Högkänslig temperaturgivare
Högkänslig temperaturgivare
Vilken typ av givare är bäst om man vill detektera så små temperaturskillnader som möjligt i temp-intervallet 20-130 grader Celsius?
-
Radioman
- Inlägg: 178
- Blev medlem: 2 november 2006, 16:15:04
- Ort: Stora Höga (4 mil norr GBG)
- Kontakt:
I min värld, inom processindustrin, används termoelement eller PT 100 givare. Bägge har sina fördelar.
Snabba förlopp och höga temperaturer använder man TE (termoelement) Vid labgrejor och hög noggrannhet är det PT100 givare oftast.
Vi kör fortfarande med Union Carbides teknik att göra polyetenplast. Eten med lite tillsatser och under höga tryck, ca.2500Bar, blir Polyetenplast. Vi har en utrustning där som måste kunna detektera och låta ett relä falla inom 25 millisekunder från normaltemp ~200grader till 800+ grader. Går något snett i reaktorn sticker temperaturen oerhört snabbt och rejektventilen måste öppna och släppa ut sönderfallet så inte skiten flyger i luften
.
För en hemmapulare är det väl enklast att använda TE och någon fin instrumentförstärkar OP. Att mäta exakt rätt är däremot mycket svårare. Man använder ibland Adiabatisk mätning med en givare som talar om vad för temp man har vid spetsen och en givare som talar om vad den är en bit ut på mätrörer där värmeförluster gör sig gällande och påverkar mätningen.
Vad är det du skall mäta?
Snabba förlopp och höga temperaturer använder man TE (termoelement) Vid labgrejor och hög noggrannhet är det PT100 givare oftast.
Vi kör fortfarande med Union Carbides teknik att göra polyetenplast. Eten med lite tillsatser och under höga tryck, ca.2500Bar, blir Polyetenplast. Vi har en utrustning där som måste kunna detektera och låta ett relä falla inom 25 millisekunder från normaltemp ~200grader till 800+ grader. Går något snett i reaktorn sticker temperaturen oerhört snabbt och rejektventilen måste öppna och släppa ut sönderfallet så inte skiten flyger i luften
.För en hemmapulare är det väl enklast att använda TE och någon fin instrumentförstärkar OP. Att mäta exakt rätt är däremot mycket svårare. Man använder ibland Adiabatisk mätning med en givare som talar om vad för temp man har vid spetsen och en givare som talar om vad den är en bit ut på mätrörer där värmeförluster gör sig gällande och påverkar mätningen.
Vad är det du skall mäta?
Nackdelen med termo-element är att dom har en väldigt låg känslighet, men är mer linjära
än halvledare. Termo-element är ofta alternativet när man ska mäta höga temperaturer,
(över 500 grader), men eftersom dom har så låg känslighet är det nog svårt att få ut mer än hela grader från dom. För ett par hundra grader är PT-100/1000 vanliga.
Då deras linjäritet avtar för högre temperaturer.
Men dessa typer är mycket vanliga i industrin då dom är väldig lätt utbytbara.
Termo-element är väl ändå mer komplicerat att använda än PT-100,
då man måste mäta temepraturen vid den termiska kortslutningen också..
edit:
Istället för PT-100 finns det ju Ni-100 (nickel) som har större temperatur-koefficient än
platina, vet dock inte hur vanliga dom är.
än halvledare. Termo-element är ofta alternativet när man ska mäta höga temperaturer,
(över 500 grader), men eftersom dom har så låg känslighet är det nog svårt att få ut mer än hela grader från dom. För ett par hundra grader är PT-100/1000 vanliga.
Då deras linjäritet avtar för högre temperaturer.
Men dessa typer är mycket vanliga i industrin då dom är väldig lätt utbytbara.
Termo-element är väl ändå mer komplicerat att använda än PT-100,
då man måste mäta temepraturen vid den termiska kortslutningen också..
edit:
Istället för PT-100 finns det ju Ni-100 (nickel) som har större temperatur-koefficient än
platina, vet dock inte hur vanliga dom är.
Senast redigerad av Johan.o 7 december 2007, 17:42:37, redigerad totalt 1 gång.
Jag vill kunna konstanthålla en temperatur som kan ligga i intervallet 20-130 grader. Vad den är i absolutvärden är inte intressant (räcker att veta på ett par grader när). Däremot vill jag kunna hålla temperaturen så konstant som möjligt (gärna bättre än 0.1 grad) på en metallkloss.
Vilka halvledare är bäst att köra med? Minst störkänsliga?
Vilka halvledare är bäst att köra med? Minst störkänsliga?
Jag vet inte riktigt, men kör man med Termo-element eller Pt-100 så handlar
det 'gissningsvis' väldigt mycket om att bli av med brus för att mäta så noga som möjligt.
Medans halvledare är att se till att dom inte påverkas av något annat än av temperaturen, samt att dom är otrevligt olinjära, måste linjäriseras.
kolla lite på Elfa vad dom har för några halvledartyper, kanske har dom någon
halvledare-givare som är av bra kvalitet.
Diodens karraktär:
I(U) = Io*( (e^k*U) -1)
Där Io är som mest temperaturberoende, men även k innehåller ett temperaturberoende.
Men om det verkligen är något att lita vet jag inte.
Men det kan vara intressant att kika på.
Då dom har överlägsen känslighet mot andra typer.
edit: Man kan ju även mäta med flera sensorer sammtidigt, då går det att medelvärdesbilda alla och därav få mindre avvikelse, man förbättrar SNR med sqrt(n)
där n är antalet medelvärdesbildningar man gör, men om det är en stor massa med stor temperaturtröghet kan du nog utan problem medelvärdesbilda signalen från en givare under en viss tid, då den förmodligen inte ändrar sin temperatur så snabbt.
det 'gissningsvis' väldigt mycket om att bli av med brus för att mäta så noga som möjligt.
Medans halvledare är att se till att dom inte påverkas av något annat än av temperaturen, samt att dom är otrevligt olinjära, måste linjäriseras.
kolla lite på Elfa vad dom har för några halvledartyper, kanske har dom någon
halvledare-givare som är av bra kvalitet.
Diodens karraktär:
I(U) = Io*( (e^k*U) -1)
Där Io är som mest temperaturberoende, men även k innehåller ett temperaturberoende.
Men om det verkligen är något att lita vet jag inte.
Men det kan vara intressant att kika på.
Då dom har överlägsen känslighet mot andra typer.
edit: Man kan ju även mäta med flera sensorer sammtidigt, då går det att medelvärdesbilda alla och därav få mindre avvikelse, man förbättrar SNR med sqrt(n)
där n är antalet medelvärdesbildningar man gör, men om det är en stor massa med stor temperaturtröghet kan du nog utan problem medelvärdesbilda signalen från en givare under en viss tid, då den förmodligen inte ändrar sin temperatur så snabbt.
Tittade lite i elfa på termistorer. T.ex 60-279-65 som har R=100k vid 25 grader. Vid 100 grader ändrar sig resistansen nästan 200 ohm per grad. (Nu var denna specad upp till 110 grader vilket är ok även om jag skrev önskat område upp till 130 grader i första inlägget).
Eftersom jag bara vill ligga och reglera kring en viss punkt för att konstanthålla, borde jag inte kunna använda en termistor i en wheatstonebrygga? Eller finns det något smartare sätt?
T.ex. att jag vill reglera kring 100 grader och vill mappa +-5 grader till 0-5V för att skicka in på en ADC. Då har man en resistansförändring i NTC från 7700 ohm (vid 95 grader) till 5770 ohm (vid 105 grader). Vad är den smartaste kopplingen för att klara det?
Funkar det med en wheatstone brygga och en opamp? Hur optimerar man de fixa motstånden i bryggan för största känslighet?
Ju mer man grottar i det desto mer frågetecken!
Eftersom jag bara vill ligga och reglera kring en viss punkt för att konstanthålla, borde jag inte kunna använda en termistor i en wheatstonebrygga? Eller finns det något smartare sätt?
T.ex. att jag vill reglera kring 100 grader och vill mappa +-5 grader till 0-5V för att skicka in på en ADC. Då har man en resistansförändring i NTC från 7700 ohm (vid 95 grader) till 5770 ohm (vid 105 grader). Vad är den smartaste kopplingen för att klara det?
Funkar det med en wheatstone brygga och en opamp? Hur optimerar man de fixa motstånden i bryggan för största känslighet?
Ju mer man grottar i det desto mer frågetecken!
-
Mindmapper
- Inlägg: 7102
- Blev medlem: 31 augusti 2006, 16:42:43
- Ort: Jamtland
I många mätfall är det lika viktigt, om inte viktigare var och hur givaren monteras som vilken givartyp man väljer. Är det yttemperaturen du är ute efter rekomenderar jag folietyp, annars kanske du kan borra in en givare en bit. Om metallen kyls utifrån kanske man även ska mäta störningen och kompensera innan störningen hinner påverka temperaturen i nämvärd grad. Detta kan i många fall vara vettigare än att vänta till temperaturen börjar påverkas.
Edit: Hela processen är lika viktig man kan inte bara fokusera på givaren.
Edit: Hela processen är lika viktig man kan inte bara fokusera på givaren.
Som ovanstående skriver, det är iofs inga problem att hitta en givare med säg 0,1 graders tolerans, PT100/1000 klarar det (vissserligen rätt dyra med denna onogrannhet) problemet är att "mäta" temperaturen, samt att filtrera bort alla felkällor.
Tror inte det finns några halvledare som klarar det, de flesta verkar stoppa vid ca 0.3-0.5 grader.
Mätfelen tenderar att hamna på nånstans runt 0,5-1 grad ungefär.
tänk på att en halvledargivare ändrar sig några microvolt resp microamp och en resistiv givare några milliohm, mycket svårt att mäta detta.
Edit: Vad du är ute efter är en givare med så stor o-linjearitet som möjligt, och göra noggranna kalibreringar runt arbetstemperaturen.
Tror inte det finns några halvledare som klarar det, de flesta verkar stoppa vid ca 0.3-0.5 grader.
Mätfelen tenderar att hamna på nånstans runt 0,5-1 grad ungefär.
tänk på att en halvledargivare ändrar sig några microvolt resp microamp och en resistiv givare några milliohm, mycket svårt att mäta detta.
Edit: Vad du är ute efter är en givare med så stor o-linjearitet som möjligt, och göra noggranna kalibreringar runt arbetstemperaturen.
-
Mindmapper
- Inlägg: 7102
- Blev medlem: 31 augusti 2006, 16:42:43
- Ort: Jamtland
Förmodar att du kommer att implementera regleringen i en mcu. Då kan du linjärisera i programmet. Isåfall kan du prova som du skrev med brygga och instrumentförstärkare. Tänk på att du ska använda låg spänning (och inte för låga resistanser) för att undvika egenuppvärmning.
Edit: Blev lite knäppt. Låga strömmar i bryggan för att unvika egenuppvärmning ska det vara. De alternativ du har ökar kostnaden. Det är svårt att svara när budget och spec i övrigt inte är känd. Ska du t.ex. konstanthålla nere vid 40 grader är det inte kanske så smart.
Edit: Blev lite knäppt. Låga strömmar i bryggan för att unvika egenuppvärmning ska det vara. De alternativ du har ökar kostnaden. Det är svårt att svara när budget och spec i övrigt inte är känd. Ska du t.ex. konstanthålla nere vid 40 grader är det inte kanske så smart.
Emellanåt när jag själv skall mäta med "hög" precision, så slipar jag ytan ren, kontaktpasta, silvertape och minst 50 mm isolering täckande ca 150-200 mm från mätstället, med kalibrerade "högprecisions" NTC-Givare alternativt PT1000 bättre än klass A.
Med denna setup klarar man kanske 1-2 graders mätfel eller så.
Problemet är inte givaren utan hur man mäter.
MEN du pratar om att mäta på en metallbit eller så, resistiviteten ändrar ju sig med temperaturen, kanske bättre att mäta den istället.
Fortfarande gäller dock, att mäta med mindre onogrannhet än 1K är nästan i princip omöjligt, oavsett givare.
Med denna setup klarar man kanske 1-2 graders mätfel eller så.
Problemet är inte givaren utan hur man mäter.
MEN du pratar om att mäta på en metallbit eller så, resistiviteten ändrar ju sig med temperaturen, kanske bättre att mäta den istället.
Fortfarande gäller dock, att mäta med mindre onogrannhet än 1K är nästan i princip omöjligt, oavsett givare.
ett enkelt svar,
hadde ingen temperaturmätare till värmen ut från shunten , så jag plockade ihop en av en väggvårta, en lm 35 och en 4.5 siffrors panelinstrument, då visar den hundradelsgrader, vilket den faktiskt gör relstivt vettig, urkul att man ser ändringer i temperatur fort och bara en sådan sak som strålningsvärmen från handen några centimeter ifrån en givare i luften märks
den hoppar en eller tv hundradels grader hela tiden, lite mera om man kör med frekvensomformaren som står någon decimeter ifrån, men om man stör av det hela lite så kan du lätt märka och annvända hundradelsgradsinformationen, det skulle ju inte vara absoluttemperatur
annars håller jag med om att pt100/1000 är gulliga, montering är djävligt viktigt
och , man bör ha så mycket infor som möjligt om vad och hur man styra / mäta för att få så bra möjligheter för att lämna förslag
idiotallternativet, man kan mäta längdförändringen i en metallstav med hög noggranhet
hadde ingen temperaturmätare till värmen ut från shunten , så jag plockade ihop en av en väggvårta, en lm 35 och en 4.5 siffrors panelinstrument, då visar den hundradelsgrader, vilket den faktiskt gör relstivt vettig, urkul att man ser ändringer i temperatur fort och bara en sådan sak som strålningsvärmen från handen några centimeter ifrån en givare i luften märks
den hoppar en eller tv hundradels grader hela tiden, lite mera om man kör med frekvensomformaren som står någon decimeter ifrån, men om man stör av det hela lite så kan du lätt märka och annvända hundradelsgradsinformationen, det skulle ju inte vara absoluttemperatur
annars håller jag med om att pt100/1000 är gulliga, montering är djävligt viktigt
och , man bör ha så mycket infor som möjligt om vad och hur man styra / mäta för att få så bra möjligheter för att lämna förslag
idiotallternativet, man kan mäta längdförändringen i en metallstav med hög noggranhet
Visst, att få hundradelar är väl inga problem, skitenkelt, men att få nogrannhet är något helt annat.
Att visa hundradelar innebär INGEN som helst nogrannhet, bara upplösning på instrumentet.
Jag påstår att det är omöjligt för en "hobbymekaniker" utan (MYCKET) stor budget att mäta med denna lilla tollerans.
Att mäta givarens temperatur är en sak, objektet är fortfarande nått helt annat.
Att visa hundradelar innebär INGEN som helst nogrannhet, bara upplösning på instrumentet.
Jag påstår att det är omöjligt för en "hobbymekaniker" utan (MYCKET) stor budget att mäta med denna lilla tollerans.
Att mäta givarens temperatur är en sak, objektet är fortfarande nått helt annat.
-
Mindmapper
- Inlägg: 7102
- Blev medlem: 31 augusti 2006, 16:42:43
- Ort: Jamtland
En massa information saknas, men han var inte så intresserad av absolutvärden.Andax skrev:Jag vill kunna konstanthålla en temperatur som kan ligga i intervallet 20-130 grader. Vad den är i absolutvärden är inte intressant (räcker att veta på ett par grader när). Däremot vill jag kunna hålla temperaturen så konstant som möjligt (gärna bättre än 0.1 grad) på en metallkloss.
Tempmätningen blir bara en liten del av problemet. Att konstanthålla inom 20 - 130 grader inom 0,1 grad kräver mer.
Ja temperaturmätningen är bara en del i problemet med att konstanthålla temperaturen, men man måste börja någonstans för att komma någonstans, och för det mesta är det en ganska lyckosam strategi! 
Som sagt är absolut-temperaturen inte det viktiga utan att jag kan hålla temperaturen i en mässingskloss som är ca 15x15x20 mm³ så konstant som möjlig kring en vald arbetspunkt. Arbetspunkten prövas fram praktiskt och att jag sedan hårdkodar in värden i t.ex. en wheatstone-brygga som är idealiska för bara just den arbetspunkten är inget stort problem.
Som värmeelement tänkte jag använda peltier-element som styrs av en H-brygga. Klossen kommer även att isoleras i största möjliga mån så att luftdrag mm kommer att påverka så lite som möjligt.
Om jag kör med det NTC-motståndet som jag nämnde tidigare (60-279-65) och borrar ett 2 mm diameter hål ca 10 mm in i klossen och gjuter in tempsensorn i hålet, hur är det smartaste sättet att mappa en viss resistansförändring (t.ex. från 5770 ohm till 7700 ohm som exemplet tidigare) till en spänning i intervallet 0-5V för att passa till en ADC på en MCU?
För ett första försök känns detta enklast att få i mål ganska fort. Om det sedan inte räcker ända fram får man ta ett omtag.
Som sagt är absolut-temperaturen inte det viktiga utan att jag kan hålla temperaturen i en mässingskloss som är ca 15x15x20 mm³ så konstant som möjlig kring en vald arbetspunkt. Arbetspunkten prövas fram praktiskt och att jag sedan hårdkodar in värden i t.ex. en wheatstone-brygga som är idealiska för bara just den arbetspunkten är inget stort problem.
Som värmeelement tänkte jag använda peltier-element som styrs av en H-brygga. Klossen kommer även att isoleras i största möjliga mån så att luftdrag mm kommer att påverka så lite som möjligt.
Om jag kör med det NTC-motståndet som jag nämnde tidigare (60-279-65) och borrar ett 2 mm diameter hål ca 10 mm in i klossen och gjuter in tempsensorn i hålet, hur är det smartaste sättet att mappa en viss resistansförändring (t.ex. från 5770 ohm till 7700 ohm som exemplet tidigare) till en spänning i intervallet 0-5V för att passa till en ADC på en MCU?
För ett första försök känns detta enklast att få i mål ganska fort. Om det sedan inte räcker ända fram får man ta ett omtag.
