Hallo zusammen, Dies hier ist mein erstes Projekt und auch mein erster Beitrag in dem Forum. Was ich bisher so lese gefällt mir sehr und ich denke auch dass hier einer super Community entstanden ist, die mir hoffentlich auch weiterhelfen kann. Ich beschreibe kurz mal meine Idee: durch eine veränderbare Stromquelle heize ich einen Widerstand auf. Dieser liegt am oberen Pin auf 5V VDD. Um die Die Temperatur auszulesen die sich bei Strom X einstellt will ich nun die Spannung unter Dem Widertand messen. Somit erhalte ich die Spannung über dem Widerstand und kann über den gesteuerten Strom den Widerstand berechnen. Das ist der erste Teil des Projekts...der Rest folgt später. Nun ist die Frage wie ich das im µC realisieren kann... Die elektrischen Schaltungen habe ich mir schon überlegt und auch simuliert. Nun ist nur die Frage, wie bekomme ich Das Steuersignal für die Stromquelle (Veränderbare Spannung 0...1V) aus dem µC in die Schaltung und wie kann ich die Spannung auslesen (Evtl nach einem Verstärker und Impedanzwandler) und intern Verrechnen. Im Endeffekt soll es dann zu einer internen Stromregelung kommen um eine gewünschte Temperatur einzustellen. Ich will jetzt keine fertigen Codes und Anleitungen sondern nur eine Hilfestellung wie ich anfangen soll mich mit µC zu beschäftigen um dies realisieren zu können. Am liebsten würde ich direkt mit einem PSoc beginnen...wobei ich nicht weiß ob das so empfehlenswert ist. Es gibt in dem PSoc Creator ja schon vorgefertigte Programmierblocks, da ich von der Programmierung an sich bisher keine Ahnung habe). Ich hoffe ihr habt einige Tipps für mich wie ich das Projekt angehen kann. Viele Grüße
Student N. schrieb: > Die elektrischen Schaltungen habe ich mir schon überlegt und auch > simuliert. Nun ist nur die Frage, wie bekomme ich Das Steuersignal für > die Stromquelle (Veränderbare Spannung 0...1V) aus dem µC in die > Schaltung und wie kann ich die Spannung auslesen (Evtl nach einem > Verstärker und Impedanzwandler) und intern Verrechnen. Dann zeig die Schaltung doch mal. Wenn du mit der Zeit gehen möchtest, könntest du evtl. besser direkt eine geschaltetet Stromquelle verwenden. Aber sei's drum ... Eine Steuerung mit 0..1V ist ein Umweg über eine Steuerspannung, die du z.B. über den PWM-Ausgang deines µC erzeugen kannst, indem du das PWM-Signal durch einen RC-Tiefpass schickst.
Student N. schrieb: > Um die Die Temperatur auszulesen > die sich bei Strom X einstellt will ich nun die Spannung unter Dem > Widertand messen. Somit erhalte ich die Spannung über dem Widerstand und > kann über den gesteuerten Strom den Widerstand berechnen. Dann mußt Du aber einen Widerstand nehmen, der 1. einen möglichst großen TK hat und 2. eine reproduzierbare und bekannte Kennlinie des TK. Normale Leistungswiderstände sind völlig ungeeignet. Man kann zum Heizen auch einen Transistor nehmen und dessen U_BE messen, die hat einen schön großen TK (~-2mV/K).
Wenn ich das richtig verstanden habe, soll ein Widerstand auf konstante Temperatur gehalten werden. Es soll also ein Regelkreis gebaut werden. Mit normale Drahtwiderstände geht das nicht, die sind meistens mit Konstantandraht gewickelt. Die sollen ja nicht Temperaturabhängig sein. Vieleicht geht es mit Blumenbindedraht, mußt du mal ausprobieren. Das nächste ist, der Spannungsabfall am Widerstand läßt noch nicht auf die Temperatur schließen. Das hängt noch ab wieviel Wärme der Widerstand an seine Umgebung verliert. Also gleichzeitig Heizen und Messen geht nicht. Du mußt also abwechselnt Heizen und den Widerstand Messen. Also vieleicht 10 Sekunden Heizen und dann 0.1 Sekunden den Wiederstand messen, und abhängig davon den Heizstrom vergrößern oder verkleinern.
@Mike Was ist eine geschaltete Stromquelle? Hast du mir evtl einen Link zu nem Datenblatt? @Günter Warum kann ich bei bekannter Widerstands-Temperatur-Kennlinie nicht einfach über die gemessene Spannung und den eingestellten Strom auf den Widerstand schließen? Das ist mir nicht klar
Student N. schrieb: > Was ist eine geschaltete Stromquelle? Hast du mir evtl einen Link zu nem > Datenblatt? Da kannst du hier in die Artikelsammlung gucken, z.B. Konstantstromquelle: Konstantstromquelle mit Schaltregler
Mike schrieb: > Student N. schrieb: >> Was ist eine geschaltete Stromquelle? Hast du mir evtl einen Link zu nem >> Datenblatt? > > Da kannst du hier in die Artikelsammlung gucken, z.B. > Konstantstromquelle: Konstantstromquelle mit Schaltregler Diese Stromquellen liefen aber konstante Ströme. Ich brauche eine veränderbare Stromquelle die ich nachregeln kann falls die Temperatur zu hoch/tief ist. Deswegen wollte ich einfach eine Steuerspannung aus dem µC nehmen (0...1V) und damit den Strom über eine VCCS steuern...einfacher AUfbau mit einem NMOS und einem Steuerwiderstand
Student N. schrieb: >Warum kann ich bei bekannter Widerstands-Temperatur-Kennlinie nicht >einfach über die gemessene Spannung und den eingestellten Strom auf den >Widerstand schließen? Das ist mir nicht klar Wenn ich jetzt so darüber nachdenke, müßte das gleichzeitige Heizen und Messen doch gehen. Ein Problem könnte es vieleicht geben wenn der Widerstand stark gekühlt wird. Zum Beispiel: der Widerstand ist in Keramik gegossen und wird in Wasser getaucht, dann gibt es ein Temperaturgefälle zwischen Draht und Keramikgehäuse.
Student N. schrieb: > Diese Stromquellen liefen aber konstante Ströme. Ich brauche eine > veränderbare Stromquelle die ich nachregeln kann falls die Temperatur zu > hoch/tief ist. Der LM2596 hat einen \On/Off-Eingang. Damit kannst du Wellenpaketsteuerung machen. Für eine Temperaturregelung ist das allemal gut. Die Stromquelle dimensionierst du auf maximalen Heizstrom.
Günter Lenz schrieb: >>Warum kann ich bei bekannter Widerstands-Temperatur-Kennlinie nicht >>einfach über die gemessene Spannung und den eingestellten Strom auf den >>Widerstand schließen? Das ist mir nicht klar Vielleicht weil die Widerstand-Temperaturkennlinie keine für dich nutzbare Information enthält? Der Temperaturkoeffizient von Drahtwiderständen liegt bei 0,00001 Ohm / K, d.h. der Widerstand ändert sich NICHT mit der Temperatur. Nimm einen separaten Temperaturfühler, das spart jede Menge Probleme.
ernst oellers schrieb: > Der Temperaturkoeffizient von > Drahtwiderständen liegt bei 0,00001 Ohm / K, d.h. der Widerstand ändert > sich NICHT mit der Temperatur. Das kommt drauf an, ob es ein 1mΩ oder ein 1MΩ Widerstand ist.
Ok wir sollten uns nicht so sehr auf den Widerstand als Drahtwiderstand versteifen. Nehmen wir ihn einfach als Heizelement mit Grundwiderstand und Temperaturkurve an. So dass messbare Widerstandsänderungen erfolgen wenn die Temperatur sich ändert.
Ich find die Idee mit dem Temperaturfühler auch besser. Erstens wegen der thermischen Trägheit des Widerstandes und zweitens ändert sich ohne Konstantstromquelle der Strom, wenn sich der Widerstandswert ändert - der widerum von der Temperatur abhängig sein soll. Da nun eine brauchbare und rein temperaturabhängige Messpannung rauszuholen, finde ich recht abenteuerlich. Wenn ich nur die Möglichkeit einer direkten Messung hätte, dann würd ich in Strompausen messen. Versorgung abschalten und messen, wobei die Messchaltung nicht durch die Betriebsspannung beim Aufheizen beschädigt werden darf.
Eine allgemeine Lösung gibt es nicht. Wie bei jeder Meßaufgabe mußt Du erstmal konkrete Zahlen nennen, also Meßbereich, Auflösung, Genauigkeit und natürlich die Kennline des Meßwandlers. Erst danach kann man anfangen, einen Schaltplan zu entwerfen.
Mike schrieb: > Das kommt drauf an, ob es ein 1mΩ oder ein 1MΩ Widerstand ist. Das ist jetzt der klassische Fall einer unqualifizierten Äußerung, um es höflich auszudrücken. Warum? Mal angenommen, dieser Widerstand soll eine Heizleistung von 30 W abgeben, nur um mal eine realistische Zahl zu nennen. Und jetzt du: welche Werte müssen Spannung und Strom annehmen, wenn der Widerstand 1 mOhm bzw. 1 MOhm hat? Und wie muss dann der Regler dimensioniert werden, z.B: was die Stromversorgung angeht? Ich bin neugierig.
Was Du machen willst, entspricht auch dem Grundprinzip eines Pirani-Sensors: http://en.wikipedia.org/wiki/Pirani_gauge Zur Beschaltung und Messtechnik gibt es etliches im Netz. Die Klassische Art der Auswertung ist natürlich eine Messbrücke mit Instrumentationsverstärker. Wahrscheinlich bekommt man es aber auch mit direktem Bias hin. Wichtig ist der Temperaturkoeffizient des Widerstandes. Der sollte bekannt und hinreichend groß sein. Ignorier einfach das "macht man nicht so" und "geht nicht". Das geht schon seit über 100 Jahren so. Hilfreich wäre es aber trotzdem, wenn Du Deine Anwendung beschreiben willst. Es gibt nämlich durchaus noch andere Ansätze. Wenn es tatsächlich eine Heizung sein soll, dann ist eine getrennter Temperatursensor am zu heizenden Objekt natürlich besser geeignet.
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Bearbeitet durch User
ernst oellers schrieb: > Ich bin neugierig. Das kannst du dir leicht ausrechnen, da die Verlustleistung am Widerstand bekanntlich
1 | P = U² / R |
ist. Was ich damit durch die Blume sagen wollte ist, dass man einen linearen Temperaturkoeffizient überlicherweise unabhängig vom aktuellen Widerstandswert ausdrückt, also nicht als Absolutwert aus, sondern so, dass sich der Widerstand beschreiben läßt als
1 | R(T) = R(T0) (1 + k * (T-T0)) |
und nu kommst du ...
Mike schrieb: > und nu kommst du ... k (Konstantan) = 0,00001 * 1/K, das ist unterhalb des üblicherweise messbaren (sorry ich hatte Ohm/K geschrieben, ändert aber nichts an den hier vorliegenden Tatsachen) Um es mit Malmsheimer zu sagen: Wenn man eine Null in Klammern setzt, ändert das doch nicht ihren Wert!
ernst oellers schrieb: > bei 0,00001 Ohm / K ernst oellers schrieb: > 0,00001 * 1/K Da hast du jetzt geschickt ein "Ω" verschwinden lassen.
Also um mal Klarheit zu schaffen: Meine erste Idee ist folgende (Bild ist aus einem anderen thread aber stellt die Schaltung dar) http://www.mikrocontroller.net/attachment/24521/Iconst.jpg Mit: R2 = Heizwiderstand U1 = Steuerspannung aus dem µC 0...1V I soll sich im Bereich bis 200mA bewegen ..also Widerstanddimesionierung ist ja alles klar Nun will ich einfach unter R2 die Spannung abgreifen in einen Impedanzwandler schicken und dann ab in einen ADC Eingang des µC @Tim: "Pirani-Sensor" - klingt auch interessant das ganze in einer Messbrücke zu verschalten um die Widerstandsänderung herauszufinden Aber wie ich damit im Endeffekt die Temperatur regeln kann verstehe ich nicht
@Student N.: Was willst du eigentlich heizen, Luft oder Flüssigkeit? Wie genau soll denn die vorgegebene Temperatur eingehalten werden? 0 bis 1 V, 0 bis 200 mA ergeben max 0,2 W; damit kann man nur eine sehr kleine Apparatur beheizen. Willst du den Temperatursensor aus Platzgründen vermeiden? Falls das der Punkt ist, lautet meine Frage: Kennst du Thermoelemente?
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