Temperaturmessung (hohe Genauigkeit)

[miksman]

Hallo zusammen,

nun muss ich mich in meiner Verzweiflung an Euch wenden *hehe*. Und zwar geht es um die Messung von Temperaturen:

Ich bin im Rahmen einer Projektarbeit auf der Suche nach einer Möglichkeit mehrere Temperaturen beim Bohren zu messen - und dies mit einer hohen Genauigkeit und Reaktionsschnelligkeit (Reaktionsfähigkeit des Temperatursensors). Darüber hinaus soll die Messung über einen PC ausgegeben werden...schön wäre eine graphische Anzeige sowie das mitloggen in ein ASCII-File. Und das alles soll nicht soviel kosten (gefundene Lösungen im Netz kosten 300EURO aufwärts :mad:).

Nun habe ich schon das gesamte Internet durchforstet und nix gescheites gefunden. Da ich halbwegs mit dem Lötkolben umgehen kann, wären auch Selbstbauschaltungen nicht das grosse Problem (ausser SMD). Die ganze Schaltung sollte recht unkomplex sein...d.h. die Übergabe der Messwerte an den PC und das mitloggem eher simple gestaltet.

Bin ich mit meinen Vorstellungen auf dem Holzweg und muss wohl oder übel die im Netz gefundenen teuren Gesamtsysteme kaufen oder kann sowas auch mit etwas Fleiss selbst umgesetzt werden?

Ich bin für jeden Input sehr dankbar....

[Hubert.G]

Du wirst wahrscheinlich einen berührungslosen Sensor benötigen oder wie hast du dir das vorgestellt.
Ich habe gerade den neuen Elektor gelesen, da wird unter Messtechnik ein berührungsloses Thermometer beschrieben.
Sensor ist ein MLX90614, vielleicht kannst du damit was anfangen.

[miksman]

Servus Hubert,

naja ich wollte die Sensoren in verschiedenen Abständen parallel zum Bohrkanal einfügen. Somit würde ein berührungsloses System nicht in Frage kommen :(

[da_reefer]

Hallo,

Um welchen Temperaturbereich handelt es sich denn? Sollten es weniger als 125 C° sein kann ich den DS18S20 empfehlen, einfacher gehts fast nicht mehr und mit den internen Registern kommt man auch auf eine deutlich hörere Auflösung als die 0.5C°, das SO-8 Gehäuse spricht bei gutem thermischen Kontakt auch recht schnell an, allerdings hat er eine recht lange Wandlungszeit von 750mS...

Bei höheren Temperaturen empfehlen sich Thermoelemente oder Platin-Widerstände.

Für mein derzeitiges Projekt will ich Temperaturen über 200C° messen, und das möglichst genau und schnell mit moderatem Schaltungsaufwand. Weil mir die gefundenen Lösungen aber auch nicht gefallen haben, habe ich mir selbst etwas zusammengeschustert. Die Schaltung besteht aus einer Konstantspannungsquelle, einem differentiellen ADC (LTC1860), 2 Widerständen und dem PT100. Der PT100 ist eine 0805-SMD Variante von Heraeus (lt. Datenblatt nur bis 120C° einsetzbar, der Sensor ist mechanisch gut geschützt und funktioniert in meinem Versuchsaufbau auch noch bei 250C° nach längerer Belastung), spricht also sehr schnell auf Änderungen an. Der ADC hat eine Auflösung von 16 Bit, das entspricht in dem Temperaturbereich etwa 0,04 C°, der Quantisierungsfehler liegt unter 0,03% . Zur absoluten Genauigkeit kann ich noch keine Angaben machen, da mir dafür die entsprechenden Messgeräte fehlen...
Der Abgleich erfolgt mit einem Multimeter und einem Poti, der ADC-Gain und DC-Offset wird automatisch unter Zuhilfenahme eines DS18S20 ermittelt.

Das Messverfahren werde ich noch dokumentieren und auf meine Website stellen, aber momentan bin ich noch mitten in den Sommervorbereitungen, sprich Prüfungen.

Zum mitloggen kann ich Logview empfehlen, damit hatte ich innerhalb einer knappen Stunde die Kurve schön dargestellt am PC.

mfg

[miksman]

Ach herrgott...das klingt für mich etwas zu kompliziert :( Leider bin ich kein Elektroniker...ich kann lediglich eine Schaltung nachbauen.

Da ich die Untersuchung im Rahmen eines Projektes mache, ist es für mich wichtig, dass ich den Messfehler bzw. die -ungenauigkeit quantifizieren kann...von daher wäre eine fertige Lösung für mich das Optimum.

[Besserwessi]

Schnell und klein passt schon mal sehr gut zusammen. Wenn es wirklich schnell gehen soll, wären Thermoelemente die richtige Wahl. Allerdings ist dazu die Auswertung dann nicht mehr ganz so einfach bzw. günstig. Wenn man bei der Genauigkeit ein paar Abstriche (z.B. +-2 K) machen kann, könnte ggf. eine AD Wandler Karte für den PC gehen, wenn man da mehrere Kanäle hat, und auch einen kleinen Messbereich wählen kann.
Typ K Elemente kann man ggf. mit einigen DMMs auslesen, ggf. auch per PC interface. Allerdings dann immer nur 1 Kanal zur Zeit.

Fertige Thermoelement und eine Übersicht bekommt man z.B. bei http://Omega.de

[miksman]

Hallo zusammen und vielen Dank für Eure Inputs.

Ich habe gestern noch die ganze Nacht im weltweiten Netz verbracht und bin bei Conrad auf folgende Bauelemente gestossen und wollte Euch fragen, ob diese für meine Zwecke eine Lösung wären?

I²C Temperaturmodul mit Analogausgang 0 - 5 V Hygrosens TEMOD-I2C-R3 -32 - +480 °C (Bestell-Nr.: 502003 - 62)
--> in der Beschreibung steht, dass ich dieses Modul direkt über USB an den PC hängen kann, den I²C würde ich wohl eher nicht ansprechen wollen, da ich hierfür zu unerfahren etc. bin. Angenommen ich löte hier einen USB-Anschluss ran: Kann ich dann sofort mit dem Messen beginnen? Oder stell ich mir das alles zu einfach vor?

Labkit RS232-PC-Adapter Hygrosens TSIC-LABKIT-RS232 (Bestell-Nr.: 502199 - 62)
--> ist vom Preis her schon etwas grenzwertig, aber wäre für meine Zwecke doch eine kompakte Gesamtlösung, oder?

PC-Temperaturmess-System für DALLAS® 1820, für Windows®98/2000/XP Hygrosens 20 Kanal PC-Temp.-Mess-System (Bestell-Nr.: 184011 - 62)
--> ebenfalls eine Gesamtlösung mit bis zu 20 Temperatursensoren? Vom Preis her liegt dies auch noch voll im Budget. Temperaturmessung erfolgt hier jedoch mit kleinen "Elektronikbauteilen", welche mitunter etwas zu gross sind um diese in ein gebohrtes Loch zu schieben ;(


Evtl. kann mir hier jemand bei der Lösungsfindung helfen? Ziel wäre für meine Projektarbeit ein genaues und schnell reagierendes Temperaturmesssystem (mehrer Sensoren), welches den Rahmen von 300EURO weit unterschreitet...

[oberallgeier]

Hi,

ich habe data logger von YCT für vier Temperaturaufnehmer (Typ YCT YC-747UD, klick hier) (http://www.manufacturer.com/product/m6572778-YCT+YC-747UD+4+CHANNEL+DATA+LOGGER+THERMOMETER+.html) in Verwendung. Hat ne RS232 (in Form eines 3mm-Klinkensteckers) zum Übertragen der Daten auf den PC, vier Kanäle, 10000 Records für jeden Kanal . . . . und bin mit einer ganzen Latte dieser Logger sehr zufrieden. Es sind so gut wie alle Thermoelementtypen anschließbar. Keine Ahnung wieviel die gekostet hatten - viel ists wohl nicht gewesen. Vielleicht ist es noch nicht zu spät für Dich darüber nachzudenken.

Die Sensoren dazu sind (glaub ich) von Omega *ggg*.

[miksman]

Hallo zusammen, und vielen Dank für Euren Input.

Nach langem Suchen und Nachdenken werde ich wahrscheinlich das PC-Temperaturmess-System für DALLAS® 1820 von conrad besorgen und dazu entsprechende Temp.-Sensoren. Ist zwar insgesamt nicht gerade die billigste Lösung aber gemessen am Schaltungsaufwand noch zu ertragen.

Meine Frage wäre nun noch, ob jemand dieses Gerät besitzt und von seinen Erfahrungen (Reaktionsschnelligkeit, Genauigkeit) berichten könnte? Kann man an dieses Gerät auch andere Fühler anschliessen? Die 1820er sind von ihren Abmessungen doch etwas "riesig"...die sind ja um die 4-5mm breit :(

Wie gestaltet sich eigentlich der Anschluss von 8 Sensoren an diesem Gerät. Muss man da viel Ahnung haben oder geht dies recht einfach und ohne Kalibrierung der Sensoren???

[Richard]

Auf http://www.conrad.de/ce/de/product/184011/PC-TEMP-MESS-SYSTEM-20-KANAL-USB/SHOP_AREA_37353&promotionareaSearchDetail=005#download-dokumente findest Du Anleitung und Datenblätter. :-) Das solltest Du unbedingt beachten!! Das Gerät kann nur bis 128 Grad Messen und ob das für Bohrlöcher reicht????.
Wenn z.B. "zügig" in Stahl gebohrt wird dürfte es erheblich "wärmer" werden, Ich habe schon weiß glühende Spezialbohrer gesehen.....(die das ab konnten!). Also Datenblätter lesen und aufpassen!

Gruß Richard

[miksman]

Moin Moin und danke für den Hinweis. Da ich allerdings in weiche Materialien bohren werde, erwarte ich max. Temperaturen von etwa 110°C :-)

Ich habe mich jetzt auf die Suche gemacht nach passenden Sensoren...aber im Prinzip gibt es nur 1 Typ bei Conrad mit RJ-Anschluss. Wie soll ich den da anschliessen? Brauch ich etwa noch optionale Module oder dergleichen???

Ich krieg noch nen Knall ... bis jetzt habe ich noch kein passendes System gefunden, welches meine Anforderungen erfüllt: preisgünstig, hohe Genauigkeit bei schneller Reaktion. Hat sonst niemand einen Tip, wie ich mir dies selbst zusammenschustern kann??? Es muss doch möglich sein mit einzelnen Bauteilen soetwas zu realisieren, oder?

[Richard]

[QUOTE=miksman;516441
Ich krieg noch nen Knall ... bis jetzt habe ich noch kein passendes System gefunden, welches meine Anforderungen erfüllt: preisgünstig, hohe Genauigkeit bei schneller Reaktion. Hat sonst niemand einen Tip, wie ich mir dies selbst zusammenschustern kann??? Es muss doch möglich sein mit einzelnen Bauteilen soetwas zu realisieren, oder?[/QUOTE]

Ich suche auch schon länger einen Ferrari zum Preis eines gebrauten Golf, das wird schwierig. :-(

Gruß Richard

[oberallgeier]

Ich suche auch schon länger einen Ferrari zum Preis eines gebrauten Golf ...Darfs statt eines Ferraris vielleicht ein Porsche sein? Zum Preis eines gebrauchten Golfs? DAS geht nämlich. WEIL in Österreich die Golfe manchmal über den Porsche-Importeur kommen und deshalb als Porsche im KFZ-Schein geführt werden. So einen Schein hatte ich bei einem Freund selbst gesehen und bin in dem Wagen gefahren. Sozusagen ein Schein-Porsche *ggg*. Fährt sich wie jeder andere alte Golf.

[miksman]

:(

Also, dann werfe ich einfach nochmals die Frage in den Raum...evtl. hat ja doch noch jemand eine Idee.

Gesucht wird Messsystem zur Temperaturmessung:
1.) hohe Genauigkeit
2.) hohes Reaktionsvermögen
3.) mehrere Sensoren parallel
4.) Temperaturbereich bis 120°C oder höher
5.) kleine Sensoren (durchmesser max. 5mm)
6.) Datenerfassung über PC
7.) günstiger Preis (<150EURO)

Ihr könnt gern Komplettlösungen als auch Bausätze in den Raum werfen...ich würde mich nicht scheuen etwas selbst zusammen zu löten, insoweit es nicht zu kompliziert wird :-)

[oberallgeier]

... Gesucht wird Messsystem ... hohe Genauigkeit ... hohes Reaktionsvermögen ...Nix für ungut : mit "hohe Genauigkeit" kann man nicht allzuviel anfangen. Wie hoch? ± 1 Grad? ± 1/100 Grad? Sekunden, Millissekunden oder weniger? Beim Preis, Durchmesser etc. hast Du ja auch Werte angegeben. Und z.B. Ø 5 mm ist schon recht dick. Ich finde 2 mm noch dick, in meinem Bastelkoffer habe ich das kleiner . . . . (siehe auch obiger Link).

......(M)ein Bastelthermoelement siehe dieses Bild, (https://www.roboternetz.de/community/attachment.php?attachmentid=10595&d=1196612469) der Motor hat Ø 6 mm.

[miksman]

Also zur Genauigkeit: mit +/-0,5°C kann ich noch leben...besser wäre 0,3-0,1°C! Da die Temperatur beim Bohren gemessen wird, sollte die Reaktionszeit bei wenigen ms liegen. Das ist mit nem Pt1000 oder dergleichen sicher nicht mehr zu realisieren. Somit bin ich schon gezwungen in die Microelektronic auszuweichen. Und klar wären viel weniger als 5mm ein Traum. Optimal sind für mich um die 2mm!

Nur was soll ich sagen...diese Sensoren wird es geben und daran scheitert es im Moment nicht wirklich. Mein Problem ist vielmehr eine "Black-Box" zu finden, welche meine Messungen erfasst und auf den PC überträgt. Die Sample-Rate sollte im Bereich einiger 100 oder besser 1000 Hz liegen...also dynamische Erfassung.

Tja und alles was hier hierzu finde sind Mehrkanalgeräter im Range von 600-1200EURO :( Ich bin durchaus kompromissbereit und bastenwütig, so dass ich mir gern einzelne Bauteile/-module kaufen würde und diese zusammenzuschalten. Ziel ist halt eine preiswerte Lösung, da ich für die Projektarbeitung nicht viel Geld habe...

[oberallgeier]

... Genauigkeit ...besser wäre 0,3-0,1°C! ... Reaktionszeit bei wenigen ms ...
... die Sensoren in verschiedenen Abständen parallel zum Bohrkanal ...In dem Falle schätze ich eine Genauigkeit im Bereich ± x Grad (einstellig) und eine Reaktionszeit von einigen Zehntel Sekunden aufwärts. Ich kenne ähnliche Messungen mit einer schauderhaft schlechten Reproduzierbarkeit - die Messergebnisse waren durch eigene Messungen und Rechnungen nicht zu bestätigen - zu Preisen von mehreren der hier diskutierten Ferraris. Sinnvollerweise rechnest Du Dir das Ganze mal - wobei der Wärmeübergang von der Sensorbohrung auf den Sensor sicher ziemlich phantasievolle Annahmen erfordern wird. Wenn Du Dir eine Sprungantwort auf eine sinnvolle Temperaturerhöhung der Bohrlochwandung bis zur Sensorbohrwand rechnest, solltest Du schon mal eine gewisse Ahnung von der Dynamik Deines Systems bekommen.

Mir bleibt nur noch, Dir viel Erfolg zu wünschen.

[Besserwessi]

Damit es es einigermaßen schnell (unter 10s) wird, bleiben nur sehr kleine Sensoren übrig, also eher 1 mm und weniger. Da bekommt man dann vor allem Thermoelemente in Frage. Eine hohe Genauigkeit wird man vermutlich nicht brauchen, eine Auflösung im Bereich unter 1 K könnte aber schon sinnvoll sein.
Eine Frage die sich da stellt ist ggf. noch wie man die passenden Löcher hinbekommt. Es geht, ist aber nicht ganz Einfach ein Loch von 1mm und 20 mm Tiefe zu bekommen. Die größeren Sensoren wie DS1820 kann man wegen der Geschwindigkeit vergessen - da braucht es Minuten bis die Temperatur auf 1 K passt.

Etwas anderes wäre es eventuell wenn man die Sensoren auf eine Oberfläche kleben kann. Dann kämen ggf. noch kleine Dünnfilm PT1000 oder so in Frage. Die haben Abmessungen von rund 1,5x5x0,4 mm³ und sind auch noch günstig. z.B. den hier:
http://www.reichelt.de/Sensoren/PCA-1-1505-10/index.html?ACTION=3&GROUPID=3190&ARTICLE=85054&SHOW=1&START=0&OFFSET=16&;PROVID=2402

Bei den Fertigen Mantel-thermolementen muss man so mit rund 40 EUR (oder mehr) je Sensor rechnen. Dazu kommt dann noch das Messsystem, so aber 300 EUR aufwärts. Wenn man bei der Auswertung basteln will, wird es eventuell etwas günstiger - einfach ist das aber nicht.

[Richard]

Dann kommt noch die Wärmeleitfähigkeit und dessen Wärme Abstrahlung an die Umgebung des verwendete Materials dazu. Ich fürchte das selbst teure Systeme an der gewünschten Aufgabe zu Knabbern haben werden. :-( Wenn klar gelegt wird zu was das Ganze gut sein soll, könnten möglicher Weise brauchbarere Vorschläge gemacht werden.

Gruß Richard

[Klebwax]

Ich bin im Rahmen einer Projektarbeit auf der Suche nach einer Möglichkeit mehrere Temperaturen beim Bohren zu messen - und dies mit einer hohen Genauigkeit und Reaktionsschnelligkeit (Reaktionsfähigkeit des Temperatursensors)

Ich denke, du wirst um ein "bildgebendes Verfahren" wie eine hochempfindliche Wärmebildkamera oder ähnliches nicht herumkommen. Und bei deinen Preisvorstellungen solltest du einen Faktor zwischen 10 und 50 einkalkulieren.

MfG Klebwax

[i_make_it]

1234567890

[miksman]

Hallo und wieder einmal vielen Dank für Eure Anregungen und Kommentare. Zu guter letzt würde ich gern noch eine Frage geklärt bekommen, um mir letztendlich für meine Anforderungen notwendigen Kostenrahmen abstecken zu können:

Thermoelement (Typ ...) vs. DALLAS-Sensor DS1820 vs. Sensor TSic306

Welcher dieser Sensoren hat das schnellste Ansprechverhalten bzw. reagiert bei Temperaturänderung am schnellsten?

[oberallgeier]

... Welche ... Sensoren ... schnellste Ansprechverhalten ...Vor einiger Zeit hatte mir ein Mensch von der PTB (Fachausschuss Temperaturmessung) erklärt, dass Thermoelemente die schnellsten Sensoren seien. Ist physikalisch ja auch recht einfach nachvollziehbar.

[SeamusHarper]

Hi noch was zu deiner sensor anortnung


und dies mit einer hohen Genauigkeit und Reaktionsschnelligkeit (Reaktionsfähigkeit des Temperatursensors). ich wollte die Sensoren in verschiedenen Abständen parallel zum Bohrkanal einfügen. Somit würde ein berührungsloses System nicht in Frage kommen

Deine Sensoranordnug wiederspricht deinen Anfordeungen Die Temperatur ist recht träge zu messen (kanst du ja mahl mit einem termometer und deiner hand ausprobieren) bei deinem versuchsaufbau wird folgendes passieren der bohrer bohrt sich durchs metall
deine sensoren neben dem bohrkanahl werden nur die temperatur messen die es geschaft hat sich ins material zu übertragen
in dem moment wenn der bohrer auf der höhe des sensors ist
so wirst du nie herausbekommen wie heiß deine Bohrerspitze wird (natürlich kan man versuchen über die Temperaturkoefizienten der materialien dies zurück zu rechnen )

mein vorschlag währe wenn der bohrer groß genug ist den Sensor in den bohrer zu verstauen

[Vitis]

wenn er bei unter 200°C Bohrt wirds kaum Metall sein, tippe eher auf nen Kunststoff ... Sollte es zufällig PE sein kann man recht brauchbare Ergebnisse per Wärmebildkamera erzielen, PE ist da recht durchlässig ...

[seite5]

Hallo,
Thermoelemente: Problem Vergleichstelle, Eiswasser oder der Chip stellt eine der Umgebungstemperatur entsprechende "Gegenspannung" zur Verfügung.
Mantelthermoelemte sind recht massiv und leiten selbst einen Teil der Wärme ab. Die Chips mit Referenz sind auch nicht gerade billig. Eiswasser: Viel
Spass beim "Planschen".
Solltest Du Dir irgendwie ein Multimeter mit Scanner besorgen können (Keythley/HP-Agilent) sind m.M.n. PT100/PT1000 Chipsensoren die einfachste
Lösung.
Vorteil bei Deiner Aufgabe: Wärmeausbreitungsvorgänge sind mathematisch recht gut beschrieben, zufällige Fehler im nachherein gut "rauszurechnen".
mfg
Achim