Hallo allerseits, ich hab da mal eine Frage an die Forengemeinschaft bezüglich des Thermoelements K. Bin Werkstoffwissenschaftler und habe nur wenig Erfahrung mit Elektronik und die nötigen Schaltungen. Daher laufe ich Gefahr, sinnlose Fragen zu stellen. Also bitte nicht gleich sauer werden. Es geht um folgenden Sachverhalt: Ich habe ein Werkzeug, welches aus 3 Platten besteht und möchte versuchen die Werkzeuginnentemperatur so einfach wie möglich zu bestimmen. Mein Gedanke bzw. der meines Betreuers ist es die Temperatur mittels einem Temperaturfühler mit Schraubgewinde und Thermoelement K zu messen. Das Werkzeug soll vor jedem Einsatz bei 150°C für 8 Stunden gehalten werden, also sollte die Messapperatur bzw. das Thermolement inkl. Stecker die permanenten Temperaturwechsel aushalten. Nach einigen Anrufen mit einem Hersteller konnten einige Fragen meinerseits beantwortet werden. So war geplant ein Thermoelement K mit Glasseide als Leitungsabschirmung und Miniatur-Stecker zu bestellen. Meinem Betreuer stellt sich nun trotzdem noch die Frage, wie genau mein Messwert bzw. wie groß die Abweichung ist, wenn mein Thermoelement am Werkzeug angeschlossen ist und ich alles mit Stecker in den Ofen bei bereits besagten 150°C stelle, nach den 8 Stunden raushole und nach 1-2 Minuten den Stecker gern an mein Messgerät(RT) anschließen möchte. Da also mein Kabel keine konstante Temperatur aufweist und ich durch den plötzlichen Temperaturunterschied keine genaue Offset-Temperatur einstellen kann, kann der Messwert dann möglicherweise verfälscht werden? Jetzt ist halt nun die Frage besitzt mein Messgerät "FLUKE Serie 54 II", eine Kaltstellenkompensation bzw. ist diese in dem Fall überhaupt nötig und falls ja, wie genau funktioniert diese? Auf jeden Fall schon mal Danke für die Aufmerksamkeit Ich hoffe mal, hier gibt es Leute, die mir dabei weiterhelfen können. Freundliche Grüße Huy
Das Kabel ist egal. Das Fluke hat eine Kompensation. Was sagt der Hersteller des Thermoelementes zur Genauigkeit ? Weshalb brauchst du welche Genauigkeit ? Bitte mit Fehlerrechnung belegen.
Die Leitung von der Messstelle zu Stecker ist an sich kein Problem. Man muss nur aufpassen die Thermoelementdrähte nicht zu sehr zu knicken. Der Stecker ist ggf. nicht ganz unproblematisch. Es gibt passende Versionen mit angepassten Kontakten, so dass ein Paar Grad Temperaturunterschied über den Stecker nichts ausmachen. Nach der Beschreibung soll der Stecker aber auch auf 150 Grad geheizt werden, und da reduziert sich die Auswahl der Stecker dann schon sehr stark. Immerhin ist Typ K ein sehr gängiges Thermoelement, so dass man da noch eine Chance hat einen Stecker für zu finden, der bis 150 Grad und mehr vorgesehen ist. Bei einem Normalen Stecker (nicht spezielle für Typ K Thermoelemente) müsste man auf geringe Temperaturunterschiede im Bereich des Steckers achten - dann geht auch das noch, mit nur geringem Verlust an Genauigkeit. Bei einem Sensor zum Anschrauben sollte man ggf. einen PT1000 Sensor als Alternative in Betracht ziehen. Da hat man das Problem mit dem Stecker nicht so, und die Genauigkeit ist oft auch besser als per Thermoelement. Thermoelemente wäre vor allem interessant wenn es sehr schnell gehen soll oder der Sensor sehr kleine (< 3 mm) sein muss. Als Mantelthermoelement gibt es die auch als 0,5 und 1 mm Dicke (incl. Schutz und Isolierung), so dass man einfach in einer Bohrung, auch wirklich im inneren messen kann.
Hallo, > Huy Nguyen schrieb: > Meinem Betreuer stellt sich nun trotzdem noch die Frage, wie > genau mein Messwert bzw. wie groß die Abweichung ist, grundsätzlich haben Thermoelemente nur eine begrenzte Grundgenauigkeit. Die sollte bei Standardelementen so um +/-2,5K sein. Es gibt auch noch eine etwas genauere Klasse mit +/-1,5K. http://www.roessel-messtechnik.de/webro-wAssets/docs/product-information/german/pi-071-metal-sheathed_de.pdf Dazu kommt der Fehler des Messwandlers. Da der Typ K nur einen Messeffekt von ca. 40uV pro K hat, muß der Messverstärker sehr driftarm sein. Der muß auch den Messwert linearisieren. Die Kaltstellenmessung hat natürlich auch noch eine Toleranz. Wenn du dazu ein Multimeter verwenden willst, schau in die techn. Daten des Gerätes für den Gesamtfehler. Als Anschlussstecker sollte man unbedingt passene Teile für Thermoelement Typ K nutzen, wie hier auf dem Bild zu sehen. http://www.roessel-messtechnik.de/rm-de/products/thermocouple/mineral-insulated-metal-sheathed-thermocouples.php Zusätzlich komen natürlich Fehler durch die Applikation. Dazu kann ich nix sagen. Je nach Methode kommt da auch noch ein gewisser Fehler dazu. > wenn mein > Thermoelement am Werkzeug angeschlossen ist und ich alles mit Stecker in > den Ofen bei bereits besagten 150°C stelle, Der Stecker muß man nicht in den Ofen tun. Da ist doch ein dünnes Kabel dran, das man problemlos durch die Dichtung nach außen ziehen kann. Dann ist es auch kein Problem, während der Temperierung zu messen. Das Kabel kann bei max. 150°C auch Teflonisoliert sein. Ist unter Umständen günstiger. Glasfaserislolierungen trieseln auch leicht auf. Teflon ist bis ca 250°C beständig. > nach den 8 Stunden raushole > und nach 1-2 Minuten den Stecker gern an mein Messgerät(RT) anschließen > möchte. Wie gesagt, so macht man das eher nicht. Um die Genauigkeit insgesamt zu erhöhen, kannst du den verwendeten Fühler zusammen mit dem Messgerät abgleichen. Gruß Öletronika
Die 40uV/K eines Typ K Thermoelementes kann ein heutiger 24 bit Wandler genuegend genau aufloesen. Die Fehler geschehen eher bei der Messung selbst.
Danke, erstmal für die zahlreichen Antworten. @Jetzt Nicht > Was sagt der Hersteller des Thermoelementes zur Genauigkeit ? Der gibt eine Toleranzklasse von 1 an. Außerdem sollte das Element möglichst genau sein, da ich bei der Reaktion meiner Schmelze eine exotherme Reaktion zu erwarten haben, die im Temperaturverlauf zu sehen sein müsste und die Wärmeabgabe sollte möglichst qualitativ bestimmt werden. @Ulrich H. >Der Stecker ist ggf. nicht ganz unproblematisch. Also der Hersteller versicherte mir, dass der Stecker unproblematisch bis 250°C aufgeheizt werden kann. >Bei einem Sensor zum Anschrauben sollte man ggf. einen PT1000 Sensor als Alternative in Betracht ziehen. Das hab ich mir auch schon überlegt, aber da hab ich vom Hersteller gehört , dass diese Sensoren sehr stoßempfindlich sind, es könnte halt mal passieren, dass das Werkzeug mal einen Stoß abbekommt. Außerdem bin ich mir nicht sicher, ob mein Gerät (FLUKE Serie 54 II) mit dem PT100 Sensor kompatibel ist, da laut Bedienungshandbuch nur Thermoelemente konfigurierbar sind. >Thermoelemente wäre vor allem interessant wenn es sehr schnell gehen soll oder der Sensor sehr kleine (< 3 mm) sein muss. Wie schon gesagt, sollte ich halt die exotherme Reaktionswärme gut messen können, die kann bis zu 50°C und für weitere Berechnungen sollte diese möglichst genau sein. @U.M. >Wenn du dazu ein Multimeter verwenden willst, schau in die techn. Daten des Gerätes für den Gesamtfehler. Der Hersteller des Messgerätes gibt eine Messgenauigkeit von 0,05% der Messung plus 0,3°C, ich denke das ist genau genug. >Der Stecker muß man nicht in den Ofen tun. Da ist doch ein dünnes Kabel dran, das man problemlos durch die Dichtung nach außen ziehen kann. Das habe ich mir auch schon gedacht, jedoch besteht mein Betreuer darauf bzw. will diesen Gedanken nicht loslassen. Nochmals vielen Danke für die Antworten und die Aufmerksamkeit Grüße Huy
Huy Nguyen schrieb: > nach den 8 Stunden raushole > und nach 1-2 Minuten den Stecker gern an mein Messgerät(RT) anschließen > möchte. Das ist eigentlich messtechnisch indiskutabel. Wenn du einen Braten aus dem Rohr nimmst und nach einer Weile die Kerntemperatur messen willst, brauchst du dir über die Genauigkeit des Thermometers garkeine Gedanken mehr machen, denn du musst schon froh sein, wenn das Ergebnis weniger 10 oder 20 Grad vonm ursprünglichen Wert abweicht. Huy Nguyen schrieb: > jedoch besteht mein Betreuer darauf > bzw. will diesen Gedanken nicht loslassen Offensichtlich hat er nicht die erforderliche Qualifikation, mein herzliches Beileid. Das kannst du ihm natürlich nicht sagen, da ist Diplomatie erforderlich. Eine gute Vorübung für das spätere Berufsleben. Georg
Wenn man nur Temperaturdifferenzen messen will, so ist die Genauigkeitsklasse nicht wirklich wichtig. Dann braucht man nur die Aufloesung des Wandlers, die Stabilitaet des Sensors, und mit der Integrationszeit macht man das Rauschen weg. Das naechste Augenmerk ist somit die Montage des Sensors. Welcher Sensor laesst sich besser montieren. Thermoelemente gibt's in einem Edelstahlrohr, von 0.5mm und dicker. Ein PT1000 oder so ist viel klotziger. Wie soll der Sensor mit demm Messgut kontaktiert werden ? Wie gross ist die Zeitkonstante des Messprozesses ?
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@Georg ja ich werde ihn versuchen nochmal davon zu überzeugen. Kommt mir so auch viel sinnvoller vor. @ Jetzt Nicht >Wie soll der Sensor mit demm Messgut kontaktiert werden ? Der Sensor wird auf die oberste Platte meines Werkzeuges verschraubt, so dass sich zwischen Sensor und Schmelze noch eine 2mm dicke Stahlschicht (Baustahl) befindet. Für den besseren Kontakt wird noch eine Wärmeleitpaste verwendet. >Wie gross ist die Zeitkonstante des Messprozesses ? Nach dem rausholen aus dem Ofen wird innerhalb von 1-2 Minuten die 130°C heiße Schmelze in das auf 150°C temperierte WZ gegossen, Reaktion sollte im Schnitt innerhalb von 5 bis 10 Minuten abgeschlossen sein. Genaueres versuchen wir ja zu ermitteln.
Eine Zeitkonstante in den Minuten ist gut machbar. Kupfer waere besser als Baustahl. Moeglicherweise ein Frage der Festigkeit. Ich wuerd das Ganze nun noch gegen unten isolieren. zB ein paar cm Steinwolle.
Dein Thermoelement misst die Differenztemperatur zwischen der Spitze und dem Ende des Kabels. Beim Herausnehmen aus dem Ofen ist die Differenztemperatur erstmal null. Beim korrektem verbinden (Ausgleichsleitunng) mit dem Meßgerät entsteht zwischen dem Stecker und der geräteinternen Vergleichstelle eine Thermospannung gemäß der Differenz Thermoelemnt - Vergleichsstelle. Soweit so gut. Die Temperatur des Kables wird sich aber dann auch auf die Ausgleichsleitung übertragen und irgendwann auch an der Vergleichstelle ankommen. Wenn die Temperatur der Vergleichsstelle korrekt erfasst wird und die beiden Übergänge von der Ausgleichsleitung aufs Messgerät auf gleicher Temperatur bleiben(isotherm), ist alles in Ordnung. Aber in der Regel wird als Ausgleichsstellentemperatur einfach die Temperatur auf der Platine in der Nähe der Anschlüsse der Ausgangsleitung gemessen. Manchmal auch nur die Umgebungstemperatur. Selbst in einem Fluke, ist an dieser Stelle vermutlich kein massiver Kupferblock eingebaut, der die Temperatur an beiden Kontakten gleich hält und deren korrekte Temperatur berücksichtigt. Es wird sich also irgend ein Ausgleichsvorgang einstellen, den man nur schwer definieren kann. gk
Wenn der Stecker für das Thermoelement und die Temperatur geeignet ist, sollte man trotzdem vermeiden den heißen Stecker direkt ins Messgerät zu stecken, weil nicht klar ist wo genau die Kaltstelle gemessen wird. Lieber ein Kabel mit Ausgleichsleitung oder Typ K Leitern dazwischen. Wie große der Einfluss vom heißen Stecker ist kann man ggf. nachmessen, indem man so eine heißes Kabel nutzt um eine feste Ref. Temperatur (z.B. Wasserbad) zu messen. Da hilft ein Messung am konkreten Teil mehr als viel Theorie. Beim Thermoelement geht viel Wärmeübergang auch über die Leitungen. Beim Einbau also besser die Zuleitung auch schon im Kontakt zum Werkzeug montieren. Wärmeleitpaste hilft nur sehr bedingt. Da sollte man sich das Datenblatt ansehen - wirklich gut ist die Wärmeleitfähigkeit da nicht, aber immer noch besser als Luft. Auch wenn das Messgerät PT1000 nicht direkt unterstützt, kann man erst einmal den Widerstand messen und dann nach der Messung umrechnen.
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