deckt nicht ohne Grund nur den Bereich bis gut +/- 2.5 mV ab.

Bei deiner Luftbewegung kommt du mit Auswertung der Brückenspannung zur Geschwindigkeitsmessung nicht weiter, sondern musst den Sensor als Konstant-Temperatur-Hitzdrahtanemometer, d.h. im CTA-Modus betreiben.

Ja, zur Strömung muss ich noch sagen dass die vor Tagen noch nicht so stark war. Jetzt sind draussen unter Null Grad, da ist im Schornstein mehr thermischer Auftrieb und der Lüfter der Heizung trägt auch noch was bei.

Werde mich mit dem CTA-Modus beschäftigen.

Ich hatte allerdings dieses Diagramm so interpretiert, dass da bis zu 1 m/s ein ziemlich linearer Bereich besteht und die Brückenspannung dabei bis ca 50 mV geht. Falls nicht ist die Bildunterschrift verwirrend.