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Thema: Thermoelement an Wandler Chip "löten"

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Thermoelement an Wandler Chip "löten"

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    Hi,

    ich will mit einem uC (ATmega32) an vier Punkten die Temperatur messen.

    Dazu habe ich zwei ICs gefunden:
    - AD8495: AD8494/AD8495/AD8496/AD8497: Precision Thermocouple Amplifiers with Cold Junction Compensation Data Sheet (Rev C, 06/2011)
    - AD595: http://www.sparkfun.com/datasheets/IC/AD595.pdf

    Ich habe mich noch nicht entschieden, welchen Chip ich verwenden werden - aber prinzipiell:
    Wie stelle ich den Kontakt zwischen Thermoelement und Chip her? Die "Kabel" des Thermoelements sind ja aus zwei speziellen Legierungen. Kann man die Löten?
    Wenn ich sie anlöte erzeuge ich ja wieder Übergänge Speziallegierung->Lötzinn->Kupfer. Verfälscht das das Messergebnis nicht?

    lg
    Christoph
    Geändert von Christoph2 (14.01.2013 um 15:13 Uhr)

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Löten geht nicht gut, normalerweise wird geklemmt.
    Die Temperatur der Übergangsstelle geht, wie Du richtig vermutest, in das Messergebnis ein. Wenn man davon ausgeht, dass an beiden Klemmen die selbe Temperatur herrscht wird die Thermospannung der Differenz der Temperatur zwischen Klemmung und Thermoelement entsprechen. Die Temperatur der Klemmstelle muss also gemessen werden und mit der Thermospannung verrechnet werden (alternativ, aber aufwendiger: die Klemmstelle wird auf bekannter, konstanter Temperatur gehalten). Ich habe mir die verlinkten ICs nicht angesehen, aber vermutlich ist diese Funktionalität enthalten.
    Wenn es Dir auf Genauigkeit ankommt, dann sind Widerstandsthermometer die erste Wahl, nicht Thermoelemente.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Also am allerwichtigsten ist mir eine schnelle Reaktionszeit. Und weil die Messfühler der Thermoelemente so klein sind, sind die am besten geeignet.

    Der AD8495 hat eine Cold Junction Compensation, aber ich habe gerade noch einen Chip gefunden: den MAX6675, http://www.sparkfun.com/datasheets/IC/MAX6675.pdf

    Der wird über SPI angesprochen, und hat einen 12 Bit Wandler schon drinnen. Der wäre natürlich optimal, weil ich ja 4 davon brauche. Über das kontaktieren des Thermoelementes habe ich auf die Schnelle im Datenblatt aber nichts gelesen, ich werd es mal genauer durchlesen.

    Wenn ich das Thermoelement anklemme - Ist die Thermospannung dann nicht abhängig von dem Klemmenmaterial?

    lg
    Christoph
    Geändert von Christoph2 (14.01.2013 um 15:33 Uhr)

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    ... an ... Punkten ... Temperatur messen ... Wie ... Kontakt zwischen Thermoelement und Chip ...
    Löten geht nicht, ist ja klar, weil die Messtelle werktstofftechnisch schon der Trick ist. Da wird eine Lötung, sicher sogar ein direkter, leitender Kontakt, Probleme bis zum "geht-nicht" machen.

    Vor Jahren hatte ich punktuell die Temperatur an einem Servomotor mit Thermoelementen gemessen. Weniger wegen der unschlagbaren Geschwindigkeit dieser Sensoren, sondern wegen deren unschlagbarer Größe. Die winzige Messpille bietet eben für konvektive Wärmesenken wenig Angriffspunkte und hilft bei der "punkt"uellen Definition des Messflecks.

    Der eigentliche Messaufbau ist hier:

    ......

    als elektrische Isolierung dient ein schlichter Tesafilm - der auch eine gewisse, aber sicher nur geringe Wärmeisolation nach aussen bewirkt. Größenanhalt: der Durchmesser des Motors: 6 mm. Mehr dazu im Posting (klick).
    Ciao sagt der JoeamBerg

  5. #5
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    Bei den meisten Thermoelementen geht Löten nicht, bzw. nur sehr schwer, weil das Material sich kaum mit den normalen Lot verbindet. Wenn das Lot hält kann man auch löten - die hauchdünne Legierungsschicht die sich bildet ist kein Problem, weil da keine nennenswerten Temperaturunterschiede sind.

    Es geht also nur Klemmen/Schrauben. Die Temperatur im Übergangsbereich sollte gleichmäßig sein und gleich dem IC sein, damit die Kaltstellenkompensation funktioniert. Das Material der Klemmung wird erst wichtig, wenn im Bereich der Klemmung auch Temperaturunterschiede auftreten.

  6. #6
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    Kannst ja für bessere Wärmeempfindlichkeit noch normale Wärmeleitpaste einbringen, die man für Prozessorkühler nimmt.
    ein wenig zwischen thesa und motor... und etwas zwischen thesa und Fühler... dann scheidet luft als wärmeisolator schonmal aus.
    JAAAA... Microchips kann man essen... aber der Geschmack ist furchtbar.

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Hi,

    ich meinte nicht den Kontakt zwischen Thermoelement (Fühler) und der Messstelle, sondern den Kontakt zwischen den offenen Kabelenden des Thermoelementes und den Pins des Chips.

    Aber ich glaube Klemmen ist eh die einzige Möglichkeit. Ich habe jetzt löten ausprobiert, das Zinn hält überhaupt nicht auf dem Material. Also entweder spezielles Zinn oder klemmen.

    lg
    Christoph

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    ich meinte nicht den Kontakt zwischen Thermoelement (Fühler) und der Messstelle, sondern den Kontakt zwischen den offenen Kabelenden des Thermoelementes und den Pins des Chips.
    Ab der Klemmung geht alles in Kupfer (Leiterbahnen etc.), insbesondere für beide Leitungen in gleicher Weise. Da gibt es normalerweise keine zusätzlichen Thermospannungen. Entscheidend sind die Temperatur des Thermopaars und die der Klemmung. Besserwessi hat schon darauf hingewiesen dass bei der Temperaturkompensation im Chip angenommen wird, dass die Chiptemperatur der Temperatur der Klemmstelle entspricht, da muss man darauf aufpassen (z.B. durch räumliche Nähe).

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