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Temperatursensoren
AD590
Der AD590 ist eine integrierte Schaltung, die unabhängig von der Versorgungsspannung einen Strom fließen lässt, der proportional zu seiner lokalen Temperatur ist. Die Schaltung ist so kalibriert, dass der Strom in µA gerade die Temperatur in Kelvin angibt.
Der Messbereich des Sensors liegt zwischen -55 °C und 150 °C. In diesem Bereich ist der Fehler wegen Abweichung von der Linearität kleiner als 5 K. Die Wiederholbarkeit und die Langzeitdrift sind kleiner als 0.1 K.
Das Preisschild für den AD590 liegt bei etwa 10 €. In der Version für höhere Genauigkeit, kostet er noch deutlich mehr.
NTC-Widerstand
Temp. (°C) | Pt100 (Ω) | Pt1000 (Ω) | NTC-10k (Ω) |
---|---|---|---|
-200 | 18.5 | 185 | |
-195 | 20.7 | 207 | |
-194 | 21.1 | 211 | |
-190 | 22.8 | 228 | |
-185 | 25.0 | 250 | |
-180 | 27.1 | 271 | |
-175 | 29.2 | 292 | |
-170 | 31.3 | 313 | |
-165 | 33.4 | 334 | |
-160 | 35.5 | 355 | |
-155 | 37.6 | 376 | |
-150 | 39.7 | 397 | |
-145 | 41.7 | 417 | |
-140 | 43.8 | 438 | |
-135 | 45.9 | 459 | |
-130 | 47.9 | 479 | |
-125 | 50.0 | 500 | |
-120 | 52.0 | 520 | |
-115 | 54.1 | 541 | |
-110 | 56.1 | 561 | |
-105 | 58.2 | 582 | |
-100 | 60.2 | 602 | |
-95 | 62.2 | 622 | |
-90 | 64.3 | 643 | |
-85 | 66.3 | 663 | |
-80 | 68.3 | 683 | |
-75 | 70.3 | 703 | 8.5e6 |
-70 | 72.3 | 723 | 5.2e6 |
-65 | 74.3 | 743 | 3.2e6 |
-60 | 76.3 | 763 | 2.1e6 |
-55 | 78.3 | 783 | 1.3e6 |
-50 | 80.3 | 803 | |
-50 | 80,31 | 803,1 | |
-45 | 82,29 | 822,9 | |
-40 | 84,27 | 842,7 | |
-35 | 86,25 | 862,5 | |
-30 | 88,22 | 882,2 | |
-25 | 90,19 | 901,9 | |
-20 | 92,16 | 921,6 | |
-15 | 94,12 | 941,2 | |
-10 | 96,09 | 960,9 | |
-5 | 98,04 | 980,4 | |
0 | 100,00 | 1000,0 | |
5 | 101,95 | 1019,5 | |
10 | 103,90 | 1039,0 | |
15 | 105,85 | 1058,5 | |
20 | 107,79 | 1077,9 | |
25 | 109,73 | 1097,3 | |
30 | 111,67 | 1116,7 | |
35 | 113,61 | 1136,1 | |
40 | 115,54 | 1155,4 | |
45 | 117,47 | 1174,7 | |
50 | 119,40 | 1194,0 | |
55 | 121,32 | 1213,2 | |
60 | 123,24 | 1232,4 | |
65 | 125,16 | 1251,6 | |
70 | 127,07 | 1270,7 | |
75 | 128,98 | 1289,8 | |
80 | 130,89 | 1308,9 | |
85 | 132,80 | 1328,0 | |
90 | 134,70 | 1347,0 | |
95 | 136,60 | 1366,0 | |
100 | 138,50 | 1385,0 | |
105 | 140,39 | 1403,9 | |
110 | 142,29 | 1422,9 | |
150 | 157,31 | 1573,1 | |
200 | 175,84 | 1758,4 |
Wertetabelle PT100, PT1000
Das Kürzel “NTC” steht für Negative Temperature Coefficient. Im Gegensatz zu dem meisten anderen Materialien nimmt bei ihnen der elektrische Widerstand mit steigender Temperatur ab. Typischerweise bestehen sie aus einem Halbleiter, bei dem sich mit steigender Temperatur immer mehr Elektronen im Leitungsband aufhalten.
Der große Vorteil von NTC-Widerständen liegt im starken Zusammenhang zwischen Temperatur und Widerstand. Dadurch ist es ohne großen Aufwand möglich Temperaturschwankungen im Bereich von mK zu messen. Dabei ist zu beachten, dass dies keine absolute Genauigkeit darstellt. Über lange Zeiträume von einigen Wochen und Monaten hinweg macht der Widerstand von NTCs eine Drift durch Alterung durch. Der genaue Betrag ist abhängig vom Typ und der Temperatur, bei der er gelagert wird. Er liegt unter ungünstigen Umständen im einstelligen Prozentbereich. Für den EPCOS B57861S ist die Drift in 10000 Stunden unter 70°C im mit kleiner als 2% spezifiziert.
Der Widerstand eines NTC hängt exponentiell vom Kehrwert der Temperatur ab:
<latex>R(T) = R_r \, \exp( \beta (1/T -1/T_r))</latex>
wobei <latex>R_r</latex> der nominelle Widerstand bei der Temperatur <latex>Tr</latex> und <latex>\beta</latex> ein vom Typ abhängiger Parameter ist.
Der 10k NTC von EPCOS, Typ B57861S103F40 hat
<latex>\beta=3988</latex>
Die Formel passend für das calc-Tool:
Rr=10000; Tr=273.15+25; T=273.15+26; b=3988; exp(b*(1/T -1/Tr))*Rr
Faustregel für einen 10k-NTC bei Raumtemperatur: 440 Ohm/K, oder 4.4% pro Kelvin. Das entspricht einem Temperaturkoeffizienter von 4.4e4 ppm/K Bei einer Messbrücke über 10V und einer 1:1 Differenz-Verstärkung macht das 10 mV/K, oder auch 10 µV/mK. Das ist viel im Vergleich zu dem Signal, dass man von einem PT100 oder erwarten kann. Dennoch bedeutet es, dass im Regelkreis eine große Verstärkung nötig ist und eine Messung von mK anfällig gegen elektromagnetische Einstreuungen ist.
Mehr und vor allem allgemeine Info gibts bei Wikipedia
PT100 / PT1000
Ein PT100 oder PT1000 Temperatursensor besteht im wesentlichen aus einem dünnen Platindraht. Dessen Widerstand ändert sich halbwegs linear mit der Temperatur. Die Drift durch Alterung, oder Umwelteinflüsse ist sehr klein. Ein Messung des Widerstands lässt sich daher ohne große Kalibrierung und mit guter absoluter Genauigkeit in einen Temperatur-Wert umsetzen.
Der Nachteil von Platin-Widerständen ist der im Vergleich zum NTC-Widerstand kleine Temperatur-Koeffizient. Das erschwert eine Messung mit hoher Auflösung. Typischerweise wird die Genauigkeit durch Rauschen und Drift der den Widerstand messenden Analog-Elektronik bestimmt. Außerdem trägt der Widerstand der Zuleitungen und ihr Temperaturkoeffizient zur Messung bei. Ein anderes Problem ist die Heizung des Platin-Widerstands durch den für die Messung fließenden Strom. Thermometer auf Basis von PT100 arbeiten daher häufig im Puls-Betrieb, um den Wärmeeintrag durch die Messung klein zu halten.
Pro Kelvin ändert sich der Widerstand um etwa 3.5e-3, also 3500 ppm/K. Faustregel für PT 100 ist damit 0.35 Ω/K.