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Thema: Low Cost Temperatursensor

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Low Cost Temperatursensor

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    Hallo zusammen,

    heute möchte ich euch mein Tagesprojekt vorstellen. Ich habe auf der Homepage von Thomas Pfeiffer gelesen dass man die 2ct Diode 1N4148 als Temperatursensor verwenden kann.

    Die Diode ist für Temperaturen von 100-350 Grad ideal. Die Messungen wurden mit einem Lötkolben vorgenommen, der konstant mit der Diode verbunden war um die Messfehler zu minimieren. Die Ergebnisse sind erstaunlich, maximale Messabweichung von der Ausgleichsgeraden: 5%, typisch ist 1-2%!
    Ich hänge das Messprotokoll an, aus dem alles zu entnehmen ist. Momentan ist die Steigung negativ, ich baue aber noch eine Schaltung mit einem OpAmp, dass man eine positive Steigung hat.

    Ich freue auf eure Rückmeldungen!
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  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    sieht gut und brauchbar aus.
    woher kommt der knick in der kennlinie(hast du eine feiner auflösende wertetabelle)?

    mfg clemens
    Neun von zehn Stimmen in meinen Kopf sagen ich bin nicht verrückt. Die andere summt die Melodie von Tetris...

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Woher der Knick exakt kommt, kann ich dir nicht sagen: Aber ich vermute sehr stark, dass es von Messungenauigkeiten kommt. (Lötkolben ist bei mir sehr träge. Der Sensor selbst ist verdammt schnell, Schätzungsweise 50-100° pro sec)

    Jeden beliebigen Wert kannst Du dir mit der Kennlinie ermitteln. Bei der Kennlinie sollte es aus gründen der Genauigkeit die Temperatur zwischen 150-350 Grad liegen, für niedrigere Temperaturen sollte man eine andere Kennlinie haben.
    Die Kennlinie findest Du bei Linear Ression sprich 670-1.44x, wobei x in Millivolt ist.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von robocat
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    Note: At 400°C you may harm the diode
    im datenblatt sind 200° als max. angegeben.. sind da nicht schon 350° etwas viel?

    ansonsten ein schönes miniprojekt, und beeindruckend lineare kennlinie.

    gruesse

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Hessibaby
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    Der Knick in der Kennlinie ist der First Breakdown der Sperrschicht. Da fliessen Elektronen nur Aufgrund der Temperatur. Wenn Du den Knick raushaben willst nimm vier Dioden als Bruecke.
    Gruss Hartmut

    Planung ersetzt Zufall durch Irrtum

    Gruß aus dem Ruhrgebiet Hartmut

  6. #6
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    Hallo,

    erstmal zur Temperatur: über 350° stufe ich es als kritisch ein, aber da die Diode "nur" als Sensor dient, und nicht mehr "richtig" funktionieren muss. Aber bei 200° ist man natürlich auf der sicheren Seite. Über 400° Grad kann sich die Diode aufgrund der Temperatur auch 2teilen.

    @Hessibabay: Erkläre mir doch bitte den First Breakdown Effekt bitte, dass ich es noch in das Dokument aufnehmen kann. Der Knick stört meines erachtens kaum, da es nur "minimal" ist und durch die Gerade ausgeglichen wird.

    Ich bin noch dabei, eine OpAmp Schaltung für diverse Temperaturbereiche zu entwerfen. Das wird dann auch noch im Datenblatt stehen.

    Grüße

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Ist es nicht so das ab 170 grad die Verunreinigungsatome diffundieren?
    Da aendert sich doch die Charaktereistik der Diode komplett und ireversibel?

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Hessibaby
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    @nikolaus10 Verunreinigungsatome ist fast richtig, Halbleiter werden dotiert ( zur Erzeugung der Sperrschicht ) und das mit Fremdatomen ( Silizium mit Arsenid ), welche bei bestimmten Temperaturen abgeloest werden. Dadurch nimmt der Elektronenstrom minimal zu, First Breakdown. Second Breakdown ist die Temperatur bei der sich alle Fremdatome schlagartig abloesen. Die Damit verbundene Stromerhoehung zerstoert den Halbleiter irreversibel, da die Sperrschicht verdampft. Der Dampfdruck reicht, selbst bei Transistoren im Metallgehauese, um das Gehaeuse zu sprengen. Die Staerke der Arsenidschicht bestimmt die Spannungsfestigkeit eine Halbleiters, veraendert aber auch in geringen Grenzen die Kapazitaet der Sperrschicht und somit das Frequenzverhalten und und und.
    Es gibt einige gute Buecher zum Thema Halbleiterphysik. Ich habe mich waehrend des Studiums damit rumgeschlagen und da ich seit 32 Jahren mein Diplom in der Tasche habe ist das auch alles nicht mehr so wirklich praesent.
    Gruss Hartmut

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    Gruß aus dem Ruhrgebiet Hartmut

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Moin,
    hat jemand die Temperaturmessung schon im Einsatz?! Ich wollte die Dioden Messung wie Herr Pfeifer im Reflow Ofen benutzen...

    Viele schreiben das es geht aber vom praktischen Einsatz habe ich noch nicht viel gelesen . Nicht das die die Diode nach 5 Backungen mir eine Platine verbrennt

    lg

  10. #10
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    Die Dioden im Glasgehäuse müssen schon einiges aushalten. Das Glas fürs Gehäuse schmiltzt ja auch nicht bei 200 C.

    Die Begrenzung auf 200 C kommt vor allem davon, dass die Diode dann nicht mehr richtig sperrt, weil der Sperrstrom als funktiond er Temperatur zu hoch wird. Für die Anwendung als Sensor ist das aber nebensächlich.

    Bei Siliziumdioden ist die Diffusion auch nicht so schnell wie bei Germaniumdioden. Man muß aber schon mit etwas mehr Alterung rechnen. Bei Dioden (besonders bei eher langsamen typen) ist das Dotierungsprofil auch bei weitem nicht so kritisch wie bei Transistoren. Da muß sich schon realtiv viel ändern bis man es merkt.

    Der Knick in der Kurve oben ist ziehmlich sicher ein Fehler in der Temperaturmessung über den Lötkolben. Ein Großteil der Abweichungen vermutlich auch.

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