Hallo liebe Leute, im Rahmen eines sensorischen Versuchsaufbaus soll ein kleines Fluidvolumen temperiert werden. Hier möchte ich einen Max1978 in Verbindung mit einem Mikro-Peltierelement einsetzen. Weiterhin gibt es einen Mikrocontroller für verschiedene Steuerungsaufgaben, der gleichzeitig für die Ausgabe des Temperatur-Sollwertes für den Max1978 genutzt werden soll. Nun möchte ich gleichzeitig die Prozesstemperatur erfassen. Der Max1978 nutzt einen 10k NTC für die Temperaturmessung und erreicht damit angeblich eine Temperaturstabilität von 0,001 °C. Gleichzeitig kann er das Temperatursignal in analoger Form ausgeben. Dieses könnte ich nun über den ADC des Mikrocontrollers einlesen und hätte meine Prozesstemperatur. Da ich aber bislang immer nur mit Pt1000 gearbeitet habe fehlt mir das Gefühl für die erreichbare Genauigkeit. 0.5K wäre schön, 0.1K optimal. In diversen Papern liest man, dass das angeblich mit NTCs möglich sein soll. Mein Temperaturfenster liegt zwischen 10°C und 50°C. Ist es realistisch, in diesem Bereich mittels NTC genaue Temperaturmessungen durchzuführen? Besten Dank & Grüße Chris
Genau und Aufloesung sind verschiedene Dinge. Ja, eine Aufloesung, und daher Stabilitaet von 1mK ist machbar. Absolute Genauigkeit... schau mal an die spezifizierte Drift im Datenblatt, und mach eine Fehlerrechnung zu der Streuenung von Beta und R-25. Ein Platinwiderstand bringt je nach Klasse auch nur 0.25Grad.
> fehlt mir das Gefühl für die erreichbare Genauigkeit. 0.5K > wäre schön, 0.1K optimal Der MAX1978 liefert die Spannung exakt so wie sie am Thermistor anliegt, nicht linearisiert, abhängig von der realen VRef (die durchaus um 1% schwanken kann), und durch den Chopper verrauscht (kann man filtern) und durch den nachgeschalteten Verstärker (AIN, AOUT) zwar verstärkt, aber auch um dessen Bauteiltoleranzen (sagen wir 1% Widerstände) verschlechtert. Wenn wir mal einen 10k NTC annehmen, dessen Widerstand um ca. 5% pro GradC schwankt, dann wären 0.5% deine 0.1K, und so genau ist weder die Referenzspannung des MAX1978 (1%, aber die 1.5V könnte man ebenfalls messen und damit rausrechnen) noch der NTC (absolute Hersteller-Toleranz je nach Produkt 1%). Die Spannungsänderung im optimalen Punkt (also am 10k Vorwiderstand) läge bei 7.5mV/0.1K und damit weit genug weg von der 200uV Abweichung der eingebauten OpAmps, allerdings ist deren Ausgangssignal durch die Chopper-Frequenz versaut und muss gefiltert werden und der Filter benötigt Bauteile mit Toleranzen meist auch von 1%. Zusammengefasst: 0.5% sind erreichbar, wenn du die Ausgangsspannung mit mindestens 10 bit misst, per Tabelle auf die Temperatur umrechnest und die Toleranzen von VRef durch Messung, der absoluten Toleranzen der Bauteilewerte durch Kalibrierung abgleichst. Übrig bleibt die Offsetspannung der OpAmps die aber besser als 0.01K wäre. 0.1K wird schwer, weil du Bauteile brauchst, deren Werte sich über die Temperatur weniger als 0.1% ändern, also sehr genau Widerstände und einen besonders guten NTC, aber machbar. Besser als absolut 0.01K ist nicht erreichbar. Das grössere Problem ist aber, daß diese Genauigkeit nur in einem engen Temperaturbereich gilt, bei dem R(NTC) ~= Vorwiderstand ist. Bei schon 20 GradC Abweichung liefert der Spannungsteiler nur deutlich geringere Spannungsänderungen, die eine 10 mal schlechtere Erfassung erlauben. Man müsste also den Vorwiderstand umschalten um die Solltemperatur deutlich zu ändern. Das Problem bezieht sich auch auf den Regelkreis, der das Poti an FB+ verwendet. Das ist dort fehl am Platze denn es hat SICHER mehr als 1%, meist 20% Widerstandstoleranz, und schwankt mit der Umgebungstemperatur bald mehr als der NTC. Wenn der Chip also genau regeln soll, sind dort also hochpräzise Festwiderstände nötig. Eine Anpassung der Solltemperatur ist dort nur um 10 GradC möglich. Bei grösserem Messbereich sollte man eher den Vorwiderstand vor dem NTC usmchalten.
Oder einen ADC mit ein paar Bit mehr verwenden. Zusammen mit einemm Coroller zur Regelung. Mit einem 24Bitter sind 1mK Stabilitaet kein Problem. Das kann man als (OEM-) Einheit kaufen
Es gibt ziemlich genaue NTCs http://www.ussensor.com/products/thermistors/leaded-thermistors/interchangeable-thermistors/ultra-precision-interchangeable-thermistor Austauschbarkeit +-0.05 °C http://www.ussensor.com/laboratory-grade-temperature-standards Genauigkeit +-0.01 °C oder http://www.meas-spec.com/temperature-sensors/ntc-thermistor-sensors/encapsulated-ntc-thermistors-with-leads.aspx Wenn man es drauf anlegt sind auch +-1 mK mit NTCs zu machen... http://www.ge-mcs.com/en/temperature/industrial-assemblies/types-sases-precision.html http://us.flukecal.com/products/temperature-calibration/probessensors/5640-series-thermistor-standards-probes?quicktabs_product_details=2
Vielen Dank schon eimal für die ausführlichen Antworten! Das große Problem, das ich habe: kein Platz. Der Temperaturfühler darf nicht mal 0603er SMD-Größe haben. 0402 ist das Maximum! Ansonsten hätte ich einfach ein DS18B20 hergenommen :/
Chris schrieb: > Vielen Dank schon eimal für die ausführlichen Antworten! Das große > Problem, das ich habe: kein Platz. Der Temperaturfühler darf nicht mal > 0603er SMD-Größe haben. 0402 ist das Maximum! Ansonsten hätte ich > einfach ein DS18B20 hergenommen :/ Ist kontaktlose Temperaturmessung eine Option? Ansonsten vielleicht Thermoelemente... die gibt es fast beliebig klein. Fertig von der Stange z.B. AWG 40 (80 µm Durchmesser) http://www.omega.com/pptst/FineWire_DupInsul.html http://www.omega.com/pptst/5TC.html
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