Multi Channel PT100 - Thermometer Mit Log Funktionalität

[monteboy]

Hallo Freunde,

da ich die K-Typ Thermometer für LN2 - Sessions nicht leiden kann und generell PT100 von der Ansprechzeit wesentlich besser ist wollte ich mal nachfragen
ob hier im Forum interesse besteht an einem selfmade multichannel PT100 Thermometer.

Leider gibt es kaum multichannel PT100 Geräte zu kaufen und wenn ja sind das Profi - Teile die haufen Geld kosten.

Ich habe mich etwas mit der Problematik der Temperatur Messung auseinander gesetzt.
Und mich dann entschieden ein 4-Kanal PT100 Thermometer zu entwickeln und die entsprechende Software zu programmieren.

Vorteile währen :

- relativ günstige Komponenten (wenn man mal von der Arbeit, Planung , Software entwicklung absieht) und trotzdem sehr genaue Messung da Präzisations OP's und Software-kalibrierung genutzt werden soll.

- Gleichzeitige Messung von 4 Quellen

- Loging über Serielle Schnittstelle an PC

- Moderne Grafische Oberfläche mit aktiven Messdaten , Graphen usw.

Was haltet ihr davon ?

Die Arbeit die ich da reinstecken werde ist sowieso unbezahlbar aber ich denke von den Komponenten her dürfte das Teil insgesamt die 50€ Marke nicht überschreiten.

Gruß

Komponenten :

- Moderner 16MHz Risc Processor
- Präzesions Operationsverstärker mit sehr geringem Drift
- 4 Zeiliges blaues LCD-Display mit weisser Schrift
- Zwei Nachkommastellen Genauichkeit ( 4 - Leiter Anschluss des Sensors )
- schnelle Ansprechzeit (Class - A) PT100 Sensoren

[Sany]

Ich würde dir ein AtMega128 empfehlen, Entwickle seit nun mehr als 5 Jahre Komponenten mit AtMega's und die sind für solche Geschichten sehr gut zu gebrauchen, was auch eine Display Steuerung (Auch Grafisch) angeht...

Die Log Funktion könnte man mit einem SD-Card Modul lösen, das man auch am PC einlesen kann

Aber warum dann PT100 abgesehen von der guten Ansprechzeit? Es gibt doch genügend gute I²C Temp-Fühler die ähnliche Ansprechzeiten haben?!

[monteboy]

Ich würde dir ein AtMega128 empfehlen, Entwickle seit nun mehr als 5 Jahre Komponenten mit AtMega's und die sind für solche Geschichten sehr gut zu gebrauchen, was auch eine Display Steuerung (Auch Grafisch) angeht...

Die Log Funktion könnte man mit einem SD-Card Modul lösen, das man auch am PC einlesen kann

Aber warum dann PT100 abgesehen von der guten Ansprechzeit? Es gibt doch genügend gute I²C Temp-Fühler die ähnliche Ansprechzeiten haben?!

Habe den ATMega8 eingeplannt reicht locker aus hat 6 ADC-Wandler.
Grafisches Display geht ins Geld .... ein DOT - MAtrix Display mit 4x20 Zeichen reicht locker.
Die Idee mit dem SD-Card Modul hört sich gut an ich wollte eine direkte aktive Verbindung zum PC damit ich später eine LN2-Dosier Steuerung nachschalten kann. Die PT100 haben sich für unsere Anwendung als gut erwiesen und da ich hier eine Tüte von den Teilen stehen habe wollte ich diese vorziehen.

Gruß

[wirehead]

Wie hoch wird die Auflösung des ADCs? Ordentliche Gleichtaktunterdrückung? Wie wird eine stabiele konstantstromquelle realisiert? Wie erfolgt die Linearisierung des PT100 unter 0C°?
der mega8 hat doch nur 10bit, wovon warscheinlich eh 1-2 wegfallen ohne große analoge signalverarbeitung, ich hoffe du willst nicht mit oversampling die nötige auflösung ereichen?
Aus was realisierst du die referenz?

Einige wenige fragen die sich mir gestellt haben bei meinen versuchen zu dem thema... Welche genauigkeit wird denn angestrebt, vieleicht erübrigt sich dann das meiste ;-)

@Sany I²C/1wire unter -50C°?

Gruß
Torsten

[monteboy]

Wie hoch wird die Auflösung des ADCs? Ordentliche Gleichtaktunterdrückung? Wie wird eine stabiele konstantstromquelle realisiert? Wie erfolgt die Linearisierung des PT100 unter 0C°?
der mega8 hat doch nur 10bit, wovon warscheinlich eh 1-2 wegfallen ohne große analoge signalverarbeitung, ich hoffe du willst nicht mit oversampling die nötige auflösung ereichen?
Aus was realisierst du die referenz?

Einige wenige fragen die sich mir gestellt haben bei meinen versuchen zu dem thema... Welche genauigkeit wird denn angestrebt, vieleicht erübrigt sich dann das meiste ;-)

@Sany I²C/1wire unter -50C°?

Gruß
Torsten

Hi Thorsten,

Der Mega8 hat 10 Bit enspricht 1023 stufen bei 4 Kanälen und ich hatte vor das Thermometer auf -200°C bis +50°C auszulegen. Eben halt für unsere Ansprüche.
Heisst Bei einem Bereich von 250K entspricht eine Stufe 0,25°C denke das müsste für unsere Anwendung ausreichen.

Für die realisierung der Konstantstromquelle kann man z.B einen LM7805 + LM317 nehmen mit einem Potenziometer kann man den Strom von 1mA für die Sensoren damit die Eigenerwärmung nicht Einfluss auf die Messung hat einstellen.

1/4 Grad ist schon meiner Meinung nach schon ordentlich genau für unsere Zwecke.

Die Referenz Spannung für den ADC ist das A und O da gebe ich dir Recht wenn es um exakte digitalisierung geht da bin ich noch am überlegen .....
Oversampling wollte ich nicht verwenden .....

[DerMalle]

Ich verstehe zwar kein Wort, von dem ihr hier redet, aber es hört sich gut an.

Bin auf das Endergebnis gespannt.

[august123]

definitiv besteht Interesse
Aber wo du dann schon bei der Entwicklung bist könnte man sich noch über ein paar andere Dinge Gedanken machen:

- einfache Version mit 1 Kanal für z.B. SS
- Version die noch einen Schaltkontakt bedienen kann (viel mehr braucht man auch für Kaskaden nicht)

Wenn man evtl. auch noch eine Version mit 4-20mA Analogsignalausgang (parallel zu den Anzeigen rausbringen könnte wäre das noch geiler.

[monteboy]

definitiv besteht Interesse
Aber wo du dann schon bei der Entwicklung bist könnte man sich noch über ein paar andere Dinge Gedanken machen:

- einfache Version mit 1 Kanal für z.B. SS
- Version die noch einen Schaltkontakt bedienen kann (viel mehr braucht man auch für Kaskaden nicht)

Wenn man evtl. auch noch eine Version mit 4-20mA Analogsignalausgang (parallel zu den Anzeigen rausbringen könnte wäre das noch geiler.

Ich werde sehr bald eine ein kanal Version zeigen auch ohne Loging einfaches Display nur mal um einiges auszuprobieren.
Die Idee mit dem Schaltkontakt kann man natürlich auch realisieren würde zwar komplizierter sein da man die Möglichkeit haben muss die Temperatur einzusstellen machbar ist es aber.

[godmod]

ich fände auch eine version super die 10 eingängt hat und kein display, gar nix hat, sondern nur an den pc logt, sodass man dann eben am rechner (wenns geht in echtzeit) dann einen graphen mit 10 linien verfolgen kann

edit: bzw eben auch möglich nur mit kleinem display und einem druckknopf der die 10 eingänge weiterschalten kann, sodass halt einer angezeigt wird.

monteboy ich find das projekt echt toll! danke, dass du dir die mühe machst, wir werden davon sicher alle ordentlich profitieren!

[wirehead]

wenn PT100 besser 1000 über 2 drähte angeschlossen werden würde sich z.B. dieses teil hier anbeiten:
Die Ref diode dich ich da eingesetzt hab war relativ stabiel und ausreichend rauscharm, über die 2,5V die am R27 abfallen müssen wird ein strom in den (in dem fall) PT1000 eingeprägt. Der wiederstand ist entsprechend kritisch.
Der OP07 hat nen niedrigen offset den man auch noch per poti ziehen kann. Bei 2 leitern kann man direckt das impedanzgewandelte messignal am Ausgang abgreifen und verstärken. Mit ein paar weiteren ops den offset korrigieren. Hab die fertige schaltung leider nichtmehr, hab nur noch eine ältere version wo noch ein OP für den offset fehlt. Damit kann man das signal auf jedenfall so weit analog aufarbeiten das der ADC es über den gesamten bereich fressen kann...
Die dieode taugt auch für den ADCref...

Die http://www.national.com/pf/LM/LM4030.html ist noch etwas geiler aber schwer beschaffbar...

monteboy: hast du icq? 114422405

[monteboy]

wenn PT100 besser 1000 über 2 drähte angeschlossen werden würde sich z.B. dieses teil hier anbeiten:
Die Ref diode dich ich da eingesetzt hab war relativ stabiel und ausreichend rauscharm, über die 2,5V die am R27 abfallen müssen wird ein strom in den (in dem fall) PT1000 eingeprägt. Der wiederstand ist entsprechend kritisch.
Der OP07 hat nen niedrigen offset den man auch noch per poti ziehen kann. Bei 2 leitern kann man direckt das impedanzgewandelte messignal am Ausgang abgreifen und verstärken. Mit ein paar weiteren ops den offset korrigieren. Hab die fertige schaltung leider nichtmehr, hab nur noch eine ältere version wo noch ein OP für den offset fehlt. Damit kann man das signal auf jedenfall so weit analog aufarbeiten das der ADC es über den gesamten bereich fressen kann...
Die dieode taugt auch für den ADCref...

Die http://www.national.com/pf/LM/LM4030.html ist noch etwas geiler aber schwer beschaffbar...

monteboy: hast du icq? 114422405

Schonmal ein guter Anfang
OP07 ist ein einzelner OP im Gehäuse wir benötigen hier aber 4 Stück für einen Kanal (Abkopplung , Offset eliminierung , Verstärkung für den Bereich des mikrocontrollers).

Deswegen bietet sich ein quad OP an.
Der OP7 ist ein solider Chip wenn du aber auf wirklich rauscharme Komponenten setzt dann schau dir mal diesen an

http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=searchProducts&sear chTerm=AD8674&x=0&y=0

Offset : 0.075mV
Drift : 0.8µV

oder noch ne nummer härter :

http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=getProduct&R=538745 3

Das Sind 4 OP's mit sehr guten eigenschaften für gerade mal 6,58€

[wirehead]

naja von dem op07 hatte ich ne stange zu der zeit ;-)
Der AD8574 wär natürlich fein und würde der schaltungsgröße zuträglich sein.

[UnRockStar]

bräuchte die Konstantstromquelle für meine PT100 elemente

an der SPS hab ich eine aber die reicht nicht für alle liefert nur 5V max bei 2.5mA

also muss noch eine her

habt ihr die schon fertig?

[wirehead]

rechne mal aus was du an spannung brauchst, und vor allem wieviel strom damit die eingangskarten auf ne vernünftige auflösung kommen...

[UnRockStar]

für 8 PT100 elemente brauch ich 5V und 2,5mA


Wenn ich alle in reihe schalten würde bräuchte ich knapp 15V bei 2,5mA

[Sany]

@Wirehead, es gibt vereinzelt i2c Temperatur Sensoren die das können, u.A der Sensor AD221000 (-50°), AD7416 für -40°, für die anderen müsste ich nun in mein Buch schaun ;-)

Wobei ich dennoch zu einem grafischen Display tendieren würde, dazu sind diese nicht all zu teuer und können auch gut von einem Atmel angesprochen werden, entweder 4 Bit Modus oder 8 Bit modus. Im 8 Bit gehen halt viele Ports drauf...

Billige Display gibts z.B. CSD-Electronics was natürlich richtig gut ausschaut: www.display3000.com (Display inkl. Atmega, Taster, auch als CAN variante)
Aber die ansätze sind gut, hab hier auch noch 4 PT1000 rumliegen die nicht zur verwendung kommen

Möglichkeit der PC Anbindung wäre ein Netzwerk 10/100mbit Modul, USB mittels FTDI oder aber ich würde die SD-Card bei Atmel bevorzugen, hab damit bisher super erfahrungen gemacht, aber ich wär bei der Entwicklung dabei, da freut sich mein STK500 auch mal wieder wenn's aus der Kiste raus darf... Arbeite zur Zeit nur mit dem STK600 für 32bit Prozessoren

[international]

hallo,

bin zwar jetzt nich gerade vom fach, vielleicht hilft diese schaltung allerdings weiter

[link=hyperlink url]http://www.umnicom.de/Elektronik/Schaltungssammlung/Temperatur/Pt1000/Pt1000.html#7.3.7[/link]

alles super erklärt und gut nachvollziehbar

[Echo]

Ahohoi,

is das Projekt mittlerweile gestorben? Wollte mal etwas ähnliches bauen. Allerdings war mein Ansatz ein anderer: Hochstabile 1mA KSQ, 4-Kanal, PT1000, Messung mit dem LTC2440 (16-Kanal-ADC, iwas mit 244...den gibts in SPI/I2C). Angeschlossen an einem ATMega wird der Bitwert durch Berechnung mit einer Polynomformel 4. Grades (höchstgenau, siehe Wiki) an den PC übertragen per RS232 und laufend am Hyperterminal ausgegeben. Spannung am PT1000 gemessen und dann den errechneten Wert mit ner Herstellertabelle von PTs verglichen um die genauigkeit der Formel auszuprobieren. Abweichung fand sich in der wasweißichwievielten Nachkommastelle. Die Stabilität des Messgeräts lag im 1 mK-Bereich und war durch die Formel optimiert auf Temperaturmessung unter 0°C. Könnte man recht einfach an ein LCD packen und n paar relativ gute KSQs sorgen für die nötige stabile Auflösung (in der Kältetechnik reicht ja 100mK aus).

MfG Echo

[Mr_T]

Ich werd' mir sowas bei Zeiten ganz simpel und billig mit LM75 aufbauen. Brauchen zusammen nur 4 Strippen and 2 Ports, was die Sache einfach macht. 0.5K Auflösung und -55°C packen die laut Datenblatt, ich hab' die auch schon mehrfach erfolgreich eingesetzt. Müsste man evtl. nur mal vor der Messung kalibrieren, um den Messfehler zu minimieren. Für höhere Auflösunger würde sich dann z.B. der LM35 eignen, der dann allerdings wieder mit dem ADC behandelt werden möchte.
Gleich mal in der Bastelkiste nach LM75 suchen - Controller und LCDs hab' ich parat. Dann hab ich auch gleich was zu tun und kann die Wartezeit auf DHL und DPD überbrücken

€dit:
Schit, keine LM75 mehr da

Cheers

[wirehead]

1mA ist eigentlich zuviel, die eigenerwärmung bei kleinen PTs ist da schon erheblich. <100µA sind erforderlich.
Wie sieht es mit dem Tempdrift der KSQ aus? Was gibts denn da beschaff und bezahlbares? Wenn man da was gutes findet oder diskret aufbaut könnte man schon ein anspruchsvolles messgerät bauen.

Mit den 24bit würde ich auch nicht rechnen... Auser man sampelt nur mit 10hz in nem blechgehäuse...
Wie sieht das bei mehreren fühlern denn mit der Gleichtaktunterdrückung der eingänge aus?

In 6 wochen ( so der plan) mach ich urlaub und da werde ich mich auch nochmal mit dem Thema auseinandersetzen. Letzter ansatz war mal 10mK nutzbare Auflösung und 0,2C° genauigkeit.

Gruß Torsten

[Echo]

Die 0,2°C Genauigkeit wirst du mit simplen PTs eh niemals erreichen. Auflösung geht ohne Ende aber halt keine gute Absolute Genauigkeit. 1mA macht bei ca 1000R des PT1000 1mW. Im Vergleich zur Wärmeleitfähigkeit des PT-Packages an einem saukalten Verdampfer sollte das garnichts sein. Der 24-bitter wurde verwendet da man ihn einfach samplen konnte und genug Kanäle bot. Sicherlich wackeln bei einem einfachen Aufbau etliche LSBs, die kann man aber getrost ignorieren. Auch grade wenn du < 100µA (versteh ich jetz garnich warum, wollen wa jetz die erwärmung messen in Deutschland an ner Hausfassade die durch nen umfallenden Sack Reis in China entsteht?) KSQs in form von entsprechend stabilisierten Zenerdioden oder iwelchen anderen Referenzen lassen sich auch gut samplen bzw. gibts die bei HBE. Also mein sehr einfacher Veruchsaufbau schaffte wie gesagt 1mK stabil an Auflösung, ohne Temp-Stabilisierung am IC oder Blechgehäuse oder so. Als 1mA-KSQ diente eine OP-Schaltung mit dem REF102 (erhältlich bei Reichelt) als Referenz, damit erreicht man schon einen extrem stabilen Strom (geistert iwo n AppNote von BurrBrown dazu im Netz rum).

MfG Steffen

[Sany]

Also ich denke das Projekt ist nicht gestorben, nur hat wohl keiner mehr so wirklich Zeit von uns :-)
Werde mich ebenfalls wie Wirehead mit dem Thema in meinem Urlaub befassen.

[wirehead]

Wie fest kann man denn nen PT1000 in ner Metallhülse an nen verdampfer koppeln? 1mW machen mehr als 1C° bei nem freistehnden Pt1000.
Bei der stabilität geht es mir eher darum das die KSQ auch in einem gewissen Temperaturbereich stabil ist und nicht driftet.
Der selbstbau lohnt sich nämlich echt nicht wenn man die ansprüche an das gerät soweit runterschruabt das man es auch gleich fertig kaufen kann.

Gruß
Torsten

[Echo]

Naja, ein Mehrkanal-PC-Logger mit hoher Auflösung is ja nu nich so preiswert. Da lohnt auch ein Selbstbau mit nur ausreichender Auflösung. Wenn man davon ausgeht das die draufgeklemmte Sonde (Annahme: PT auf gut leitfähigem Substrat an Sondenhülse) nur einige K/W hat so ergibt 1mW nur einige mK Abweichung max.

MfG Steffen

[Moc]

Wie fest kann man denn nen PT1000 in ner Metallhülse an nen verdampfer koppeln?

Hey Torsten!
Ziemlich feste... :
Enigma 003 (Medium).JPG

Gruß!
Paul