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Thema: temperatursensor fr 20-25C und einer auflsung von 0.02C

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    temperatursensor fr 20-25C und einer auflsung von 0.02C

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    eigentlich steht alles im titel, wenn die temperatur den bereich (kann auch kleiner sein, 1C wren auch ok, wenn ich dafr genauer messen kann) verlsst sollte er zumindest ein "drber" oder "drunter" angeben, muss aber nicht mehr messen.
    der absolutwert ist nicht unbedingt wichtig, muss aber ber lange zeit den fehler konstant halten.

    was ich machen mchte:
    ich habe eine saitenkraftmesszelle (alurohr in der ein vernickelter stahldraht gespannt ist, welcher mittels E-magnet angeschlagen wird, umgeschaltet wird und danach die frequenz der schwingung misst; anschlieend errechnet ein atmega die auf die zelle wirkende kraft). um genau messen zu knnen ist die lngsdehnung des rohres strend und darum mchte ich das lbad in dem die zellen aufgebaut sind beheizen und somit die temperatur mglichst konstant halten. rechnerisch reichen wrden 0,1C, aber ein wenig reserve ist sicher nicht falsch

    ein digitales fieberthermometer habe ich schon "untersucht", erreicht aber die genauigkeit nicht.

    links:

    manfs versuchsaufbau
    der prototyp
    so wird es (hoffentlich) bald aussehen

    schon mal danke frs lesen
    mfg clemens
    Neun von zehn Stimmen in meinen Kopf sagen ich bin nicht verrckt. Die andere summt die Melodie von Tetris...

  2. #2
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Tmeperatursensoren mit guter Langzeitstabilitt sind natrlich PT100 (PT1000) Sensoren hhere Auflsung erhlt man mit KTY81... und beides zusammen sicher mit speziellen Quarzen die im Preis ihre Beschrnkung haben.
    Oder suchst Du Sensoren mit digitalem Ausgang?

    Das lbad habe ich nicht gesehen, soll das ganze Gestell in l getaucht sein? Wenn das Bad sehr gro ist dann kommt es bald auch auf die Temperaturverteilung im Bad an.
    Manfred

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    ja, der gesammte aufbau kommt in ein lbad (D250mm H100mm =4l). ber die temperaturverteilung mache ich mir keine sorgen, da eine pumpe und leitbleche fr eine gleichmige umwlzung sorgen werden.

    digitaler ausgang ist nicht zwingend, wre aber praktisch.

    im datenblatt des KTY81-150 stehht dass dieser sensor 0,5% abweichung hat, bei 25C sind das dann -+0,125C oder oder wie ist diese angabe zu verstehen?

    wie ist die begrenzung durch den quarzpreis zu verstehen, der pt1000 ist doch ein widerstand, der seinen wert als funktion der temperatur ndert?

    mfg clemens
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  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionr
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    Die Tolleranz bezieht sich auf den Widerstand. Wenn ich die Kennlinie richtig in Erinnerung habe entspricht dies etwa 1 Grad Unsicherheit in der absoluten Temperatur.

    Ein PT100 ist sehr lanzeitstabil (zumindest die teure Drahtversion, die billigen Dnnfilm Versionen sind nicht alle besonders stabil) aber man verlagert damit das Problem im wesentlichen den Rest der Schaltung. Fr eine wirklich gute Auflsung damit werden sehr stabile Vergleichswiderstnde bentigt. Die Messung geht dann am besten mit Wechselstromanregung. Es geht also, ist aber Aufwendig.

    Fr eine hohe Auflsung ist ein Sensor mit steiler Kennlinie wichtig, z.B. ein NTC. Bei einer Temperatur sehr nahe an Zimmertemperatur ist die Alterung normalerweise nicht so kritisch. Eine andere recht stabile Mglichkeit zur Temperaturmessung ist die Durchlassspannung einer Diode.
    Sinnvollerweise sollte in deinem Fall die ganze Schaltung mit dem lbad temperiert werden.

  5. #5
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Zitat Zitat von user529
    im datenblatt des KTY81-150 stehht dass dieser sensor 0,5% abweichung hat, bei 25C sind das dann -+0,125C oder oder wie ist diese angabe zu verstehen?
    Es ist die Fertigungstoleranz. Beim Serieneinsatz wenn man die einzelnen eingesetzten Exemplare nicht in der Schaltung abgleicht ist dieser Wert relevant.
    Fr den vorliegenden Fall sollte man die Langzeitstabilitt heraussuchen, mal sehen ob die auch gleich im Datenblatt steht.
    Manfred

    http://www.nxp.com/acrobat_download/...EMP_1996_3.pdf
    With their high accuracy and excellent long term stability,
    the KTY series of silicon sensors in spreading resistor
    technology provide an attractive alternative to the more
    conventional sensors based on NTC or PTC technology.


    KTY 85: 1000h
    typ 0,13K max 0,25K

    Long term stability
    Assuming that the sensor is typically used at half of the
    specified maximum temperature, our Si sensor will have
    low drift as described in Table 1 for at least 450000 hours
    (equals 51 years). This calculation is based on the
    Arrenius equation (activation energy = 0.7 eV).


    Damit ist hoffentlich die halbe Temperaturdifferenz zu 20C oder zu 0C gemeint.
    Fr krzere Betriebszeiten als 51 Jahre (das wre sonst bei Dir erst mit 69) wird die Drift ber die Wurzel des Zeitraums bezogen auf die 51 Jahre bestimmt, in 12 Jahren also die halbe Drift.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    habt ihr schaltplne oder links zu diesem thema?

    ich habe im internet einen ntc thermistor gefunden, allerdings mit einer minimalen schalttemperatur von 40C, wei jemand wo ich welche mit geringerer Ts her bekomme?
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  7. #7
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Eine bliche Temperaturregelung hat man frher mit einem NTC Fhler aufgebaut, einem analogen Bauelement, das eine relativ empfindliche Widerstandskennlinie hat.
    http://de.wikipedia.org/wiki/Thermistor
    Heute wird man eher einen KTY Sensor dafr einsetzen, wie gesagt, wegen der hheren Zuverlssigkeit und Stabilitt und im allgemeinen auch wegen der relativ linearen Kennlinie. Fr die Regelung auf eine konstante Temperatur ist die Linearitt allerdings nicht wichtig.
    Ein sogenannter PTC ist fr einen bestimmten Bereich noch empfindlicher und erspart damit oft den Regelverstrker, aber fr die przise Regelung hier hat er wohl keinen Vorteil.

    Fr die Regelung ist das Regelverhalten interessant, die Zeitkonstante der Strecke und des Stellglieds. Es kommt mir etwas schwerfllig vor, das ganze System in l zu packen, ein thermisch einigermaen abgeschlossenes Gehuse mit Luftumwlzung ermglicht gerade bei einem ersten Systen (Prototyp(?)) noch den Eingriff ohne das Bewegen von mehreren Litern l.
    (Ansichtssache)
    Manfred

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von Manf
    Fr die Regelung ist das Regelverhalten interessant, die Zeitkonstante der Strecke und des Stellglieds. Es kommt mir etwas schwerfllig vor, das ganze System in l zu packen, ein thermisch einigermaen abgeschlossenes Gehuse mit Luftumwlzung ermglicht gerade bei einem ersten Systen (Prototyp(?)) noch den Eingriff ohne das Bewegen von mehreren Litern l.
    (Ansichtssache)
    im bezug auf handhabung bin ich ganz deiner meinung, leider muss dieser gesammte aufbau in einen saugwindkanal und bei einer windgeschwindigkeit von 130km/h mglichst genau arbeiten. messaufbau und kanal knnen nur durch einen ringspalt getrennt werden, da eine membran entweder die messung durch ihren verformungswiederstand, wrmedehnung, oder ein flattern/nachgeben in der strmung beeinflussen knnte. zudem arbeitet l noch als dmpfer und verhindert unerwnschte schwingungen der oberen und unteren platte.

    ich habe noch nie etwas vergleichbares gesehen, und mchte darum im bezug auf die temperaturkompensation nicht rechnen, sondern lieber die temperatur ordentlich konstant halten, nur bin ichmir noch nicht so sicher wie.

    mfg clemens
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  9. #9
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    Na gut, wenn die Sache so aufwndig und so sicher sein mu, dann mag der Aufwand angebracht sein.
    Pass halt dann auch auf, dass in dem System nicht zu viele Innovationenen gleichzeitig erprobt werden.
    Die KTY Sensoren sind sicher ein guter Kompromi zwischen Empfindlichkeit und Zuverlssigkeit.
    Manfred

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