Temperatur messen - Auflösung erhöhen

[Thoralf]

Klaus, das ist genau das, worum es mir bei meinen Bemerkungen ging. Du gibst nicht die Genauigkeit, sondern Empfindlichkeit an. Auch halte ich es für unmöglich, OPamps fürn appelstückchen zu bekommen, die driftarm und temperaraturkompensiert genug sind. Da muß man schon ein wenig mehr investieren.
Wenn es so wäre, wie du schreibst, frage ich mich, warum ein gutes industrieller Temperaturmeßgerät mindestens einen dreistelligen Betrag kostet. Da muß man als Bastler schon ne Menge Zeit investieren und Geld natürlich auch, um da mithalten zu können. Selbst die Industrie gibt i.a. keine höheren Genauigkeiten an, außer bei Spezialanwendung, wie die von Manfred beschriebenen.
Und dabei haben wir noch nicht mal die Aufnehmerapplikation mitbetrachtet. Dort können noch ganz andere Fehler auftreten.
Mit bissl Rechenarbeit isses nicht getan. Damit erfaßt du max. die systematischen Meßfehler, sofern du sie überhaupt weißt. Nee nee, so kann man ne Menge Zeit und Geld in den Sand setzen.
Besser wäre es die Aufgabe zu durchdenken und sich u.U. mit geringerer Genauigkeit begnügen. Wenn Churchi 0,5° erreichen will, ist das doch schon gut genug.

[churchi]

wow - ich wusste gar nicht, dass das Messen von Temperatur derart komplex ist / sein kann.
Da werd ich wohl eher von den ganzen billigen digitalen Temperaturmessstationen nicht viel an Genauigkeit erwarten können.

Ich geb mich mal mit den 0,3° als Auflösung zufrieden - hat wohl keinen Sinn da jetzt großen Aufwand zu betreiben um die Auflösung in die Höhe zu treiben wenn dann die Messfehler größer als die Auflösung sind.

Ein paar mehr Messpunkte brauch ich aber noch, da die Kennlinie alles andere als Linear ist.

[Manf]

Wenn Du ein Quecksilberthermometer hast, dann hast Du zusammen mit bewegtem Wasser beliebig viele Referenzpunkte auf einer linearen Skala.

Weiter ober war noch die Frage offen warum es beim Abkühlen besser geht als beim Erhitzen. Der Unterschied ist nicht sehr groß, aber wenn man sich entscheiden kann sollte man den Vorgang wählen, bei dem die Wirkung gleichmäßig auf die Wärmekapazität wirkt. Beim Erhitzen kommt die Wärme von unten und oben geht welche raus. Beim Abkühlen geht alles bei kleiner Temperaturdifferenz in die gleiche Richtung, es ist also besser homogen zu bekommen.

Woher kommt die Aussage mit der nichtlinearen Skala? Von der Knnlinie aus dem Datenblatt, aus der Berechnung des Spannungsteilers, oder aus Messungen?

Manfred

[churchi]

Bei meinen Versuchen die richtigen Werte für die Formel zu bekommen (Offset und Gain) hab ich bemerkt, dass wenn ich auf 2 Punkte kalibriert hab es in der Mitte und auch Oberhalb nicht wirklich gestimmt hat.

Ich hab nun auch berechnet welche Werte ich eigentlich am ADC bekommen müsste (hab die Widerstandswerte vom Datenblatt genommen) - anbei ein screenshot davon

Bei 25°C hab ich hier den ADC-Wert von 516.
Eigentlich sollten es 536 sein?
Kann es sein, dass die interne Spannungsreferenz von 2,56V ungenau ist?

Interessant ist, dass der ADC Wert ziemlich linear steigt.

Eigentlich trau ich meinen Berechnungen...
Als Widerstand hab ich einen mit 2,73kOhm

[churchi]

Wenn ich für die ADC-Referenzspannung annehme, dass es nicht 2,56V sondern 2,68V sind, dann hab ich 517 bei 25°C

Mit dem Widerstand kann man ja die mA für den KTY einstellen.
Es werden die Werte für 1mA angegeben.
Bei einem R von 2,7k hat man bei 25°C 1,35mA.
Bei 3,7k hätte man 1mA.

Durch weniger mA hätte man weniger Eigenerwärmung - obwohl ist es Sinnvoll um 0,35mA zu kämpfen? - ich denke nicht

[Manf]

Der Widerstand bestimmt die Kurvenform. Mit der Wahl des Messbereichs kannst Du die Kurve mit dem Widerstand an die beste Gerade annähern. Der vorgegebene Wert 2,7k ist ein guter Anhaltspunkt für einen großen Messbereich. Du kannst ihn auch beibehalten.

Elektrische Stellgrößen sind dann noch die Versorgungsspannung des Spannungsteilers und die Referenzspannung. Wenn die Messwerte linear die Temperatur angeben, dann kannst Du sie umrechnen. Du kannst die Kurve in einzelnen Punkten mit dem Thermometer nachmessen und die Toleranz des Sensors zu erfassen.

Speziell den Effekt der Eigenerwärmung kann man auch nachmessen. Bei 1mA sind es 2mW und mit einem TO92 150k/W erhält man 300mK, bei 1,35mA entsprechend 550mK.

Das gilt für die Umgebung Luft in Wasser als Umgebung ist er Wärmewiderstand nur halb so groß. (Hier sind wieder einmal Milli-Kelvins gut und sicher messbar. ) Du kannst ja auch mal den Sensor thermisch isolieren und die weitere Erwärmung verfolgen. Das ist ja auch die Diskussion am Rande. Nutzt man die Effekte, dann kann man mit hoher Auflösung und hoher Genauigkeit feine Unterschiede beobachten. Beachtet man den Effekt nicht, dann taucht ein halbes Grad quasi zufällig auf und macher wünscht sich er hätte die 1/100 Kelvin gar nicht abgelesen.
Manfred

[churchi]

Der Widerstand bestimmt die Kurvenform. Mit der Wahl des Messbereichs kannst Du die Kurve mit dem Widerstand an die beste Gerade annähern.

Ich hab ein wenig mit den Widerstandswerten herumprobiert und es ändert sich eigentlich nur die Position der Kurve und die Steigung aber eigentlich nicht so sehr die Linearität?
Bei sehr kleinen Widerständen wird die Kurve schon ziemlich gebogen, aber über 2500 ändert sich eigentlich nur mehr die Steigung, aber nicht wirklich die Linearität.

Woran könnte es liegen, dass ich um 24 weniger habe als ich eigentlich sollte?
Kann es sein, dass der Sensor durchs löten in Mittleidenschaft gezogen wurde?
Ist der ADC ungenau?
Ist die Referenzspannung ungenau? - ich werd mir heute einen Spannungsteiler für 2,5V baun - vielleicht wirds besser

[Manf]

Als erstes schätze ich dass es an der Toleranz des Absolutwertes des Sensorwiderstands liegt. Die Kurvenform ist mit einem 2,7k zusammen sicher brauchbar es sind dann nur noch Feinheiten die man mitnimmt wenn man schon gemessen hat und man die Möglichkeit dazu hat.

Wenn Du schon irgendwelche tatsächlichen Meßwerte aufgenommen hast dann würden sich sicher viel freuen, wenn Du sie nennen könntest. Man kann sicher aus den Meßwerten auf die Sensorkurve zurückrechnen und sehen, welcher Widerstand für einen gewählten Messbereich der beste ist. Du machst das ja auch in EXCEL wie ich sehe.

Manfred

[Klaus_0168]

Hi all,

@ Thoralf :
die hohen Preise für industrielle Messgeräte werden auch durch die speziellen Anforderungen wie EMV, aggressive Athmosphären, elektrostatische Entladungen, extreme Temperaturen und Drücke u.s.w. verursacht. Das sind alles sehr kostenträchtige Faktoren.

Die Genauigkeit industrieller Messgeräte wird in % über den gesamten Messbereich unter Berücksichtigung aller im Normbereich liegenden negativen Einflüsse angegeben. Den Aufwand macht sich wohl kein Hobbyist.

Für uns ist das Ausbügeln der unterschiedlichen Kennlinienbuckel die eigentliche Herausforderung.

Gruß Klaus

edit: In der Aufzählung der kostenträchtigen Faktoren habe ich die Wiederholgenauigkeit vergessen.
Churchi hat eine Auflösung von 0.1°C (nicht 0.5°C) angestrebt.

[churchi]

Als erstes schätze ich dass es an der Toleranz des Absolutwertes des Sensorwiderstands liegt.

Mindestens müssten es bei 25°C 428 sein.
Aber auch dieser Wert ist von meinen Messungen weit weg?

Wenn Du schon irgendwelche tatsächlichen Meßwerte aufgenommen hast dann würden sich sicher viel freuen, wenn Du sie nennen könntest.

Da ich momentan für mehr Messungen eher wenig Zeit habe, mess ich eigentlich immer die Zimmertemperatur - die ändert sich ja auch immer wieder...
Dabei hab ich bisher folgendes aufgezeichnet:

513		23.9°C
514		24.2°C
515		24.5°C
516		25.1°C

...speziellen Anforderungen wie EMV...

Ich möcht mich mal nur auf funktionalität und ausfallsicherheit meiner Schaltungen beschränken - über EMV darf ich nicht nachdenken bei meinen Platinchen...