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Thema: Temperatursensor

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Temperatursensor

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    So, da der ADC meines ATtiny13's endlich klappt, geht es mit Riesenschritten weiter zum nächsten Ziel:

    Temperatursensor.

    Ich habe mir einen "Temperatursensor KTY84-130" besorgt,

    bei 19°C habe ich 590 Ohm gemessen, bei 23°C 633 Ohm.

    Laut Angabe:
    -40C -> 359 Ohm
    120°C -> 1.172 Ohm

    Somit käme ich auf 10,75 Ohm/°C bzw. 5,04 Ohm/°C. (0,093°C/Ohm oder 0,1968 °C / Ohm)


    Jetzt würde ich gerne 2 Kiloohm als festen Widerstand, und den temp-Abhängigen Widerstand (xr) als Spannungsteiler nehmen, und die Schaltung zum Laufen bringen.


    Aber ich komme auf keine Formel, die die wirkliche Temperatur berechnet.

    Probiert hätte ich es mit
    temp=0,093°C/Ohm * xr
    Dabei kommt aber nichts ordentliches raus.
    Beispielsweise bei xr=500 Ohm käme 46,5°C raus.
    Nehme ich das -40 als Starttwert, wär es schon realistischer.

    Aber ich kann doch nicht -40 einfach so dazuzählen, nur weil das Ergebnis schön ist??

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Bei Analogsensoren müssen meistens die Kennlinien umgerechnet und
    die Potentiale verschoben werden, damit man noch einigermassen mit
    der Auflösung klarkommt. Ich selber hatte das Problem, musste negative
    Spannungen (Fusspunkt) bereitstellen und mit OPV arbeiten, dabei war
    dieser Sensor sogar noch ziemlich linear. Ich weiss, dass hilft dir jetzt nicht
    weiter, jedoch kann ich nur empfehlen, in Verbindung mit einem AVR
    einen digitalen Temperatursensor zu nehmen, zumal es in Bascom
    perfekte Befehle zum Auslesen dafür gibt. Auch ist dann die
    weitere Beschaltung mimimal. Ich habe gute Erfahrungen mit dem
    DS1820 gemacht... auch wenn ich heute (siehe Beitrag) selber ein kleines
    spezielles Problem hatte, wobei ich mir jedoch ziemlich sicher bin, hier
    von der kompetenten Gemeinde geholfen zu werden. VG Micha

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Die KTY Sensoren sind von sich aus nicht besonders linear. Erst mit dem richtigen Widerstand in Reihe wird da mit der Linearität relativ gut. Für eine Sensor mit ca. 600 Ohm bei 20 Grad sollte der passende Widerstand etwa 1,5-1,8 K sein, falls es das gleiche Material wird bei den etwa hochohmigeren Sensoren ist.

    Ohne extra Verstärkerschaltung ist die Spannung die der AD wandler misst nicht direkt Proportional zur Temperatur in Grad C (auch nicht in K). Die Formel wird also schon etwa so aussehen:
    Temp = a * ( Uadc - b)
    mit 2 Konstanten a und b, die man entweder aus den Widerstandswerten berechnet, oder halt aus 2 Kalibriermessungen bestimmt.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Die KTY Sensoren sind von sich aus nicht besonders linear.

    Ich hatte mir schon vorgestellt, dass sie linaear genug sind, um die Temperatur auf wenige Grad genau zu messen...

    Aber mit meiner lineraren Formel steh ich da an...
    Da kommt alles mögliche raus...

    Temp = a * ( Uadc - b)
    Ah, danke..
    Und nun baue ich die Schaltung und messe sie draußen bei -1 Grad und drinnen bei 20°C...
    Aber bei 2 Variablen bräuchte ich einen dritten Wert auch noch...

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von wkrug
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    Die KTY Sensoren sind von sich aus nicht besonders linear.
    ... und haben zudem eine relativ große Exemplarstreuung.
    Das bedeutet 2 relativ gleiche KTY zu finden ist nicht einfach.

    Wenn Du mit diesen Sensoren tatsächlich auf wenige °C genaue Werte haben willst, musst Du kalibrieren und die ermittelten Werte für Offset und Steilheit in deinem Programm mit integrieren.

    Ich speicher diese Werte im EEPROM ab und verpass der Software eine Kalibrierungsroutine, wo dann diese Werte ermittelt werden.

    Wenn Du diesen ganzen Problemen aus dem Weg gehen willst nimm gleich einen digitalen Temperatursensor mit ausreichender Genauigkeit, wie dem DS1820 oder den SHT 11.
    ( Gibt da sicher ne Menge Alternativen - Der SHT 11 ist ja eigentlich ein Feuchte Sensor-, die 2 waren mir halt eben geläufig ! )

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Ok, danke. Bin gerade am Messen verschiedener Temperaturen, evt. kann ich eine Parabel herauslesen... Wenn nicht, dann besorg ich mir so einen Sensor...


    Der DS1820 kommuniziert doch, wie ich herauslesen konnte, mit dem Chip via UART....
    Nur leider habe ich keine Erfahrungen damit gemacht...

    Gibt es nicht primitivere ausgabe-Chips à la 1mV => 0,1°C (also solche, die den ADC des AVR brauchen) ??

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von wkrug
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    Der DS1820 kommuniziert doch, wie ich herauslesen konnte, mit dem Chip via UART....
    Nur leider habe ich keine Erfahrungen damit gemacht...
    Nicht wirklich.
    Das ist das sogenannte 1wire Protokoll.
    Die meisten C-Compiler haben aber eine fertige Library für dieses Protokoll.
    Man kann auch mehrere dieser 1wire Sensoren parallel schalten, weil jeder eine individuelle Seriennummer hat und nur der Sensor antwortet, dessen Adresse angewählt wurde.
    Der Nachteil ist, das man die Sensoren den Messstellen zuweisen muß, wenn man mehrere Sensoren verwendet.

    Gibt es nicht primitivere ausgabe-Chips à la 1mV => 0,1°C (also solche, die den ADC des AVR brauchen) ??
    Doch, natürlich gibts die.
    Guck mal nach LM335 ( LM135, LM 235 ).
    Die machen 10mV/K.
    Der Schwachpunkt bei dieser Methode ist, das die Genauigkeit dann von der Referenzquelle des A/D Wandlers des Microcontrollers abhängig ist.
    Nimmst Du da eine hochgenaue ( externe ) Referenzquelle, sollte eine gute absolute Genauigkeit auch ohne Kalibrierung möglich sein.

    Eine weitere Methode wäre Temperatursensoren mit Frequenz bzw. PWM Ausgang zu verwenden - Auch die gibt es, Typ hab ich jetzt grad keinen parat.
    Frequenzen kann ein Microcontroller wesentlich genauer messen ( ICP !? ) als Gleichspannungen ( = A/D Wandler ).
    Hierbei ist die Genauigkeit deiner Messung vom Quarz, der Qualität Deiner Auswerteroutine und der Genauigkeit deines Temperatursensors abhängig.

    Viel Spaß bei Experimentieren...

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Danke!

    Ich besorge mir dann mal den LM235 ( oder LM135, die beiden gehen etwas über 100... Notfalls auch den LM 335 ).

    Und die 10mV/K sind dann in diesem Wertebereich?

    Also ich meine: 0,001 V/K * 250 K = 0,25V
    Also ich lese 250mV aus, und dann ist es 250K?

    Oder muss ich das noch eichen, im da der untere Temperaturbereich nicht vollständig linear ist?

    Mfg

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Im datasheet steht eigentlich keine Spannung drinnen, nur dass der LM335 (den ich mir besorgt habe) bis zu 5mA aufnimmt....

    Ich nehme mal an 3-5 V sollten dem Sensor genügen??

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Also die lineare Formel für meinen Temperaturwiderstand steht, allerdings habe ich folgendes Problem:

    Im Zimmer hat es ca. 21°C.

    Nun zeigt der Sensor aber manchmal 24, 19 oder 16 an, das wäre ja noch brauchbar. Wenn er dann aber 12,9 und 31 °C liefert, dann ist das Schmarrn.
    Da die linaeare Formel eigentlich die korrekten Ergebnisse liefert, nehme ich mal an, das ist das berühmt-berüchtigte Rauschen des ADCs??



    (Momentan arbeite ich am LM335, bei 21° zeigt er 1992mV an - poste dazu wieder, wenn es dabei Probleme gibt)

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