Ich habe einen MCP3008 10bit ADC, welchen ich mit VRref von 3.3V betreiben möchte. An diesem ADC möchte ich WINSINN HT-NTC100K Thermistoren betreiben. Der Temperaturbereich, welcher mich ausschlaggebend interessiert liegt zwischen 15°C und 50°C. Wie kann ich am besten den Widerstand des Spannungsteilers berechnen? Hat da jemand eine Idee für mich? Einen Denkanstoß? Liebe Grüße René
Rene K. schrieb: > Wie kann ich am besten den Widerstand des Spannungsteilers berechnen (Rntc(15)+Rntc(50))/2 Man kann aber noch linearisierung durch einen Parallelwiderstanf versuchen https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.32 Beitrag "Re: Linearisierung NTC und Anpasssung" Da Linerarisierung aber die Auflösung immer reduziert ist sie nei uC Auswertung nicht sinnvoll, der uC kann das per Formel besser.
Rene K. schrieb: > Wie kann ich am besten den Widerstand des Spannungsteilers berechnen? Der 2. Widerstand sollte so groß sein, wie der NTC-Wert im zu messenden Temperaturbereich. Ein 100 kOhm 0,1% - 1% wäre mein Favorit.
Wenn du den Spannungsteiler an der Referenzspannungs des ADC betreiben möchtest, ist der optimale Vorwiderstand (also derjenige, mit dem der Messbereich des ADC am besten ausgenutzt wird) das geometrische Mittel der beiden Endwerte des NTC, also
MaWin schrieb: > (Rntc(15)+Rntc(50))/2 Das ist das arithmetische Mittel und kann näherungsweise verwendet werden, wenn Rntc(15) und Rntc(50) dicht beisammen liegen. Da aber heute fast jeder Taschenrechner über eine Wurzelfunktion verfügt, kann man auch gleich richtig rechnen :)
Yalu X. schrieb: > kann näherungsweise verwendet > werden Nein. Die Frage ist was du erreichen willst. Beide Endwerte gleich weit vom Messbereichsgrenze weg (z.B. ADC Messbereich 0-5V, NTC Spannung 1-4V( oder maximale Auflösung (grösste Spannungsdifferenz pro GradC) am schlechten Ende, also bei hoher Temperatur.
MaWin schrieb: > Die Frage ist was du erreichen willst. > > Beide Endwerte gleich weit vom Messbereichsgrenze weg Ok, wenn man das als Optimierungskriterium nimmt, hast du recht. Ich bin von einem anderen Kriterium ausgegangen: Yalu X. schrieb: > der optimale Vorwiderstand (also derjenige, mit dem der > Messbereich des ADC am besten ausgenutzt wird)
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(Bild www.thomatronik.de entnommen) Der NTC des TO dürfte ein B von 3950 haben - anschauliche Daten siehe Anlage. Bei hohen Temperaturen sinkt die Auflösung (Kurve flacht ab). Daher würde ich den Vorwiderstand des Spannungsteilers eher niederohmig auslegen. Die Frage ist, ob die Selbsterwärmung des NTC dann nicht schon stört. Ohne Datenblatt und Wissen um die exakte Anwendung (in welchem Medium soll gemessen werden?) kann man diese Frage aber nicht beantworten. Der TO sollte sich auf jeden Fall für ADC und Teiler auf die gleiche Referenz beziehen (ratiometrische Messung). Hannes
Hannes schrieb: > Der TO sollte sich auf jeden Fall für ADC und Teiler auf die gleiche > Referenz beziehen (ratiometrische Messung). Ich denke, das hat der TO sowieso schon im Sinn. Ansonsten bliebe die Frage nach der notwendigen Genauigkeit der Messung. Vermutlich sorgt der NTC selbst für den größten Fehler, weshalb die äußere Beschaltung keinen dominierenden Einfluß auf das Ergebnis haben sollte.
Mit der Annahme, dass bei 32.5°C die Messung am genauesten sein soll, müsste der Vorwiderstand dann bei 70k bis 73k liegen (Widestand des NTCs aus der oben angegebenen Tabelle zwischen 32°C und 33°C). Die maximale Leistung am NTC ist dann ca. 38uW. Die Selbsterwärmung ist da vernachlässigbar. Die Quellimpedanz für den ADC ist 36k. Dies ist hier eher das Problem. Der Leckstrom des ADC-Eingangs kommt da schon deutlich zum tragen. Ein 10k NTC wäre besser geeignet. Wie schon geschrieben muss der Spannungsteiler aus der ADC-Referenzspannung gespeist werden (ratiometrische Messung) und der Vorwiderstand sollte ein 0.1%er sein. Der Einfluss durch das sampling kann durch einen Kondensator mit geringem Leckstrom parallel zum ADC-Eingang und mit niedriger Samplingfrequenz verringert werden.
https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/188296/5608e4b12153bb12af2808fbedc5a55b/pdf-applicationnotes.pdf die gute alte Appnote, ursprünglich von Siemens Seite 3 "Linearizing the R/T characteristic"
MaWin schrieb: > Beide Endwerte gleich weit vom Messbereichsgrenze weg Was hätte man davon? Der Wandlerbereich des ADC würde, wenn man von irgendwelche Offsetverschiebereien einmal absieht, sicher besser genutzt, wenn bei maximalem Widerstand des NTC am ADC-Eingang ein Wert von knapp V_Ref anliegt. Was soll ein Abstand zur oberen Messbereichsgrenze für einen Vorteil bringen?
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Ich habe mir gerade mal das Datenblatt heruntergeladen. Dort steht, wenn man dem glauben schenken darf. 15°C = 157,6KOhm 50°C = 35,9KOhm Da komme ich auf einen Wert von ca. 75KOhm - kann das richtig sein? Daraus würde ich folgende Schaltung ableiten (siehe Bild). Hannes schrieb: > Der NTC des TO dürfte ein B von 3950 haben - anschauliche Daten siehe > Anlage. Richtig, habe ich auch so erforscht. Genauere Daten habe ich leider nicht. Hannes schrieb: > (in welchem Medium > soll gemessen werden?) Es soll in Wasser gemessen werden. m.n. schrieb: > Ansonsten bliebe die > Frage nach der notwendigen Genauigkeit der Messung. Ich hätte ihn gerne auf ca. 1°C genau. Nachkommastellen sind zu vernachlässigen. Noname schrieb: > Der Einfluss durch das sampling kann durch einen Kondensator mit > geringem Leckstrom parallel zum ADC-Eingang und mit niedriger > Samplingfrequenz verringert werden. Sehr gute Idee. Lasse ich mit einfließen.
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Rene K. schrieb: > Ich habe mir gerade mal das Datenblatt heruntergeladen. Dort steht, wenn > man dem glauben schenken darf. > > 15°C = 157,6KOhm > 50°C = 35,9KOhm > > Da komme ich auf einen Wert von ca. 75KOhm - kann das richtig sein? Nach MaWin 96,8 kOhm, nach Yalu 75,2 kOhm. Ich würde einen 75 kOhm nehmen. > Daraus würde ich folgende Schaltung ableiten (siehe Bild). Pin3 (IN-) noch auf Pin 4 (Vss) legen. > m.n. schrieb: >> Ansonsten bliebe die >> Frage nach der notwendigen Genauigkeit der Messung. > > Ich hätte ihn gerne auf ca. 1°C genau. Nachkommastellen sind zu > vernachlässigen. Dafür ist alles bislang besprochene egal. Kannst dafür auch nur die oberen 8 Bit nehmen.
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Ich habe die Platine nun fertigen lassen und es funktioniert tadellos mit dem 75kOhm Wiederstand. Ich möchte nun aber, um das Ergebnis glatter zu bekommen, noch einen Kondensator dazwischen schalten. Da es sich ja um das Medium Wasser handelt, spielt ein "schneller" Wechsel absolut keine große Rolle. Kann man das so machen wie in meinem Schaltbild? Welche Größe an C wären denn optimal für diesen Zweck? 100nf oder doch lieber einen kleineren?
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Rene K. schrieb: > Ich möchte nun aber, um das Ergebnis glatter zu bekommen, noch einen > Kondensator dazwischen schalten. 100 nF sind auf jeden Fall sinnvoll. Wenn das Ergebnis immer noch wackelt, hast Du Störungen an anderer Stelle: schlechte Vref, schlechte Vcc. Dagegen hilft eine Filterung per Software.
m.n. schrieb: > Rene K. schrieb: >> Ich möchte nun aber, um das Ergebnis glatter zu bekommen, noch einen >> Kondensator dazwischen schalten. > > 100 nF sind auf jeden Fall sinnvoll. Wenn das Ergebnis immer noch > wackelt, hast Du Störungen an anderer Stelle: schlechte Vref, schlechte > Vcc. > Dagegen hilft eine Filterung per Software. Mir ist auch gerade in den Sinn gekommen das obige Schaltung garnicht funktionieren kann. Da ja dann der Spannungsteiler nicht mehr funktioniert. Weil der Kondensator immer auf der Gleichen Spannung bleibt VCC->R75k->Kondensator->GND und somit wäre der NTC außer gefecht. Er schwankt ja im Grunde auch nur im 0.1er Bereich.
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Rene K. schrieb: > So meinte ich, so macht es deutlich mehr Sinn. Das solltest Du sofort ausprobieren! Und danach noch einmal die ursprünglich gezeigte Schaltung ;-)
Rene K. schrieb: > So meinte ich, so macht es deutlich mehr Sinn. Dir ist schon klar dass Kondensatoren keinen Gleichstrom durch lassen?
Rene K. schrieb: > Mir ist auch gerade in den Sinn gekommen das obige Schaltung garnicht > funktionieren kann. Da ja dann der Spannungsteiler nicht mehr > funktioniert. Wie meinen? Guck dir noch mal die Grundlagen zum Kondensator an. Warum soll der Spannungsteiler mit dem Kondensator nicht mehr funktionieren? Rene K. schrieb: > So meinte ich, so macht es deutlich mehr Sinn. Nein - nicht wirklich Rene K. schrieb: > Welche Größe an C wären > denn optimal für diesen Zweck? 100nf oder doch lieber einen kleineren? So groß wie nötig, so klein wie möglich. Probier's aus und guck dir die Rauschamplitude in Abhängigkeit von der Kapazität an. Die Zeitkonstante ergibt sich aus der Kapazität und der Parallelschaltung der beiden Widerstände. Außerdem sorgt der Kondensator für eine niedrige Quellimpedanz bei der Abtastung/Umladung durch den ADC. Optimal ist er, wenn eine Vergrößerung des Kondensators nichts mehr am Rauschen deines Messwertes ändert. Eine andere Störquelle kann eine instable VRef sein, da es sich bei dem ADC um einen schrittweise approximierenden handelt.
Jesses - ist dieses hochkomplexe 2-Bauteile-Projekt immer noch nicht abgefrühstückt?
Hannes schrieb: > Jesses - ist dieses hochkomplexe 2-Bauteile-Projekt immer noch nicht > abgefrühstückt? Es sind mittlerweile 3 - das erhöht die Komplexität ;-)
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Hannes schrieb: > Jesses - ist dieses hochkomplexe 2-Bauteile-Projekt immer noch > nicht abgefrühstückt? Es waren mehr als zwei. Und ja, im Grunde ist es "abgefrühstückt", bin nun am Verfeinern. Aber wenn du gescheit lesen würdest und nicht nur dumm labern, hättest du dies gewusst. 😉
Rene K. schrieb: > Es waren mehr als zwei. Und ja, im Grunde ist es "abgefrühstückt", Ja, bevor Du es verschlimmbessert hast.
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Rene K. schrieb: > Es waren mehr als zwei. Und ja, im Grunde ist es "abgefrühstückt", bin > nun am Verfeinern. Aber wenn du gescheit lesen würdest und nicht nur > dumm labern, hättest du dies gewusst. 😉 Ach so, Beitrag "Re: Spannungsteiler Widerstand berechnen (100k NTC an ADC)" ist also dumm gelabert? Rene K. schrieb: > So meinte ich, so macht es deutlich mehr Sinn. (Bild siehe Anlage) Wieso nur werde ich so sterbensmüde, wenn ich mir dies offen zur Schau getragene Unverständnis für rudimentärste, elektronische Zusammenhänge ansehen muss? Ich glaube zwar nicht, dass es viel hilft, aber trotzdem bete ich für dich: "Oh Herr, lass es Hirn regnen über die töricht Tumben ..."
Hannes schrieb: > Ach so, Beitrag "Re: Spannungsteiler Widerstand berechnen (100k NTC an ADC)" ist also > dumm gelabert? Natürlich ist... Hannes schrieb: > Jesses - ist dieses hochkomplexe 2-Bauteile-Projekt immer noch nicht > abgefrühstückt? ... völlig dummes gelaber. 🤷♂️ Das ist weder, nicht so wie dein anderer Beitrag (dafür bedanke ich mich und dieser hat mir geholfen), völlig neben der Spur. Und wenn du dies selbst nicht wahrhaben willst, kann ich dir natürlich sehr gerne Kontakt zu jemanden vermitteln. Dieser kann dich ärztlich soweit begleiten das du deine Wahrnehmungsstörungen in den Griff bekommst. Hannes schrieb: > Wieso nur werde ich so sterbensmüde, wenn ich mir dies offen zur Schau > getragene Unverständnis für rudimentärste, elektronische Zusammenhänge > ansehen muss? Tut mir leid das das berechnen eines NTC mit der Steinhart-Hart-Formel nunmal eben nicht mit in der 3. Klasse im Unterricht drann war. Soetwas gehört auch nicht unbedingt zur Allgemeinbildung. Da ich im zweiten Beitrag, durch Unwissenheit oder plötzlich falsches Verständnis der Situation, den C umsetzte - wird mir absolute Dummheit, Törichtigkeit und kein Hirn prognostiziert?! Arbeite an dir, arbeite an deinem Umgang mit Menschen, und wertschätze Menschen nicht an DEINEM Fachwissen. Ganz ehrlich Hannes - in deiner kleinen Welt möchte ich echt nicht leben. Vielen Dank für deine Hilfe.
Rene K. schrieb: > Natürlich ist... > > Hannes schrieb: >> Jesses - ist dieses hochkomplexe 2-Bauteile-Projekt immer noch nicht >> abgefrühstückt? > > ... völlig dummes gelaber. Rene, Du wiederholst Dich - inhaltlich und in Deiner Wortwahl. Aber das macht deine Aussage, vor allem aber Deine Ausdrucksweise, keinen Deut besser. Von Dir will keiner was, sondern Du hast hier um Hilfe gebeten. Nicht nur ich wundere mich, dass Du nach mehr als 7 (!) Wochen offensichtlich keinen Schritt weiter gekommen bist ... > Das ist weder, nicht so wie dein anderer > Beitrag (dafür bedanke ich mich und dieser hat mir geholfen), völlig > neben der Spur. Und wenn du dies selbst nicht wahrhaben willst, kann ich > dir natürlich sehr gerne Kontakt zu jemanden vermitteln. Dieser kann > dich ärztlich soweit begleiten das du deine Wahrnehmungsstörungen in den > Griff bekommst. Wieso nützt Du nicht Deine Kontakte? Mit entsprechender Hilfe kannst auch Du lernen, dass Du mit diesem Projekt gänzlich überfordert bist. > Hannes schrieb: >> Wieso nur werde ich so sterbensmüde, wenn ich mir dies offen zur Schau >> getragene Unverständnis für rudimentärste, elektronische Zusammenhänge >> ansehen muss? > > Tut mir leid das das berechnen eines NTC mit der Steinhart-Hart-Formel > nunmal eben nicht mit in der 3. Klasse im Unterricht drann war. Es ging um das elementare Verständnis für die primitiveren elektronischen Komponenten - in diesem Fall einem einfachen Kondensator. Schau Dir ruhig noch mal Deine Schaltung an - und lies Deine Aussage hierzu. Statt dessen greifst Du hier die Steinhart-Hart-Gleichung auf, und erzählst uns, diese würde Dich überfordern. Dabei musst Du die Gleichung noch nicht mal umstellen - sonder nur genau so anwenden, wie sie da steht ... Oder willst Du uns damit sagen, Du würdest derzeit die 3. Klasse besuchen? In diesem Fall entschuldige ich mich natürlich bei Dir - ziehe alle meine Äußerungen zurück und behaupte fortan das Gegenteil. - Hannes
Otto schrieb: > Nicht nur ich wundere mich, dass Du nach mehr als 7 (!) Wochen > offensichtlich keinen Schritt weiter gekommen bist Doch bin ich doch, das Projekt steht, ist fertig und funktioniert tadellos. Wie ich bereits geschrieben und bebildert habe. Da ich aber plane eine zweite Revision zu machen (unter anderem mit einem RTC da der Raspberry bei Booten ohne Netz keine Uhrzeit hat) wollte ich eben auch den Eingang der NTCs "smoothen". Und sieben Woche ist völlig okay, da dies nur ein Freizeitprojekt ist, ich beruflich im Bauhauptgewerbe arbeite und drei Kinder habe. Mit Freizeit ist da nicht viel. Otto schrieb: > Mit entsprechender Hilfe kannst auch Du lernen, dass Du mit diesem > Projekt gänzlich überfordert bist. Sicherlich habe ich hier und da meine Schwachstellen, aber gänzlich überfordert kann ich nicht sein, denn sonst würde meine Platine, die NTCs/ADC sowie die anderen Schaltungen, überhaupt nicht funktionieren. Otto schrieb: > Wieso nützt Du nicht Deine Kontakte? Welche anderen Kontakte? Mein Freundeskreis enthält Bauern, Maurer, Einzelhändler... Aber niemanden aus der Elektrontechnik. Otto schrieb: > Schau Dir ruhig noch mal Deine Schaltung an - und lies Deine Aussage > hierzu. Ich habe mich nach den Fauxpas mit dem zweiten Schaltbild selbstverständlich mit dem Thema Kondensatoren auseinander gesetzt. Ich war immer der festen Überzeugung das ein Kondensator als "Pufferspeicher" dient. Das dies nicht so ist und nicht anwendbar wie in meinem zweiten Bild ist, ist mir nun auch bewusst. Dafür danke ich selbstverständlich. Otto schrieb: > Statt dessen greifst Du hier die Steinhart-Hart-Gleichung auf, und > erzählst uns, diese würde Dich überfordern. Ich habe nicht gesagt das sie mich überfordert, aber vor diesem Projekt habe ich nicht einmal etwas davon gehört, warum auch. Man wächst mit den Aufgaben die vor einem stehen. Und dieses Thema wollte ich damit aufgreifen. Man kann nicht alles wissen, schon garnicht wenn man dies nicht benötigt - und wenn man dies braucht dann beliest man sich darin, stellt Fragen und hinterleuchtet dies. Da sind solche Sätze wie "herjee 2 Bauteile immernoch nicht fertig" weder hilfreich noch fördernt. Denn dies ist nur ein kleiner Teil dieses Projektes und es ist fertig. Und nicht jeder hat alle Zeit der Welt für seine Hobbys übrig. Für das "dumme Gelaber" entschuldige ich mich natürlich. Ich danke für euer Hilfe.
Rene K. schrieb: > Ich habe mich nach den Fauxpas mit dem zweiten Schaltbild > selbstverständlich mit dem Thema Kondensatoren auseinander gesetzt. Ich > war immer der festen Überzeugung das ein Kondensator als > "Pufferspeicher" dient. Doch, das ist so (als grobe Vereinfachung). Aber den Kondensator hast Du wohl trotzdem nicht verstanden. :-(
Rene K. schrieb: > ntc.png Neenee, mach mal den Spannungteiler wieder so wie er war, also 75k auf +3,3V und den TH1 vom 75k gegen Masse. Am Knotenpunkt kommt der ADC ran. Nun kannst du parallel zu TH1 einen Kondensator schalten, z.B. wieder deinen 100nF. Das sollte dann klappen.
Matthias S. schrieb: > Neenee, mach mal den Spannungteiler wieder so wie er war, also 75k auf > +3,3V und den TH1 vom 75k gegen Masse. Am Knotenpunkt kommt der ADC ran. > Nun kannst du parallel zu TH1 einen Kondensator schalten, z.B. wieder > deinen 100nF. Das sollte dann klappen. Von dem ausgewählten NTC sind bekannt: der RN = 100kOhm, B-Wert = 3950 +- 1% sowie TN = 25°C. Damit kommt für den TO nur die Näherungsformel R(T) = RN x exp(B x (1/T - 1/TN)) in Betracht. Möglicherweise reicht die für 1°C - was aber noch zu untersuchen wäre. Die 'genauere' Steinhart-Hart-Gleichung kann der TO erst mal vergessen, denn dafür fehlen ihm die Parameter a0, a1, a2, a3, ... 75k als Vorwiderstand passt - der genaue Wert ist nicht mal entscheidend, solange er nur genau genug bekannt ist. (Ich denke mal, dass der TO nicht jeden einzelnen Kanal kalibrieren will - denn dann sieht's noch mal anders aus.) In 1. Näherung wirkt sich das delta B von 1% in Bereichsmitte mit ~ 0.3% aus. Mit der von m.n. vorgeschlagenen Toleranz von 0.1% liegt man also für den Vorwiderstand nicht ganz falsch - wenn man aber die ganzen anderen Fehler aufsummiert 'fast' ein wenig zu gut. Immerhin würden 0.1% ganz gut den 10 bits des MCP3008 passen. Der nax leakage current von 1uA verursacht am Ri des Teilers (~45k) einen Fehler von 43mV. Bezogen auf Vref = 3.3V sind das 1.3% (13 LSB). Das wäre mir viel. Auch der Kondensator vom Vin (ADC) gegen Masse kann kontraproduktiv sein. Will man ratiometrisch messen (um unabhängig vom genauen Wert der Vref zu werden) sollte man tunlichst vermeiden, an Vin gegenüber Vref andere Verhältnisse zu schaffen: Störungen auf Vref (die ja auch den Teiler speisen soll), und die man an Vin ausfiltert, würden sich sonst direkt über Vref in den ADC reinschummeln. Vref KANN man aus der Betriebsspannung gewinnen, sollte diese aber sehr gut filtern. Sonst wird das nichts mit 10bit - ganz unabhängig von der o.g. Schwachstelle 'leakage current'. Dem TO würde ich raten, seinen Teiler (den Analogteil) inklusive aller Toleranzen erst durchzurechnen (kann man z.B. per Spreadsheet machen), und zwar an mindestens 3 Punkten seines geplanten Messbereichs. Auf jeden Fall würde ich ihm aber dringend raten, Kapitel 6.0 (APPLICATIONS INFORMATION) des Datenblatts sich ganz genau durchzulesen. Alois
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