Schnelle Wassertemperaturmessung mit DS18B20

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Autor
Schnelle Wassertemperaturmessung mit DS18B20

    







BID = 850259

Vendor2k

Gerade angekommen


Beiträge: 10
 

  


Hallo Gemeinde!

Ich bräuchte mal ein paar Ratschläge zum Wassertemperatur messen.

Grund der Messung ist, dass ich einen elektronischen Warmwassermischer bauen möchte. Ich habe schon alle Teile beisammen (Kugelhähne mit Servos, Y Stück, Mikrokontroller mit Touch TFT, etc...) und stehe gerade vor einem kleinen Problem:

Die Temperaturmessung des Wassers soll schnell gehen. Der DS18B20 macht bei 9 Bit ca. alle 110ms eine Messung.

Der Aufbau:
Zur Messung der Temperatur habe ich eine 1/2" Rotguss Hahnverlängerung genommen, in die ich ein 6mm Loch gebohrt habe.
In dises Loch kam ein 6mm Messingrohr mit zugelötetem "Boden". Das Messingrohr habe ich mit der Hahnverlängerung verlötet.
Wärmeleitpaste und DS18B20 in das Messingrohr und los gings mit der Messung.

Das Probelm ist, dass die Messinghülse die komplette Temp an die Verschraubung und sämtliche mit der Verschraubung verbundenen Teile abführt.
Eine Messung ergab bis zu 13°C Unterschied und Trägheit von 6s zw. Messwert und tatsächlicher Wassertemp. Das ist eine Katastrophe

Hat jemand eine Idee, wie ich eine reaktionsschnelle Messung hinbekomme?
Das ganze steht natürlich unter Druck ca. 5 Bar oder höher.

Wie kann ich thermisch entkoppeln? Mit 2k Harz wird das sicher nicht lange Dicht sein? Das ganze ist nach den Servo-Kugelhähnen, aber ich bin jmd der gerne 3-fache Sicherheit plant und solide Bastelt

Ich hoffe auf ein paar gute Tips...

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Vendor2k am  1 Okt 2012 12:34 ]

BID = 850261

ElektroNicki

Inventar



Beiträge: 6429
Wohnort: Ugobangowangohousen

 

  

Der Sensor ist mit seinem riesigen Gehäuse viel zu träge!
Ich würde eher einen kleinen Platinsensorkrümel nehmen und dessen Anschlüsse zum Korrosionsschutz einharzen und nur das Keramikplättchen freilassen.
Diese Sensoren dürften für deine Anwendung ausreichend linear sein.


_________________


[ Diese Nachricht wurde geändert von: ElektroNicki am  1 Okt 2012 12:43 ]

BID = 850262

Vendor2k

Gerade angekommen


Beiträge: 10

Und das Plättchen dann in den Wasserstrom? Sicherlich schon wenn du von Korrosionsschutz redest.
Wie bekomme ich die Käbelchen druckdicht wieder raus?

Ich überlege, Kupferlackdraht dafür zu verwenden, damit ich keine Gummiisolation habe.
Den Kollegen hier:
http://www.reichelt.de/Sensoren/PCS.....85067

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Vendor2k am  1 Okt 2012 13:00 ]

BID = 850269

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Hat jemand eine Idee, wie ich eine reaktionsschnelle Messung hinbekomme?
Indem du eine D-Komponente berücksichtigst.
D.h. du schliesst aus der Anstiegsgschwindigkeit auf die nächsten zu erwartenden Meßwerte.

BID = 850281

unlock

Schriftsteller

Beiträge: 900
Wohnort: Mosbach

Hallo,
man könnte die Hahnverlängerung auch gegen ein wesentlich dünneres(Wandstärke) Kupferrohr tauschen,und die Hülse schräg gegen die Fliessrichtung einlöten.

Du kannst aber auch zusätzlich je einen Messfühler in die WW-Leitung und einen in die KW-Leitung einbauen,quasi als grobe Vorregelung.
Dazu solltest du aber bei der Programmierung das Fenster für die Nachregelung verkleinern.


_________________
One Flash and you're Ash !

BID = 850284

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo
zuerst mal: Die Kugelhähne sind ganz schlecht!
Unabhängig von der Messung sind die praktisch
ungeeignet, da sie schon auf wenigen Grad Drehwinkel
von zu auf voll auf gehen.
Die Wahl der Richtigen Ventile hängt stark vom
(erlaubten) Druckverlust ab.
Ansonsten hat deine Regelstrecke eine Totzeit,
"kann" das dein Regler?
Wie groß ist die Zeitkonstante dieses DS18B20?
Wie groß ist die kleinste Strömungsgeschwindigkeit
in Relation zur Totzeit?
Wie ist das Mischverhalten dieses Y?
Ansonsten: Die schnellsten Thermometer sind
Thermoelemente, direkt in der "Suppe", was aber
nicht immer geht.
Georg

_________________
Dimmen ist für die Dummen

[ Diese Nachricht wurde geändert von: GeorgS am  1 Okt 2012 17:21 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: GeorgS am  1 Okt 2012 17:22 ]

BID = 850295

Vendor2k

Gerade angekommen


Beiträge: 10

Also mal vielen Dank für die Anregungen.

Bis jetzt tendiere ich zu dem Platinkrümel ^^

Das mit der D-Komponente probiere ich mal aus. Jedoch ist die abhängig von der Geschwindigkeit der Temp-Änderung. Meine aufgezeichneten Kurven sehen mir nicht danach aus, dass mit Software noch was zu holen ist.

Ein dünneres Stück Kupferrohr mit 1/2" zu finden ist eine Interessante Aufgabe. Hab schon lange genug nach den praktischen Hahnverlängerungen gesucht...

Messfühler in der WW und KW Leitung sind nett, aber die Schwierigkeit liegt hier aber daran, dass dazu der Durchfluss noch notwendig ist, um mit diesen Werten etwas Vernünftiges anfangen zu können. Bei einem Druckabfall wären die Werte nicht aussagekräftig.

Ja, das Problem mit den Kugelhähnen ist mir bekannt - da hast du Recht. Das nehme ich einfach mal in Kauf und warte mal ab, ob ich da noch optimieren muss. Es gäbe da noch Kugelhähne mit Regelblende...
Den Durchfluss habe ich mir über den Drehwinkel ausgerechnet, und eine entsprechende Umwandlung im µC hinterlegt.
Hättest du mir eine Empfehlung was ich an Ventilen nehmen könnte. Ich möchte so wenig wie möglich Elektronik selber bauen.
D.h. H-Brigde und Encoder etc. sollten nicht verwendet werden.

Totzeit dürfte bei Null sein. Ich messe direkt am Y Ausgang.
Strömungsgeschwindigkeit muss egal sein, es soll nur die Ausgangstemp Konstant bleiben.
Ich meine damit, den Thermostatmischern ist der Durchfluss auch egal.

Zeitkonstante vom DS18B20 ist mir nicht bekannt.



Edit: X-Achse verfeinert!

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Vendor2k am  1 Okt 2012 18:56 ]

BID = 850299

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12656
Wohnort: Cottbus


Zitat :
Zeitkonstante vom DS18B20 ist mir nicht bekannt.
Die wird nicht allzu groß sein, es ist ja nur ein kleiner Sensor. Die könntest du doch aber recht einfach messen, indem du ihn in entsprechend heißes Wasser wirfst und nebenbei die Temperatur aufzeichnest.


Edit: Die Skalierung der Abszisse ist recht unübersichtlich


_________________
Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am  1 Okt 2012 18:38 ]

BID = 850305

Harald73

Schreibmaschine


Falsches Format
*.gif oder *.jpg
verwenden!
Beiträge: 1016

Nur mal zum Vergleich: Das hier
http://www.samson.de/pdf_de/t52040de.pdf
nennt sich schnell.



_________________
*..da waren sie wieder, meine 3 Probleme: 1)keiner 2)versteht 3)mich
* Immer die gültigen Vorschriften beachten und sich keinesfalls auf meine Aussagen verlassen!

BID = 850306

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450


Zitat :
Totzeit dürfte bei Null sein. Ich messe direkt am Y Ausgang.
Strömungsgeschwindigkeit muss egal sein, es soll nur die Ausgangstemp Konstant bleiben.
Ich meine damit, den Thermostatmischern ist der Durchfluss auch egal.
Zeitkonstante vom DS18B20 ist mir nicht bekannt.


Dir fehlen elementare Grundlagen in der Regeltechnik.
Deine Angaben sind verworren, ganz besonders dieses
gemessene Diaramm. "Durchfluß" (ein Volumenstrom?)
und eine Wassertemp. aufgetragen über ja, was?
Jahre? Mikrosekunden?
Wie war die Anordnung?
Ich gebs auf, sonst werde ich nur wütend.

_________________
Dimmen ist für die Dummen

BID = 850334

winnman

Schreibmaschine



Beiträge: 1620
Wohnort: Salzburg

nimm das Platinchen, steck es in dein Messingrohr ohne das Verlötete Ende.

richte es so aus, dass beim anschließenden Vergießen mit 2k Masse die Gegenfläche (also die ohne Anschlüsse) nicht von Vergussmasse benetzt wird.

dann mit 2k ausgießen so dass das Plättchen mit den Anschlüssen isoliert ist, die "freie" Fläche aber möglichst nicht mit Vergussmasse beschmutz ist.

Jetzt das einbauen, sollte eine Reaktionszeit <5s ermöglichen.

Der rest ist eine Frage der Programmierung deines Reglers

BID = 850384

Vendor2k

Gerade angekommen


Beiträge: 10

Danke winnman.
So werd ichs mal machen.
Mal sehen, wie lange das dicht hält.

Harald, das mit dem Sensor ist nett. Der ist aber leider viel zu groß.
Aber schnell scheint er zu sein.

BID = 850896

Vendor2k

Gerade angekommen


Beiträge: 10

Versuchsaufbau:
Wasserkocher auf Tisch
Temperatursensor DS18B20 in der Hand

Versuchsvorgang:
Wasserkocher einschalten
Auf kochendes Wasser warten
Temperatursensor DS18B20 blitzschnell in kochend heißes Wasser eintauchen


Wie ist jetzt die Zeitkonstante vom Sensor?

BID = 850956

Ltof

Inventar



Beiträge: 9268
Wohnort: Hommingberg

Etwa eine Sekunde plus eine Totzeit und noch eine Zeitkonstante (T2-Verhalten) im Sensor selbst (falls Du den Sensor nicht zu langsam ins Wasser geworfen hast). Dazu noch die Totzeit durch die hydraulische Anordnung.

In Kombination mit der Totzeit, den Zeitkonstanten, gebastelter Software und schnellen Aktuatoren an den Ventilen wirst Du damit höchstwahrscheinlich ein schwingendes System bauen. Im Mittel wird die Temperatur ungefähr stimmen und ungefähr schnell erreicht.

Selbst unter Berücksichtigung des D-Anteils wird die Regelung nicht das machen, was Du willst. Wegen der Totzeit müsste die Regelung in die Zukunft schauen können. Deshalb sind Sensoren an den jeweiligen Zuläufen unter Berücksichtigung der aktuellen Ventilstellung durchaus zielführend.

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am  5 Okt 2012 23:53 ]

BID = 855941

Vendor2k

Gerade angekommen


Beiträge: 10

So, ich habe nun das Messingröhrchen gekappt und den DS1820 etwas raus schauen lassen und das Ganze mit 2k Harz verpappt.

-> Leider hat dies kein bisschen gebracht.

Temperaturdifferenz immer noch bis zu 13°C.
Die "Trägheit" hat sich mit 5 anstatt 6 Sekunden minimal verbessert.

Also muss tatsächlich das Ganze Gehäuse des Sensors frei sein.





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