Temperatur von 4 Objekten Vergleichen, Signal-LED bei Abweichung

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Autor
Temperatur von 4 Objekten Vergleichen, Signal-LED bei Abweichung
Suche nach: temperatur (8635) led (32487)

    







BID = 757355

tsaphiel

Inventar



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Moin Leute.
Ich spiel gerade ein Gedankenexperiment durch und habe eine Frage.
Gesucht wird eine Schaltung mit folgenden Randbedingungen:

Überwacht werden sollen 4 Objekte, ob die sich annähernd gleichmäßig im Verhältnis zueinander erwärmen und vor allem nach der Erwärumungsphase dann annähernd gleich heiß sind.
Endtemperatur liegt bei ca. 650°, Genauigkeit bei Endtemperatur von ca 20° sollte reichen, während der Aufwärmphase wäre ein engeres Toleranzfeld besser. Sollte es größere Abweichungen geben, soll eine rote LED leuchten.

Spannungsversorgung von ca. 12V ist vorhanden

Fragen:
- Ist sowas rein passiv und mit ganz einfachen Mitteln realisierbar?
- NTC oder PTC oder was anderes?
- Wie sieht die "Messspitze" aus?
- Wo finde ich passende Zuleitungen?

Optional: Wenn alles ok ist, könnte eine grüne LED leuchten, das wär noch toller.


Merci schomal so weit.

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BID = 757370

elektroluchs

Gesprächig



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Als Sensor kommen eigentlich nur ein Metall-PTC (Pt100) oder ein Thermoelement in Frage, weil andere Sensortechniken nicht für so hohe Temperaturen geeignet sind.

Was ist mit rein passiv gemeint? Also grundsätzlich findet ja eine Analog (Temperatur) Digital (LEDs) Wandlung statt. Also eine Hilfsenergie wirst du auf jeden Fall benötigen.
Da du auch rechnen willst (Temp.-diff.) wirst du auch entweder mehrere OPV-Schaltungen brauchen, oder du machst die Berechnungen mit einem µC.

Ich weiß jetzt nicht genau was mit Messspitze gemeint ist, aber die Sensoren gibts mit Gewinde zum Einschrauben, in Perlenform, uvm.
Die "Messspitze" hängt also eigentlich davon ab, ob du in deine "Objekte" reinbohren kannst o.ä. Das musst also du entscheiden.

...und die Zuleitungen findest du auch dort wo's die Sensoren gibt. Am Besten mal einen einschlägigen Katalog durchblättern.

mfg



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BID = 757380

tsaphiel

Inventar



Beiträge: 3481
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Danke schonmal soweit.

Mit passiv meinte ich: Ohne aktive Bauelemnte wie µC.

Dachte eher, dass man die Temp. Elemente so clver in einer Brücke verschalten kann und evtl. vorhandene Ausgleichsströme dann über nen Transistor ne LED aktivieren.

Gemessen werden "Rohre" im weitesten Sinne. Ein Bohren ist nicht möglich.
Denkbar wäre aber, die Sensoren an mit einer Beilagscheibe zu verbinden, welche sich an der Verschraubung der Verbindungsstelle Rohr->Festkörper befindet.
Das könnte noch hinreichend genau sein, müsste ich aber mal messen.

Derzeit messe ich händisch mit der TempMeßspitze des Multimerts alle 4 Rohre nacheinander auf etwa gleicher Länger. Wobei mir die tatsächliche Temperatur wurst ist. Ohne Auf Details eingehen zu wollen: Das ist nicht praktikabel.
An der Verbindungsstelle hab ich noch nicht gemessen, wie hoch da dier Abweichung zum Rohr ist und ob das reicht...

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BID = 757422

perl

Ehrenmitglied



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Nimm für die Differenzmessung Thermoelemente. Die erzeugen selbst eine EMK in der Größenordnung von 10..50µV/K und deshalb kann man sie einfach gegeneinanderschalten.
Thermoelemente können auch sehr klein sein, es sind ja nur zwei aneinandergeschweißte Drähte.

P.S.: Evtl. kann das Rohr selbst das eine Metall sein und du brauchst nur zwei Drähte dort anzupunkten.


P.P.S.:
Zitat :
Dachte eher, dass man die Temp. Elemente so clver in einer Brücke verschalten kann und evtl. vorhandene Ausgleichsströme dann über nen Transistor ne LED aktivieren.
Für eine LED reicht die Spannung nicht, aber die Thermoströme können sehr groß werden, sodaß du sie mit einem Magnetkompass nachweisen kannst.
Dementsprechen hieß Seebecks Originalarbeit ja auch "Über den Thermomagnetismus der Metalle" - oder so ähnlich.


[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 29 Mär 2011 16:32 ]

BID = 757434

tsaphiel

Inventar



Beiträge: 3481
Wohnort: Unterfranken (frei statt Bayern!)
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mal angenommen ich nehme diese hier:

http://www.reichelt.de/Sensoren/PCA.....f10a3


gibt es geeignete Kleber für den Bereich?


Magnetkompass scheidet aus.

Wenn, dann müsste ich die ja zu zwei Pärchen zusammenschalten, die ich jeweils als eine Spannungsquelle betrachte und gegeneinander Verschalte.
kann ich nicht dazwischen einen Messwiderstand setzen und über dessen Spannungsabfall einen Transistor ansprechen, der wiederum den LED-Pfad (mit Hilfsspannung) schaltet.

Ach nee, da müsst ich ja wissen, welches Pärchen ne höhere Spannung gibt, weil sonst ja auch die Messspannug negativ wird und der Transistor nix macht....



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BID = 757440

Offroad GTI

Urgestein



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Wohnort: Cottbus

Dort (im Datenblatt) steht aber, dass die nur bis 600°C einzusetzten sind...

Was mir dazu als Erstes einfällt:
Dein Vorhaben könnte man bestimmt mit 6 einzelnen OPV-Schaltungen (für jede Kombination der Rohrtemperaturen eine), die auf einen Ausgang arbeiten realisieren.

MfG Mathias

BID = 757455

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Magnetkompass scheidet aus.
War auch nicht ganz ernst gemeint.
Immerhin hat Seebeck den Effekt aber so endeckt, und wenn die Querschnitte und Temperaturunterschiede groß genug sind, und noch ein Eisenkern ins Spiel kommt, kann die Magnetkraft so hoch werden, dass sie einen Menschen trägt!

Heutzutage nimmt man preiswerte Operationsverstärker, um die kleinen Thermospannungen auf ein brauchbares Niveau zu bringen. Achte dabei auf eine geringe Input-Offset-Spannung (VIO).


Zitat :
kann ich nicht dazwischen einen Messwiderstand setzen
Messwiderstände brauchst du, wenn du Pt1000 o.ä. verwendest.
Thermoelemente hingegen stellen ziemlich niederohmige Spannungsquellen dar, deren Spannungswert der Temperaturdifferenz von heisser und kalter Lötstelle proportional ist.
Normalerweise ist die heisse Lötstelle am zu messenden Gegensatand, und die kalte am Messinstrument, aber das muss nicht so sein.
Deswegen schrieb ich ja, dass das Rohr evtl. selbst einen Schenkel der beiden Thermoelemente darstellen könnte.
Wenn du z.B. an die Enden deines Kupferrohres zwei Konstantandrähte anschweisst, hättest du schon zwei gegeneinandergeschaltete Thermoelemente vom Typ "T", und könntest bei 400°C 62µV pro Grad Temperaturdifferenz messen.
Höher als 400°C geht meine Tabelle für diese Paarung nicht, wohl weil das Kupfer bei dieser Temperatur schon stark oxidiert.

BID = 757470

elektroluchs

Gesprächig



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Wieso scheidet eigentlich ein µC aus? Ich hab' mir ein paar Schaltungsvarianten durchgedacht und wie ich das drehe und wende am elegantesten steigt man mit der µC Variante aus, imho.

Ich würds so machen: 4 Pt1000 Sensoren (für jedes Rohr, jeweils in 4-Leitertechnik beschaltet und mit Konstantstrom versorgt) - für jeden Sensor einen OPV zum Skalieren - und einen µC, der den Rest erledigt

Als Versorgung musst du dann aus deinen 12V, die 5V für die Logik und den Konstantstrom für die Sensoren zimmern und fertig ist die Kiste.



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BID = 757484

Offroad GTI

Urgestein



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Zitat :
Mit passiv meinte ich: Ohne aktive Bauelemnte wie µC.

Wie wär´s mit Röhren

BID = 757487

ElektroNicki

Inventar



Beiträge: 6429
Wohnort: Ugobangowangohousen

Ist das ein Geheimprojekt?
Meine lässt die Umrisse eines Verbrennungsmotors samt Abgaskrümmer erahnen...

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BID = 757603

tsaphiel

Inventar



Beiträge: 3481
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Nicki, bitte rubbel was anderes als die Kugel, ok?

Rohrmaterial dürfte Edelstahl sein. Da was Ranschweißen scheidet auch aus.
Ich möchte das nur ne Zeit lang beobachten, weil es jüngst ein paar Problemchen mit der Anlage gab. Bislang hab ich dann halt gemessen und geschaut ob alle 4 Elemente gleichmäßig aktiv sind. Wenn eines ausgefallen ist, hab ich das Problem gefunden (so war's neulich. Ein Element wurde nur halb so heiß wie die andern 3). Wenn alle laufen liegt's woanders.
Wenn das ganze jetzt nach der Reparatur neulich über ne Zeit lang stabil läuft würde ich zurückbauen.
Die angestrebte Lösung hätte den Charme, dass ich "in process" messen könnte, weil die Sache mit dem Multimeter dranfummeln wie gesagt ne ziemliche Aktion ist.

µC scheidet aus, weil ich kein Equipment und kaum Know-How zu dem Thema habe. Außerdem ist die Umgebung nicht unbedingt geeignet.
Klar wär's klasse, weil man auch gleich anzeigen könnte, welcher der 4 der Übeltäter ist.

Hat jemand zu der Opamp Variante mal nen Link?
Ich möchte nicht, dass jemand die Schaltung für mich entwickelt (es sei denn er hat Langeweile), aber vielleicht gibts ja schon ähnliche, bzw. die Hinweisgeber hatten diese im Kopf. Ich müsste nochmal bei 0 anfangen, das Thema lange her.





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BID = 757606

elektroluchs

Gesprächig



Beiträge: 194
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Wenns mit OPVs sein soll würd' ich es folgendermaßen machen. Wieder 4 Pt1000 Sensoren in Vierleiterschaltung angeschlossen und mit Konstantstrom versorgt.
Dann 3 Differenzverstärker (mit OPV), wobei ein Eingang jedes Differenzverstärkers das Sensorsignal vom "Bezugrohr" bekommt und eben ein Signal vom zu überwachenden Rohr. Die Differenzverstärker können das Signal auch gleich für die nachfolgende Logikschaltung skalieren.
Nach den Diff.-v. müsste man auch eine Gleichrichtung vornehmen, weil die Differenz ja positiv und negativ sein kann.
Mit den Signalen der Diff.-v. würde ich dann auf ein NAND-Gatter mit Schmitt-Trigger-Eingängen gehen, und damit dann die LED ansteuern.

Als Versorgung müsste sich ein MAX232 missbrauchen lassen, der stellt gleich pos. und neg. Spannung für die OPVs zur Verfügung.
Als Konstantstromquelle der LM317 o.ä.

Das ist nur einmal ein grober Umriss, würde dir das zusagen?


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BID = 757612

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Rohrmaterial dürfte Edelstahl sein.
Der wird auch gegenüber einem anderen Metall z.B. den üblichen Thermoelementmetallen wie Nickel, Eisen, Kupfer, Platin, Alumel eine Thermospannung aufbauen, nur müßte man das kalibrieren.
Diese Thermospannungen existieren fast immer und können bei Präzisionsmessungen sehr störend sein. Wie ich schon schrieb, ligen sie oft in der Größenordnung von 10..50µV/K.
Deshalb können bei einem Präzisions-OpAmp mit einer Eingangsfehlspannung in der Gegend von 1µV schon die Lötstellen der Beinchen dessen Eigenschaften verderben, wenn sie sich auf minimal verschiedener Temperatur befinden.


Zitat :
Da was Ranschweißen scheidet auch aus.
Auch keine Punktschweissung?
Das hätte zumindest den Vorteil, dass man wirklich die Oberflächentemperatur des Werkstücks misst und nicht den Temperaturgradienten dort, der ohne äußere Wärmeisolierung erheblich sein dürfte.

Man kann natürlich, anstatt die Differenzbildung direkt am Werkstück vorzunehmen, dort auch vollständige Thermoelemente anbringen.
Dann braucht man eben entsprechende Eingangsverstärker, die die Typ-K Thermospannung von 27mV bei 650°C auf ein vernünftiges Maß, z.B. 10V bringen und kann dann zur Differenzbildung die üblichen Opamp-Schaltungen verwenden.
Wichtig: Man braucht dann wahrscheinlich Ausgleichsleitungen, und da die Thermospannungen auf den Eispunkt bezogen sind, evtl. auch eine umgebunstemperaturabhängige Korrekturspannung. Das ist aber alles sehr bezahlbar.

Bleibt natürlich noch die Frage nach dem Budget: Entweder für weniger als 100€ alles selber basteln, oder für einen vierstelligen Betrag fertig kaufen.


Jedenfalls lässt sich das alles ohne µC machen. Generationen von Meßtechnikern und Wissenschaftlern haben Streifenschreiber eingesetzt, bevor überhaupt an die Verwendung von Digitaltechnik zu denken war.


Zitat :
Hat jemand zu der Opamp Variante mal nen Link?

Schau mal bei Analog Devices oder Linear Technology rein.
Die haben die entsprechenden OpAmps und auch viele Applikationsberichte dazu.
Deren Opamps kommen zwar nicht für 12 Cent pro Stück, aber dafür sind sie auch einen Tacken besser.


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