Frostwächter und NTC

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Autor
Frostwächter und NTC

    







BID = 460421

triti

Stammposter

Beiträge: 220
Wohnort: Austria
 

  


Hallo!
Wenn ich euch mit einigen Fragen martern darf:
Ich versuch´gerade, einen Frostwächter zu bauen.
Mit der Schaltung:
www.copperleife.com/craig/tech/thermo/
komme ich nicht ganz klar.

1) Warum gibt es dort VR1 (10k) und VR3 (5k) und nicht nur einen Poti mit 10k und ev. einen 2k Festwiderstand dazu?
Man kann doch über einen Poti genauso einstellen?

2) Wenn ich einen Frostwächter will (soll bei +3°C einschalten, bei +5°C ausschalten): Soll ich bei 10k NTC bleiben oder wird es genauer für tiefe Temperaturen, wenn ich einen mit 1k nehmen (und dann R1 auch durch 1k ersetzen)? Müßte ich dann R2, VR1 und VR3 auch auf 1k setzen?

3) Wenn man von der Original-Schaltung ausgeht: Wie kann man den Einstellbereich erhöhen (z.B. auf 70°C ein, 75°C aus). Welche Widerstände muß ich da höher nehmen (und um etwa wieviel) - den oberen R2 oder die beiden unteren V1 und V3?

Kann mir das bitte wer sagen?
Danke.

lg
Triti


BID = 460428

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  

1) Das soll eine Grobeinstellug (Range=Bereich) mittels VR1 und eine Feineinstellung (Dial=Skala) mittels VR3 ergeben. Mit einem einzelnen Poti lässt sich das vielleicht nicht feinfühlig genug einstellen.

2) Die Nennwerte von NTCs werden gewöhnlich bei 25°C angegeben. Die Steilheiten sind materialabhängig unterschiedlich.
Wenn du also kein Datenblatt deines NTC hast, aus dem du dem Wert bei der gewünschten Temperatur entnehmen kannst, und auch nicht den B-Wert kennst, mit dem sich die Kennlinie berechnen lässt, so steckst du zweckmäßigerweise deinen NTC mal in ein Glas Wasser mit der gewünschten Temperatur und misst den dann vorhandenen Widerstand. Größenordnungsmäßig dürften das 20..30 kOhm sein.
R1 sollte dann ebenso groß gewählt werden.

3) Dazu solltest du, wie schon gesagt, R1 so wählen, daß er ebenso groß ist wie der Widerstand des NTC bei der gewünschten Temperatur. Die Schalthysterese wird sich dabei etwas verändern, aber deren genaue Berechnung ist etwas mühsam. Um das genau zu dimensionieren, verwendet man vorteilhaft einen Schaltungssimulator, oder -besser- eine andere Schaltung, nämlich einen Fensterkomparator.
Damit kann man dann bequem beliebige untere und obere Schaltpunkte getrennt voneinander und rückwirkungsfrei einstellen.

Der über 40 Jahre alte 741 Opamp ist auch überhaupt nur sehr mäßig für solche Schaltungen geeignet. Er hat praktisch nur Nachteile.
Besser verwendest du den LM339, der auch fast nichts kostet, aber vier Komparatoren beeinhaltet.
Der LM339 hat darüberhinaus bessere Eigenschaften, was den zulässigen Bereich des Eingangssignals angeht und er ist auch bei der Spannungsversorgung viel anspruchsloser.

Mit den vier Komparatoren des 339 lässt sich mit Leichtigkeit ein solcher Fensterkomparator aufbauen, der eine vernünftige Einstellung beliebiger Werte ermöglicht und vor allem bequem berechenbar ist.

Die vorliegende Schaltung würde ich als total veraltet und unzweckmäßig bezeichnen und nicht mehr aufbauen.

_________________
Haftungsausschluß:



Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



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BID = 460643

triti

Stammposter

Beiträge: 220
Wohnort: Austria

Hallo Perl!
Danke für die umfangreiche Antwort.

Also den LM339 kann ich genauso verwenden wie den greisen 741. Den bestell ich gleich.
Ich habe stabile 12V als Stromversorgung.

>> 3) Dazu solltest du, wie schon gesagt, R1 so wählen, daß er ebenso groß ist wie der Widerstand des NTC bei der gewünschten Temperatur.
Das hilft mir schon sehr weiter. Das kann ich ja im Datenblatt anschauen.

>>...nämlich einen Fensterkomparator. Damit kann man dann bequem beliebige untere und obere Schaltpunkte getrennt voneinander und rückwirkungsfrei einstellen.
Das mit dem Fensterkomparator ist ja sehr interessant, aber ich finde keinen Schaltplan dazu, und wie mans berechnet, weiss ich nicht. Werde heftig weitergoogeln, vielleicht findet sich was.
Ausserdem verstehe ich nicht, wie mans beschalten muss, weil/wenn die Temperatur am Anfang komplett ausserhalb vom Fenster liegt. Also wie ich überhaupt ins Fenster reinkomme.

Für Temperaturschalter habe ich Pläne für den 311, 324, 358, 741 und 4093 gefunden.

Bei den meisten Anfängerschaltungen für Basteleien gehts ja hauptsächlich darum, dass ein IC bei einer bestimmten Spannung / Widerstand kippt, also ein Signal gibt. Dann braucht man noch eine kleine Hysterese. Dann geht man schon über eine Transistor weiter.
Anscheinend gibts viele verschiedene Operationsverstärker. Wie erkennt man, welche man braucht? Was ist gut / schlecht?

lg
Triti



BID = 460646

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Die Sache ist recht einfach:
Als erstes ergänzt du den NTC mit einem Widerstand zu einer Halbbrücke, deren Enden mit Masse und der positiven Betriebsspannung verbunden sind.
Zweckmäßigerweise liegt der NTC dabei auf der Masseseite, dann kann nichts passieren, wenn die Fühlerleitung mal einen Kurzschluss nach Masse hat.

Den Widerstand wählt man so, das am Verbindungspunkt zum NTC bei der tiefsten jemals vorkommenden Temperatur die zulässige Gleichtakteingangssspannung des 339 nicht überschritten wird.
Beim 339 sind das 2V weniger als die Betriebsspannung, bei dir also 10V.
Wenn der NTC wärmer wird, sinkt die Spannung an dem Verbindungspunkt mit dem Widerstand und, anders als der 741, kann der 339 alle Werte zwischen 0V und (bei dir) 10V richtig verarbeiten.

Die bei den verschiedenen Temperaturen am Verbindungspunkt auftretenden Spannungen kann man leicht berechnen (Spannungsteilerformel), wenn man eine Tabelle der Widerstandswerte hat, oder R25 und den B-Wert des NTC kennt.

Nun nimmt man sich zwei Potis beliebigen Wertes (nicht zu hochohmig, 1k..100k ist ok), evtl. mit Zusatzwiderständen zur Einschränkung des Stellbereichs, mit denen man die oben berechneten Spannungen für den oberen und unteren Schaltpunkt einstellen kann. Mit Hilfe eines Voltmeters kann man da gleich die Temperaturskalen an die Drehknopfe schreiben.


Nun verbindet man zwei Komparatoren des LM339 mit der temperaturabhängigen Messspannung und zwar so, daß bei einem der Ausgang "low" wird, wenn die Messspannung das untere Limit unterschreitet (+ Eingang verwenden, - Eingang ans Heiss-Poti) und beim anderen der Ausgang "low" wird, wenn die Messspannung das obere Limit überschreitet (- Eingang verwenden, + Eingang ans Kalt-poti).

Das ist schon der Kern der ganzen Geschichte.
Mit den beim Überschreiten der Toleranz low werdenden Ausgängen, steuert man dann noch ein RS-Flipflop an.

Dieses RS-Flipflop kann man ganz gut aus den zwei restlichen Komparatoren des 339 aufbauen. Mal sehen, ob du das hinkriegst .

Hinweis:
Die Ausgänge des LM339 bestehen lediglich aus dem Kollektor eine npn-Transistors, der nach Masse durchschaltet. Von selbst kommt da also keine positive Spannung zustande, und man muss noch einen Pullup Widerstand verwenden.
Das ist aber kein Mangel dieses ICs, sondern durchaus so gewollt.

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