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myAVR.de Foren-Übersicht » Allgemein » Temperaturauswertung Gehe zu Seite 1, 2  Weiter
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Temperaturauswertung
BeitragVerfasst am: 02.08.2009, 19:27 Antworten mit Zitat
Wiethaler
alter Hase
Anmeldungsdatum: 01.01.2008
Beiträge: 139
Wohnort: Bodenkirchen




Hallo!!

Ich habe gerade den Einfall, eine Temperaturmessung zu entwickeln. Dazu ich will kein vogefertigtes Bauteil (I2C- Bauteil, ....) verwenden sondern über Analogeingang eine sinnvolle Temperaturmessung ausrechnen. Dabei hab ich noch folgendes Problem: Den Temperatursensor z.B. KTY hardwaretechnisch so zu Planen, so das es einen Spannungswert von ca. 1V - 4V ergibt. Meine Frage dazu: Hat jemand schon mal ein ähnliches Projekt von euch erstellt? Ist dies überhaupt möglich? Kann mir jemad evtl. weiterhelfen?

Daaaaanke!
Johann
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BeitragVerfasst am: 03.08.2009, 6:38 Antworten mit Zitat
Rolf
alter Hase
Anmeldungsdatum: 27.02.2009
Beiträge: 100




Hallo Johann!

Da stellen sich mir erstmal eine Menge Fragen:

- Was für einen Temperaturbereich möchtest Du abdecken?

- Was für eine Genauigkeit brauchst Du?

- Was für eine Spannungsversorgung hast Du zur Verfügung?

- Was für eine Messgeschwindigkeit bzw. Abtastrate benötigst Du?

- Wie weit ist der Sensor von dem Controller entfernt?

- Ist bei dem Sensor eine abgesetzte Elektronik-Box möglich (falls weiter entfernt)?

...

Gruß
Rolf
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BeitragVerfasst am: 03.08.2009, 18:40 Antworten mit Zitat
Wiethaler
alter Hase
Anmeldungsdatum: 01.01.2008
Beiträge: 139
Wohnort: Bodenkirchen




Hallo Rolf!


Zitat:
- Was für einen Temperaturbereich möchtest Du abdecken?


ca. -20°C - 150°C

Zitat:
- Was für eine Genauigkeit brauchst Du?

würde ich dann wenn es soweit ist gerne dran "rumbasteln". Soll ein Experiment mit der Genauigkeit werden.

Zitat:
- Was für eine Spannungsversorgung hast Du zur Verfügung?


Würde ich, da es sich anbietet, 5V benutzen

Zitat:
- Was für eine Messgeschwindigkeit bzw. Abtastrate benötigst Du?


Da wäre ich felxibel, da ich Assembler programmiere, und die Abtastrate selbst bestimme.

Zitat:
- Wie weit ist der Sensor von dem Controller entfernt?


Da hab ich schon mal auf 50m gedacht.

Zitat:
- Ist bei dem Sensor eine abgesetzte Elektronik-Box möglich (falls weiter entfernt)?


Würde ich gerne vermeiden, da ich die Elektronik mit Minimalaufwand erstellen möchte.
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BeitragVerfasst am: 04.08.2009, 6:29 Antworten mit Zitat
Rolf
alter Hase
Anmeldungsdatum: 27.02.2009
Beiträge: 100




Hallo Johann!

50m sind schon eine Herausforderung. Falls ein Temperaturbereich von -55°C bis +125°C reicht, könnte ein DS18B20 reichen. Dieser benötigt eine Spannungsversorgung von 3.0V bis 5.5V. Er sieht aus wie ein Transistor mit drei Anschlüssen. Er kann mit 2 oder drei Drähten angeschlossen werden. Ein Pin ist Masse, einer Daten und 5V. Die 5V kann optional entfallen, dann wird er in einem speziellem Modus über die Datenleitung versorgt. Normalerweise kann man an dem 2-Wire-Bus mehrere Temperatursensoren betreiben, es geht auch nur einer. Das schöne: Als Hardware für den Bus benötigt man nur einen Widerstand von 1kOhm (bis 4,7kOhm) und einen IO-PIN vom AVR. Dafür muss der BUS über Software im AVR betrieben werden. Jeder DS18B20 hat eine eigene Adresse (fest). Bei nur einem Sensor gibt es, meine ich, auch einen vereinfachten Modus. Die Messwerte kannst Du bei der höchsten Genauigkeit jede Sekunde abholen.

50 m habe ich damit noch nicht realisiert, das müsstest Du auch noch einmal nachlesen. Dies bei der allgemeinen Beschreibung vom 2-wire-Bus. Ich meine, das 50m noch gehen.

Eine andere sehr ungenaue und über 50m wahrscheinlich nicht mehr funktionierende Möglichkeit ist ein NTC. Diesen kann man einfach über ein Spannungsteiler betreiben.

Dann gibt es noch einen digitalen Sensor mit einem eingeprägten Strom. Das könnte, da Strom, noch funktionieren.

Selbst aufgebaut auf minimaler low-cost habe ich den DS18B20 und bin damit sehr zufrieden. Das grundsätzliche und preistreibende Problem ist immer die Wandlung und nicht der Sensor. Die Wandlung bringt der DS18B20 selbst mit. Den Sensor gibt es auch noch mit geringerer Auflösung billiger (etwas andere Bezeichnung).

Gruß
Rolf
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BeitragVerfasst am: 04.08.2009, 19:50 Antworten mit Zitat
Wiethaler
alter Hase
Anmeldungsdatum: 01.01.2008
Beiträge: 139
Wohnort: Bodenkirchen




Hallo Rolf!

Mit den 50m habe ich im Griff, da ich eine 4-Leitermessung betreiben will. Das bring ich schon hin. Mit der Wandlung (also Software) ist das, was mich ja eben herausvordern soll. Ich möchte immer genauer und genauer berechnen lassen und experimentieren. Wenn ich dann eine sehr genaue Lösung erstellt habe, werde ich diese Lösung nur kopieren. In erster Linie geht es mir die Hardwarekosten möglichtst gering zu halten, um die Kosten einer evtl. Serienfertigung anderer Projekte zu minimieren. Wenn ich eine Lösung erarbeitet habe, werde ich diese vorstellen.

Johann
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BeitragVerfasst am: 04.08.2009, 21:09 Antworten mit Zitat
Rolf
alter Hase
Anmeldungsdatum: 27.02.2009
Beiträge: 100




Hallo Johann!

Mit Wandlung meine ich die Wandlung eines Widerstandswertes in eine Spannung. Bei einer Vierleitermessung sind etliche Operationsverstärker notwendig. Dies treibt die Kosten nach oben. Zudem soll ja die Spannungsversorgung mit 5V auskommen. Alles nicht ganz so einfach, aber sicher realisierbar.

Gruß
Rolf
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BeitragVerfasst am: 05.08.2009, 7:45 Antworten mit Zitat
Diddl
Hardcoreposter
Anmeldungsdatum: 01.09.2006
Beiträge: 779




Rolf hat Folgendes geschrieben:
Hallo Johann!

Mit Wandlung meine ich die Wandlung eines Widerstandswertes in eine Spannung. Bei einer Vierleitermessung sind etliche Operationsverstärker notwendig. Dies treibt die Kosten nach oben. Zudem soll ja die Spannungsversorgung mit 5V auskommen. Alles nicht ganz so einfach, aber sicher realisierbar.

Gruß
Rolf


Wärs da nicht einfacher die Messung vor Ort mit einem billigen Tiny um 50 cent zu machen und über TWi die Messwerte zum Controller zu senden?
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BeitragVerfasst am: 05.08.2009, 19:06 Antworten mit Zitat
Wiethaler
alter Hase
Anmeldungsdatum: 01.01.2008
Beiträge: 139
Wohnort: Bodenkirchen




Hallo!!

Ihr habt ja auch recht, mit dem Atiny und 4-Leitermessungsumständen. Finde ich ja auch gut, nur mein Gedanke geht in Richtung Solarsteuerungen. Auf dem Dach der Sensor ist doch etwas entfernt und einen weiter µC mit I2C ist mir doch zu umständlich. I2C ist doch auch auf seine Länge von ca 30cm schon beschränkt? Der Leiterwiderstand ist doch bei einen 10000 Ohm KTY doch schon mal eher vernachlässigbar, wenn die Leitung ein J Y (St) Y 2x2x0,8 ist. Da hab ich 4 Leiter und die 4-Leitermessung wäre schon halb fertig. Mit dem OP´s würde ich gerne umgehen und es mit insgesammt 3 Analogeingänge aufnehmen. Praktisch: 1. Analogeingang misst den KTY Spannungsfall und 2. und 3. Analogeingang messen Spannungsfall der Leitung und soll anschießend auf das unechte Ergebniss zurückgerechnet werden. Was meint ihr? Sind meine Gedanken umsetzbar?

Johann
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BeitragVerfasst am: 05.08.2009, 22:54 Antworten mit Zitat
yg39dmja
Grünschnabel
Anmeldungsdatum: 30.04.2009
Beiträge: 16




Hallo Wiethaler!

Bei Verwendung eines 10 KOhm KTY fließen bei 5 V gerade mal 500 uA. Der Spannungsabfall auf 50 m Kupferleitung mit 0,8 mm Durchmesser ist - wenn ich richtig gerechnet habe - 685 uV. Dieser Wert liegt unter der Auflösung der 10 Bit A/D Wandler bei 2,56 V Referenzspannung.

Anders ausgedrückt: Der Messfehler des ATmega ist größer als der Spannungsabfall auf der Leitung. Eine 4-Leitermessung bringt also keinen Gewinn an Genauigkeit.

Gruß yg39dmja
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BeitragVerfasst am: 05.08.2009, 23:28 Antworten mit Zitat
Rolf
alter Hase
Anmeldungsdatum: 27.02.2009
Beiträge: 100




Hallo Johann!

Wenn es um den Kollektor-Sensor geht, sollte dieser Temperaturen von 200 – 250°C aushalten können. Diese Temperaturen treten auf, wenn der Speicher voll ist und die Pumpen abgeschaltet haben. Dieser Sensor braucht, so meine ich, nicht besonders genau sein. Er soll ja nur zum Starten der Solaranlage dienen. Am Speicher kann die Temperatur, die vom Kollektor kommt, dann richtig gemessen werden, wenn die Pumpe läuft. Genauso könnte man auch eine kleine Solarzelle, bei der der Kurzschlussstrom gemessen wird (entspricht der Lichtmenge), zum starten der Solarzelle nehmen.

Ich stehe im Moment vor dem gleichen Problem. Bei mir ist der alte PT100 Messumformer kaputt gegangen. Ein neuer ist mir zu teuer. Ich habe 5V zur Verfügung und möchte nach Möglichkeit keine andere Spannung nehmen. Es gibt schöne Instrumentenverstärker wie den AD623. Dieser hat aber den Nachteil, das er nicht immer den kompletten Bereich von 0..5V als Ausgangsspannung ausgeben kann. Zudem ist er schwer zu besorgen. Anschauen kann man sich auch Chips wie den AD7709 oder AD7719. Dort wird das Verfahren wie Du es vorschlägst, durchgeführt (alle Analogspannungen messen) Die Chips selbst sind noch schwieriger zu besorgen.

Temporär habe ich das Problem dadurch gelöst, das ich die Pumpe, falls sie tagsüber noch nicht läuft, alle 15min. kurz anlaufen lasse und dann schaue, ob Wärme ankommt. Nicht optimal, funktioniert aber.

Ich werde wahrscheinlich bei mir einen NTC mit einem Vorwiederstand nehmen und die Spannung messen und über eine Formel schicken. Die Genauigkeit reicht für den Anlauf. Man sollte aber jeden Sensor einzeln einmessen. Die genaue Temperatur für die Regelung habe ich über meine DS18B20 an der Solarstation. Diese können leider nur 125°C, und nur dann, wenn sie extra gespeist werden.

Gruß
Rolf
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BeitragVerfasst am: 06.08.2009, 10:17 Antworten mit Zitat
Diddl
Hardcoreposter
Anmeldungsdatum: 01.09.2006
Beiträge: 779




Bei Elektor gibt es Booster damit geht I2C bis 20m. ich betreibe es auf 50m ohne Probleme.

Bis 200m nutze ich RS485, kostet 7€ auf jeder Seite ...
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BeitragVerfasst am: 06.08.2009, 17:28 Antworten mit Zitat
yg39dmja
Grünschnabel
Anmeldungsdatum: 30.04.2009
Beiträge: 16




Hallo zusammen,

es gibt hier bereits eine Reihe von Vorschlägen. Einen möchte ich auch noch bringen, weil ich ihn für sehr interessant halte:

Analog Devices bietet mit dem AD592 eine temperaturabhängige Konstantstromquelle an. Sie liefert einen Strom von 1 uA je Grad Kelvin, also 273 uA bei null Grad Celsius und 373 uA bei 100 Grad Celsius. Schickt man diesen Strom über einen 10 K Widerstand, erhält man eine Spannung zwischen 2,73 und 3,73 Volt, die mit dem ATmega mit einer Auflösung von 0,5 Grad Celsius verarbeitet werden kann und zwar unabhängig von der Länge der Anschlussleitung und ohne aufwändige Linearisierung in Fliesskommaarithmetik.

Allerdings: Der Temperaturbereich erstreckt sich nur von -25 bis +105 Grad Celsius.

Gruß yg39dmja


Zuletzt bearbeitet von yg39dmja am 17.09.2009, 0:13, insgesamt einmal bearbeitet
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BeitragVerfasst am: 06.08.2009, 19:14 Antworten mit Zitat
Wiethaler
alter Hase
Anmeldungsdatum: 01.01.2008
Beiträge: 139
Wohnort: Bodenkirchen




Das mit dem KTY mit 10000 Ohm ist nur mal aus der Luft gegriffen gewesen. Mit dem AD592 finde ich ja super. Nur wie wird das bei "normalen" Temperatur- Fernmessungen ohne Bussystem bewerkstelligt? Mein Ziel wäre es, eine Temperaturmessung mit 2 Leitern, eines kostengünstigen Sensors und eine möglichst hohe Spannungsdifferenz am Analogeingang des µC ohne weitere Bauteile wie ein paar Widerstände zu erreichen. Welchen Sensor würdet ihr evtl. dazu verwenden?
Um Hilfe bin ich dankbar!!

Johann
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BeitragVerfasst am: 06.08.2009, 21:09 Antworten mit Zitat
yg39dmja
Grünschnabel
Anmeldungsdatum: 30.04.2009
Beiträge: 16




Hallo Johann,

für den AD592 brauchst Du kein Bussystem. Es reicht eine Doppelader des IYY Kabels, das Du ohnehin verwenden möchtest. Auf der einen Seite der AD592, auf der anderen eine MK1/2/3 mit Laborkarte, DC/DC Spannungswandler auf 9 - 12V und einen 10K Metallschichtwiderstand mit geringer Toleranz.

Du gibst die 9 - 12V auf die Reihenschaltung von AD592, IYY - Kabel und Widerstand. Der Spannungsabfall am Widerstand ist ein Maß für die Temperatur, also: Spannung mit A/D-Wandler messen, in Temperatur konvertieren und als Eingangsgröße für Deine Steuerung verwenden.

Der AD592 kostet 3,75 EUR, ein DC/DC Spannungswandler 4 - 5 EUR. Ein MK1/2/3 hast Du wahrscheinlich bereits. Die Laborkarte findest Du im myAVR Shop.

Die damit erzielbare Genauigkeit reicht für die Steuerung einer Solaranlage sehr wahrscheinlich aus. Analog Devices gibt den typischen Fehler eines AD592AN im Messbereich 0 - 70 Grad Celsius mit 1,8 Grad an.

Gruß yg39dmja
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BeitragVerfasst am: 15.08.2009, 0:22 Antworten mit Zitat
yg39dmja
Grünschnabel
Anmeldungsdatum: 30.04.2009
Beiträge: 16




Hallo Johann,

erzähl mal, wie es aussieht.
Bist Du weitergekommen?

Gruß yg39dmja
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Temperaturauswertung
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