Hallo zusammen, sicher könnt ihr mir (Maschinenbauing. mit rudimentärem Etechnikwissen) beim Verständnis eines Problems helfen... In der Firma, für die ich arbeite, kommen NTCs (kleine Glasperlen mit Draht) an, welche vom Lieferanten mit Steckern konfektioniert und in einem PTB-Geeichten Wasserbad bei mehreren Temperaturen zur Kalibrierung gemessen wurden. Nun wurden die Sensoren "hier" nochmal bei den gleichen Temperaturen gemessen, auf einem Fluke Blockkalibrator - allerdings in kleinen Bohrungen des Blocks (also in Luft, ggf. auch mit Wandberührung) hängend. Seltsamerweise kommen nun bei gleicher Referenztemperatur erheblich abweichende Werte raus, in der Größenordnung mehrerer kOhm (nominal 22k @25°C). Beispielsweise 26kOhm vs. 23kOhm beim Lieferanten. Bei Wiederholungsmessung auf der gleichen Maschine sind es nur einige Ohm (also OK). Nun wird der Grund gesucht... Meine Vermutung ist nun, dass es evtl. ein Self-Heating-Problem sein könnte, dass also der Sensor sich in Wasser anders selbst erwärmt (weniger) als in Luft. Der Fluke (Luft) arbeitet mit 100uA, was bei 22kOhm nominal in 2,2V und 0,2mW resultiert. Das Selfheating ist lt. Datenblatt 0,3°C/mW. Also schon deutlich (wenn kein peinlicher Rechenfehler drin steckt 😉) Nun die etwas pauschale Frage... Kann das so sein, was ich mir da ausdenke? Oder ist Selfheating unabhängig von der Umgebung? Oder evtl. gibt es andere Ideen, wie so eine Messabweichung zustande kommen kann... Danke für Input 🙂
Welche Toleranz hat der Blockkalibrator und unter welchen Bedingungen wird das ermittelt?
Self heating koennte sein, hast du die moeglichkeit mit weniger strom zu messen ? Oder zu messen direct nach einschalten der strom, dann messt man ohne selfheating. Auch kann man der strom vergroessern um zu checken ob es mehr wird Vergiss auch nicht Seebeck effect (durch materialunterschiede). Messbar durch umpolen von strom. Und natuerlich thermische kontakt widerstand. Ist es nicht gewoenlich mit Oel oder waermeleitpasta zu messen ? Welches messgeraeten benutzt du ? Ich benutze - Fluke/Hart Scientific 7008 oil bath - Fluke/Hart Scientific Blackstack - ES215 als referenzthermometer Patrick aus die Niederlande
Die Verwendung eines Wasserbades - ob geeicht oder nicht - verstehe ich nicht. Damit die NTC-Perle genügend Wärmekontakt hat, muss sie eingetaucht werden, wobei sich kaum vermeiden lässt, dass die Anschlussdrähte benetzt werden. Nun ist reines Wasser zwar ein schlechter elektrischer Leiter, aber so rein dürfte es in dem Bad kaum sein. Damit verfälscht die Leitfähigkeit des Wassers vermutlich die Messung. Ich habe für die Aufnahme von NTC-Kennlinien jedenfalls ein (gerührtes) Ölbad mit einem gut isolierenden Öl genommen.
Nicolai P. schrieb: > (nominal 22k > @25°C). Beispielsweise 26kOhm vs. 23kOhm beim Lieferanten. Höherer Widerstandswert = Kälter! ca +10% sind ca 3 Grad weniger. Also Selbsterwärmung als Ursace 0.2mW wären ja 0.015 Grad mehr würde ich nicht in Betracht ziehen. Gruß Anja
Wasserbad bedeutet nicht, dass die Sensoren mit Wasser in Kontakt kommen. Die kommen z.B. in einen Einweghandschuh und dann ins Wasser. Bei der Verwendung von Blockkalibratoren sind die Temperatuten oft ungenau. Deshalb wird oft im Block noch ein zweites Referenzthermometer eingesetzt.
Mhm, normalerweise wird die meiste Wärme bei solchen Sensoren über die Anschlußdrähte transportiert. Wie dick sind die Drähte/Zuleitungen und wie (auf welcher Länge) im Blockkalibrator verlegt? Gruß Anja
Nicolai P. schrieb: > 26kOhm vs. 23kOhm Also etwa 12%, entsprechend ca. 2K bei der typischen Empfindlichkeit von ca. 5%/K. Das ist schon einigermassen heftig. Wenn das Wasserbad noch eine gültige Kakibrierung (oder Eichung?) hat, sollten beide mal mittels eines Präzisionswiderstandes ihre Ohmmeter kontrollieren.
Danke für die schnellen Antworten, zu den Details muss ich noch schauen... Die meisten nachfragen sind nachvollziehbar - dazu ist zu sagen, dass sich der zweite Kalibrator in einem Reinraum befindet. Wasser oder Öl haben hier keine Chance. Es werden da Halbleiterproduktionsmaschinen gebaut. Der Sensor ist auch inkl. Leitern beschichtet (das ist ein winzig kleines 0,3mm-Ding mit Kabeln wie Haare (Typ liefere ich noch nach). Daher ist die Idee der "Kurzzeitmessung" auch kaum umsetzbar. Zeitkonstante 200ms. Beim ersten Kalibrator wird wohl nicht (bin mit aber nicht sicher) direkt eingetaucht, sondern in irgendwelchen Spezialtüten, die sich anschmiegen. Auf jeden Fall gibt es besseren Kontakt, als in stehender Luft. Auch ist es ja so, dass die Abweichungen viel zu groß sind, um von einen "kleinen Störeffekt" zu stammen. Die Idee mit dem niedrigeren Messstrom finde ich so trivial wie gut 😉 wird auf jeden Falls angeregt; das andere auch. Man muss auch dazu sagen, dass es an einfachsten wäre, sich mit dem Lieferanten auszutauschen (bekannter HighEnd-Hersteller mit zwei griechischen Buchstaben)... Es stehen halt politische Dinge dazwischen; die Bearbeiter sind neu, keiner will sich eine Blöße geben etc.. drum versuche ich das als Sidekick abzuschieben.
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Nicolai P. schrieb: > Oder ist Selfheating unabhängig von der Umgebung? Natürlich nicht. Wenn du in den Sensor elektrisch eine bestimmte Heizleistung einbringst, muss im stationären Zustand genau die gleiche Leistung an die Umgebung abgegeben werden. Je nach Wärmeübergang zwischen Sensor und Umgebung, muss dafür die Temperatur des Sensors über der Umgebung liegen - sonst könnte er die Wärme nicht loswerden. Diese Temperaturdifferenz zur Umgebung nennt sich Eigenerwärmung oder hipper ausgedrückt - Selfheating.
Hallo Nicolai P., ich empfehle Dir, auf die Frage von ths zu antworten! Bequemer kannst Du es nicht haben.
1 | Welche Toleranz hat der Blockkalibrator und unter welchen Bedingungen wird das ermittelt? |
Sodele, hier zunächst technische Daten zum Euipment (Datenblatt-Links darf man hoffentlich?). Welche "Toleranz / Bedingungen" das hat, kann ich selbst nicht beantworten, da dort so viele Angaben stehen... Auf jeden Fall ist auch ein Referenzsensor gekoppelt, der im Block steckt. Zudem ist es auch so, dass diese mehrfachen Messung an verschiedenen Orten (glaube sogar, es sind 3) schon lange ohne solche Auffälligkeiten stattfinden. Aber immer mit Wasser. Nur diese Messung mit diesem Equipment ist neu. Entweder ein Denkfehler wie die o.g Mutmaßung, oder ein Bedienfehler, der so "blöd" sein muss, dass ihn keiner sieht (bin ja selbst daneben gestanden). - Sensor: G22K7MCD419 http://www.te.com/commerce/DocumentDelivery/DDEController?Action=showdoc&DocId=Data+Sheet%7FG22K7MCD419%7FA%7Fpdf%7FEnglish%7FENG_DS_G22K7MCD419_A.pdf%7FGAG22K7MCD419 Daten: Resistance @ +25°C Ohms 22,000 Resistance @ +37°C Ohms 14,004 Resistance tolerance @ 37°C % ± 15 Alpha Value @ 25°C %/°C - 3.87 Beta Value 25/85 K 3499 Time response in Liquids milliseconds 30 Dissipation Constant in still air mW/°C 0.3 Die Drähte sind nicht angegeben; es sind ca. [b]80-100µm Nickeldrähte[b]. - Messung: Super-DAQ 1586A + Präzisions-Blockkalibrator 9142 https://eu.flukecal.com/de/products/temperature-calibration/industrial-calibrators/field-metrology-wells/pr%C3%A4zisions-blockkalibr?quicktabs_product_details=2 https://eu.flukecal.com/products/data-acquisition-test-equipment/data-acquisition/1586a-super-daq-precision-temperature-scan Zusatzfrage zum Sensor: Es stehen dort +- 15% @37°C als Toleranz. Für mich war das bisher die "Serienstreuung" - sprich verschiedene Sensoren messen +-15% unterschiedlich bei 37°C. Hervorgerufen durch Schwankungen im Sensor (Schichtdicken, Maße, etc.). Darum macht man ja das Spiel mit der Kalibrierung. Nun kam jemand und meinte, das sei die Abweichung eines Sensors (also quasi die Wiederholgenauigkeit). Würde für mich die Frage aufwerfen, wieso der gleiche Sensor sich anders verhalten sollte... Kann das sein? Und... wenn die Abweichung [TBC] tatsächlich ein "Self-Cooling wäre", dann nehme ich alles zurück und bin noch ratloser ;)
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Ich kenne NTC eher als billige Temperatur-Schätzeisen. Z.B. wenn man eine Übertemperatur-Abschaltschwelle bei 80°C haben will und einem +/-5°C egal sind. Also kläre mal wie viel Abweichung der Hersteller im Datenblatt stehen hat, und ob das was ihr gemessen habt vielleicht ok ist. Wenn ich das richtig verstanden habe habt ihr ja nur 2°C Abweichung.
Danke fuer die extra informationen. Nicolai P. schrieb: > Der Fluke (Luft) arbeitet mit 100uA, was bei 22kOhm nominal in 2,2V und > 0,2mW resultiert. Kannst du nicht mit 10uA messen ? 100uA ist recht viel. Laut datasheet kann Fluke 1586a auch messen mit 10uA, aber vielleicht nur bei 10k ? Gibt es eine moeglichkeit mit Seebeck compensation zu messen (umpolen) beim Fluke 1586a ? Dabei kann ich mich noch nicht vorstellen wie das gute thermisches kontakt mit dem calibration block gemacht werden kann ohne oel oder paste, hast du da ein foto oder so von ?
asd schrieb: > Ich kenne NTC eher als billige Temperatur-Schätzeisen. Es gibt soviel verschiedene NTC typen als autos auf dem Weg. zB https://www.amphenol-sensors.com/hubfs/Documents/AAS-930-223A-Thermometrics-Lab-CalibrationSTDS-101018-web.pdf
Alternativ würde ich eine Kupferstange (wie in der Elektroinstallation
>500A) nehmen, mehrere Löcher die etwas größer als der Sensor sind
bohren, und zwei Klasse A PT 100 oder PT1000 Sensoren als Referenz
montieren. In die Löcher gute Wärmeleitpaste und die NTC hinein. Dann
das Ganze in einen Klimaschrank und einen Stufentemperaturtest mit
längeren Haltezeiten fahren. Mit einem Scanner die Widerstandswerte
aufnehmen und anschließend umrechnen.
Wie Anja schon sagte ... die Anschlussdraehte. Wenn man die von Hand anfasst ist man schon dort.
Die mir bekannten Blockkalibratoren sind hinsichtlich ihrer Präzision kritisch zu betrachten. Die Fluke kenne ich nicht. Viele verfügen über Bohrungen mit verschiedenen Durchmessern. In jeder Bohrung herrschen anderen Verhältnisse, abhängig von der Eintauchtiefe und von dem Medium. Luft ist ganz schlecht. Da kommen schnell ein paar K Abweichung zusammen. Im vorliegenden Fall ist es nicht verkehrt, sich einen größtmöglichen Kupferzylinder mit zwei naheliegenden Bohrungen zu besorgen. Eine Bohrung für ein Pt100 (aktive Länge beachten), eine weitere Bohrung für den Prüfling. Die Anschlüsse des Prüflings isolieren (z.B. Silikonschlauch) und die Bohrung mit einem Stopfen (Evtl Watte) verschliessen, wobei die Schläuche an die Bohrungswand gedrückt werden.Damit haben die Anschlussdrähte eine definierte Temperatur. Den Kupferzylinder im Kalibrator versenken und los gehts.
Frank D. schrieb: > Wasserbad bedeutet nicht, dass die Sensoren mit Wasser in Kontakt > kommen. Die kommen z.B. in einen Einweghandschuh und dann ins Wasser. Bei einem solchen "Handschuh" ist der Kontakt so schlecht, dass keine Messung, die diesen Namen verdient, mehr möglich ist. Dann hat der von Anja erwähnte Temperatureinfluss der Anschlussdrähte einen wesentlichen Einfluss auf das Ergebnis. asd schrieb: > Ich kenne NTC eher als billige Temperatur-Schätzeisen. Z.B. wenn man > eine Übertemperatur-Abschaltschwelle bei 80°C haben will und einem > +/-5°C egal sind. Das hängt vom Einsatzbereich und von dem Temperaturbereich ab, der gemessen werden soll. Mit vorgealterten NTCs können Raumtemperaturen auf 0,5° genau gemessen werden und -mit einem guten A/D-Wandler - sogar Temperaturbereiche von -20°C bis +40°C mit einer Abweichung von unter 1° gemessen werden. Die hat man so für Heizungssteuerungen verwendet, wobei die Messungen mehr als 15 Jahre lang diese Genauigkeit ohne Nachjustage eingehalten haben. Wenn man allerdings schlecht gesinterte NTCs eingesetzt hat oder diese mit simplen A/D-Wandlern ausgewertet hat, war die Genauigkeit sehr schnell dahin.
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