Temperatursensor (PTC) doppelt auswerten
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Gibt es eine Möglichkeit, einen Temperatursensor (NI 500, Widerstandskennlinie) doppelt auszulesen?
Der Sensor ist in der Heizung verbaut und die braucht den natürlich. Die Idee ist, einfach einen Stromsensor (z.B. INA219) in Reihe zu schalten und den Strom zu messen. Der Widerstad des NI500 bewegt sich zwischen 400 und 600 Ohm, da sollten die 0,1 Ohm Shuntwiderstand des INA219 keine große Rolle spielen. Der NI 500 hat eine Steilheit von 1,75 Ohm/K. Aktuell habe ich am NI500 eine Spannung von 1,17V gemessen, das würde bei, 500 Ohm (entspricht 0°C) einem Strom von ca 2 mA und einer Auflösung von 0,01mA/K entsprechen. Ist sowas realistisch zu messen? -
@wolfgangfb sagte: Auflösung von 0,01mA/K entsprechen. Ist sowas realistisch zu messen?
Das entspricht über den 0,1 Ohm Shunt ca. 1 µV/K.
Besser parallel zum Ni500 ein hochohmiger, potentialfreier A/D-Wandler. Es ergibt bei ca. 2 mA und 1,75 Ohm/K eine Auflösung von ca. 3,5 mV/K. Das sollte sich realisieren lassen. -
Hast Du eine Empfehlung für hochohmige potentialfreie AD Wandler?
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@paul53
Ich habe nochmal über Deine Antwort nachgedacht. Was soll mir eigentlich ein paralleler AD Wandler am Widerstand bringen? Um den Widerstand zu berechnen bauche ich Spannung (die evtl. konstant ist, habe ich noch nicht kontrolliert) und auf jeden Fall den Strom. Wie willst Du ohne den Strom den widerstand bestimmen? -
@wolfgangfb sagte: bauche ich Spannung (die evtl. konstant ist, habe ich noch nicht kontrolliert) und auf jeden Fall den Strom.
Die Spannung ändert sich mit dem Widerstand, da der Strom i.d.R. mittels größerem Vorwiderstand erzeugt wird (Spannungsteiler). Du musst schließlich die Spannungs-Temperaturkennlinie ermitteln. Wenn der Vorwiderstand groß genug ist, bleibt der Strom nahezu konstant und die Spannung ist fast proportional zur Temperatur.
Vielleicht wird der PTC von einer Konstantstromquelle gespeist? Mit Sicherheit aber nicht von einer Konstantspannungsquelle. -
Du hast Recht, das ist wohl eine Konstantstromquelle. Ich habe einfach mal den Ni500 durch einen 470 Ohm Widerstand ersetzt (entspricht -10°C) und da liegen ziemlich genau 1.000V an und dann noch einen 100 Ohm in Reihe geschaltet (entspricht dann +33°C) und dann sind es ca. 1.2V. Das sollte sich messtechnisch realisieren lassen.
Nochmal die Frage nach einer Empfehlung für einen potentialfreien AD Wadler. -
@wolfgangfb sagte: potentialfreien AD Wadler.
Wie ist der PTC verschaltet? Wenn ein Bein an GND führt, kann es mit GND vom ADC verbunden werden. Der ESP32 hat 12-bit-ADC. Der ADS1115 ist ein 16-bit-ADC mit I²C-Schnittstelle.
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@paul53
Der PTC ist ja in der Heizung eingebaut, Von daher weiß ich nicht auf welchem Potential das liegt. Kann ich da einfach ein Bein auf GND des ESP legen und das andere an ADC? -
@wolfgangfb sagte: Kann ich da einfach ein Bein auf GND des ESP legen und das andere an ADC?
Wenn der ADC eine potentialtrennende Stromversorgung hat: Minus an GND und Plus an den ADC-Eingang.
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@paul53
Der ADC wird dann (wie der ESP) über ein USB Steckernetzteil mit Spannung versorgt. Zählt ein Steckernetzteil als potentialtrennend? -
@wolfgangfb sagte: Zählt ein Steckernetzteil als potentialtrennend?
?? Das hängt wohl vom Netzteil ab.
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Das ist ein typischer Anwendungsfall für einen "Instrumentation Amplifier" z.B. AD620 oder AD8221, https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad620.pdf , https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad8221.pdf
Man bekommt fertige brekout boards bei den üblichen Quellen.
Man kann einen Instrumentation Amplifier auch selbst aus 3 OPs bauen, https://de.wikipedia.org/wiki/InstrumentenverstärkerDen Instrumentenverstärker kann man sogar aus dem Netzteil der bereits vorhandenen Anlage versorgen, weil beide Eingänge hochohmig sind und keiner auf GND liegen muß.
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@klassisch sagte: beide Eingänge hochohmig sind und keiner auf GND liegen muß.
Der ADS1115 kann auch für Differenz-Eingänge konfiguriert werden.
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@paul53 Ja, nicht ganz so hochohmig, wahrscheinlich wegen der Muxe, aber bei 500 Ohm hat man gute Karten. Fig 22 und 25 im Datenblatt zeigen den Mux vor dem PGA
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Danke Euch beiden erstmal.
Heißt das, dass wenn ich beim ADS1115 (über ESPHome) z.B. den Multiplexer auf "A0_A1 (between Pin 0 and Pin 1)" stelle, das ganze als Differenzmessung zählt und damit im Rahmen potentialfrei ist? ADS1115 habe ich noch ein paar hier rumliegen, dann würde ich das probieren, -
@wolfgangfb sagte: den Multiplexer auf "A0_A1 (between Pin 0 and Pin 1)" stelle, das ganze als Differenzmessung zählt
Ja. Allerdings sind die Grenzen des nutzbaren Spannungsbereichs gegenüber GND zu beachten.
Wenn der ADC gegenüber der Heizungs-Elektronik "in der Luft hängt", ist er empfindlich für Störeinstrahlung. Deshalb sollte Heizungs-GND mit ADC-GND verbunden werden. Mache eine Spannungsmessung zwischen Heizungselektronik-GND und beiden Anschlüssen des PTC. -
@paul53
Hi, so, ich habe das ganze jetzt mal umgesetzt. Der eine Kontakt des PTC scheint auf GND (Heizung) zu liegen, jedenfalls messe ich mit dem Multimeter gegen GND nichts (0.000V).
Wenn ich GND der Heizung mit GND des ADS verbinde habe ich doch keine potetialfreie Messung mehr, oder verstehe ich das falsch?
Wenn ich aber einen ADS1115 mit A0 gegen A1 anschließe kommt nur Müll heraus. Die gemessene Spannung mit dem Multimeter beträg 1.100V). Die Spannug, die der ADS1115 ausgibt, schwankt zwischen 0.3V und 1.1107V. Gleichzeitig schwankt die Temperaaturanzeige der Heizung selbst zwischen 4.5°C und 20.8°C (ohne angeshlossenen ADS ist die angezeigte Temperatur 20.7°C, das ist die Vorlauftemperatur des Sekudärkreises).
Also scheint der angeschlossene ADS nicht hohohmig genug zu sein denn die angezeigten Werte der Heizung schwanken erheblich. -
@wolfgangfb sagte: Wenn ich GND der Heizung mit GND des ADS verbinde habe ich doch keine potetialfreie Messung mehr
Ist dann auch nicht nötig, wenn ein Anschluss des PTC mit GND (Heizung) verbunden ist. GND des ADC darf aber nicht anderweitig auf ein Potential (z.B. Schutzleiter) gelegt sein.
@wolfgangfb sagte in Temperatursensor (PTC) doppelt auswerten:
Also scheint der angeschlossene ADS nicht hohohmig genug zu sein denn die angezeigten Werte der Heizung schwanken erheblich.
Das wundert mich. Laut Datenblatt sollte er hochohmig genug sein.
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@wolfgangfb Sind die Mux switches und der AD1115 richtig konfiguriert?
Was passiert, wenn Du die GND Potentialausgleichsleitung wegläßt? Ich nutze in solchen Fällen einen Widerstand statt einer harten Verbindung. Da fließt ja im Gutfall nur wenig Strom durch. allenfalls parasitäre Ströme von kapazitiver oder induktiver Kopplung. Wenn durch den Potentialausgleich mehr fließt, dann ist was faul.
Mißt Du mit dem Ohmmeter zwischen GND und dem vermeintlichen GND Anschluß des PTC auch eine niederohmige Verbindung? -
So, ich war mal mutig und habe die beiden GND zusammengeführt (ich werde da noch zur Sicherheit einen Widerstand reinsetzen, welcher Wert ist da empfehlenswert?)
Ich habe zwischen Gnd der Heizung (liegt schön als Klemme vor) und dem (vermeintlichen) GND des PTC 0 Ohm gemessen, ich behaupte mal, der liegt echt auf GND.
Das Ergebnis hat mich echt überrascht, auf einmal zeigt die Heizung wieder konstante Werte an (ich habe die auch verglichen mit den Werten, wenn keine ADS115 angeschlossen sind, die sind gleich). Da ich eh keine potentialfreie Messung mehr habe, habe ich auch darauf verzichtet zwischen A0 und A1 bzw. A2 und A3 zu messen ud habe alle 4 Kanäle gegen GND gemessen.
Ich habe das ganze der Einfachkeit halber mal linear kalibriert und auf Temperaturen umgerechnet. Im Rahmen meiner Anwendung reicht mir das vollkommen aus. Da ich insgesamt 6 Temperaturen aufnehmen wollte benötige ich 2 ADS115. Der einzige Wert, der etwas aus der Reihe tanzt ist dioe Kollektortemperatur. Die müsste eigentlich deutlich niedriger als die Vorlauftemperatur sein, die Spannungen (und damit die Temperaturen) sind aber weitgehend gleich. Aber diese beiden Temperaturen liegen auf unterschiedlichen ADS115, vielleicht leigt es daran.
Was auch noch ab und zu passiert ist, dass der Rücklaufsensor ab und zu eine viel zu niedrige Spannung ausgibt (bei 20°C sind das ca. 1.1V, es kommt dann für eine Weile 0.3V mit kleinen Schwankungen raus (entspricht -240°C :-), nach einiger Zeit stimmt dann das Ergebnis wieder, woran das liegt weiß ich noch nicht, das lässt sich aber recht einfach rausfiltern).
So sieht das ganze aus:
