WLANThermometer getuned

Alles außer Destillen und Destillenteile. ZB Gärbehälter, Obstzerkleinerer, Getreidemühlen, Werkzeug, Filter und Flaschen.
Benutzeravatar
Alk52
Beiträge: 346
Registriert: 17. Jun 2019, 13:42

WLANThermometer getuned

Beitrag von Alk52 »

In "Das richtige Thermometer" hatte ich angekündigt in 2021 das Thema Thermometer ausführlicher zu beschreiben. Aber gönnt mir ein paar Bemerkungen vorab.

Eine alte Weisheit soll lauten: Wenn Du ein Thermometer hast, kauf Dir kein zweites, um beide zu vergleichen.
Wer also seine Dampftemperatur bereits zufriedenstellend gemessen hat, sollte ab jetzt nicht mehr weiterlesen.

Bei mir fing es so an:
Ich hatte mir mein erstes 6-Kanal WLANThermometer gekauft und an nach einer Weile 4 Thermoadapter in meine Anlage eingebaut, natürlich, um zu messen und meine Sensoren zu vergleichen.
Irgendwie störten mich die Abweichungen zwischen den Messpunkten und ich beschloss das Thema grundsätzlich anzugehen.

Schritt 1.
Bei gutem Wetter und fast Standardluftdruck habe ich erst mal Wasser gekocht und gemessen - was übrigens gar nicht so einfach ist. Probleme gibt es, wenn zu wenig Wasser im Topf ist, wenn einzelne Sensoren tiefer eintauchen als andere und wenn bei wohlwollend aufgelegtem Deckel der Dampf auch noch die aus dem Wasser ragenden Sensorenden umströmt. Also alle Sensoren mit Gummibändern bündeln und auf ein möglichst großes Sieb im Kessel mittig abstellen, damit es keinen direkten Kontakt zum Topfboden gibt.

Mit dem WLANThermometer habe jeden meiner 6 Sensoren (und ein paar ältere) an jedem Eingang gemessen und hatte so mehr als 36 Ergebnisse.
.
hc_323.jpg
Insgsamt eine Streubreite von 98,7 bis 99,7°C, obwohl ich 99,9°C erwartet habe. Besonders gestört hat mich die unterschiedliche Empfindlichkeit der einzelnen Messkanäle, die aber innerhalb der versprochenen Toleranzen lagen.
Beim WLANThermo handelt es sich um OpenSource Projekt. Ich hatte inzwischen den Schaltplan gefunden, mit dem Hersteller diskutiert und eine inoffizielle" Selected Testversion der Generation Naon V3" mit deutlich enger tolerierten internen Vergleichswiderständen bekommen...

Über Weihnachten und die Tage hatte ich das Glück einen Thermometerkalibrator (ca. 5000 €) und ein sehr gutes Messinstrument (ca. 900 €) als Leihgabe auf meinem Schreibtisch stehen zu haben.

Schritt 2.
Exakte Vermessung von diversen Sensoren (zT. vom Hersteller beigestellt, mit einer zulässigen Toleranz von 1%, also 1°C) und unterschiedlichen Einbautiefen. Zum Beispiel kann ich in 2" Rohr nur ca. 40-45 mm tief eintauchen, während im Kessel duchaus 120-130 von 150mm möglich sind. Das hat bereits einen großen Einfluss auf das Ergebnis.
Die Details lasse ich vorerst weg und komme zum Ergebnis.

Schritt 3.
Für jeden einzelnen Sensor wurden individuelle Steinhart-Hart Parameter (Kennlinie) berechnet und in das WLANThermo programmiert. Zusätzlich wurde eine Möglichkeit eingerichtet, die Einflüsse der Eintauchtiefe des Sensors zu kompensieren.

Schritt 4.
Neues Wasser kochen, Abweichungen ermitteln und Feintuning für die Eintauchtiefe durchführen.

Fazit.
Ein paar Monate "forschen und versuchen" haben gelohnt. Ich kenne mein WLANThermometer und jeden meiner Sensoren. Ich weiß, dass die angezeigte Temperatur richtig (0,1°C Genauigkeit) ist.

Ach ja, das Ergebnis von heute. Erwartet 99,9°C ! Messpositionen: Kessel-Steigrohr-TopDampf-Kessel
hc_322.jpg
PS: Mit dem Hersteller des WLANTherometer bin weder verwandt noch direkt befreundet. Wir kennen uns nur aus vielen Postings.
Ein Bild zeigt mehr, als man auf den ersten Blick sieht - nichts ist ohne Grund.
Benutzeravatar
derwo
Beiträge: 1600
Registriert: 20. Okt 2018, 21:35

Re: WLANThermometer getuned

Beitrag von derwo »

- Bei dem ersten Bild bedeutet jede Farbe einen bestimmten Kanal, oder?

- Könnte es sein, daß, wenn man die Sensoren länger dem Dampf ausgesetzt hätte, die angezeigte Temperatur noch um ein paar 10tel angestiegen wäre? Bei Eiswasserkalibrierung muss man sehr lange warten, deswegen komme ich darauf.

- Mich würden Bilder / Daten / Beschreibungen von dem genauen Messinstrument und dem Kalibrator interessieren.

- Wie lang sind die Sensoren? Ich frage wegen der Einschätzung der 40-45mm Eintauchtiefe.

- Die Kennlinie ist natürlich nicht nur bei 100°C sondern über einen weiten Bereich, oder? Würde mich sehr interessieren, wie die Schwankungen bei den einzelnen Temperaturen waren. Also wo du wie viel mit der individuellen Linie korrigieren musstest. Ich frage natürlich, um besser einschätzen zu können, was für eine Genauigkeit eine Zweipunktkorrektur wie die der Rechner hier bietet.

-Edit: Gibt es in dem Forum eigentlich auch Beiträge über Glasthermometer?
Benutzeravatar
Alk52
Beiträge: 346
Registriert: 17. Jun 2019, 13:42

Re: WLANThermometer getuned

Beitrag von Alk52 »

Die Farben stehen für den einzelnen Sensor, die Kästen für Kanäle am Nano.
Die Sensoren sind alle auf der Temperatur im Kessel und es wurden nur die Sensoren in den nächsten Kanal gesteckt. Dabei bleibt jeder Sensor zusammen mit den anderen im Topf.
Der Kalibrator ist ein Beamex 150, das Schätzeisen ein Fluke 289 (mal googeln). Gemessen wird der NTC-Widerstand, der dann mit der SHH-Gleichung (s.u.) umgerechnet wird.
Die Länge der Sensoren beträgt 150 mm V2A und dann kommt der Metallgeflechtschutzmantel.

Hier die typischen Streuungen (Abweichungen) der Sensoren untereinander und nach Neuaufbau, wenn sie mit der Hersteller -Kennlinie messen.
X-Achse = Solltemperatur, Y-Achse Abweichung vom Sollwert in °C,
hc_327.jpg
Auffällig dabei ist das Durchängen der Werte bei 80-100°C (den Abfall >125°C kann ich noch nicht ganz erklären, interessiert mich eigentlich auch nicht wirklich). Eine 2-Punktkorrektur würde das nicht korrigieren können.

Mit individuellen Steinhart-Hart-Parametern kann man die Durchhänger effektiv korrigieren und erhält die theoretische Abweichung
.
hc_328.jpg
In der Praxis ist sie natürlich etwas schlechter, weil der Sensor-Einbau nicht absolut identisch ist, thermisches und digitales Rauschen und Rundungen auf 0,1°C Anzeigegenauigkeit dazu kommen.

@ Glasthermometer, kenne ich nur die Glasfadenkorrektur im Bereich Rechner.s
Ein Bild zeigt mehr, als man auf den ersten Blick sieht - nichts ist ohne Grund.
Benutzeravatar
azeotrop
Beiträge: 776
Registriert: 26. Okt 2018, 21:17

Re: WLANThermometer getuned

Beitrag von azeotrop »

Das finde ich interessant.
Hast du als Kalibrator den FB150 oder den FB150R verwendet?
Was hast du mit dem Fluke gemessen?
Es grüßt Azeotrop
"Doubt not, therefore, sir, but that distilling is an art, and an art worth your learning."
(Nixon & McCaw)
Benutzeravatar
Alk52
Beiträge: 346
Registriert: 17. Jun 2019, 13:42

Re: WLANThermometer getuned

Beitrag von Alk52 »

Ich hatte den Beamex FB150 ohne Referenzsensor (lt. Kalibrieprotokoll besser als 0,02°C bei 50/100°C). Mit dem Fluke : Gemessen wird der NTC-Widerstand (s.o).
Ein Bild zeigt mehr, als man auf den ersten Blick sieht - nichts ist ohne Grund.
Benutzeravatar
azeotrop
Beiträge: 776
Registriert: 26. Okt 2018, 21:17

Re: WLANThermometer getuned

Beitrag von azeotrop »

Hast du auch eine Kurve der Rohdaten zur Verfügung? Also angezeigter Widerstandswert über die Temperatur. Zumindest für einen einzelnen Sensor. Das würde mich sehr interessieren.
Es grüßt Azeotrop
"Doubt not, therefore, sir, but that distilling is an art, and an art worth your learning."
(Nixon & McCaw)
Benutzeravatar
derwo
Beiträge: 1600
Registriert: 20. Okt 2018, 21:35

Re: WLANThermometer getuned

Beitrag von derwo »

Ich habe Fragen zu dieser Graphik:
https://hobbybrennen.ch/download/file.p ... &mode=view

Von jedem Thermometer sind da zwei Linien. Eine davon ist "nach Neuaufbau". Was meinst du mit Neuaufbau?
Das lila Thermometer trifft also genau die 0°C und die anderen sind da alle wesentlich zu hoch? Also wenn man die Linien bis 0°C weiterzieht, zeigen also alle so 0.3°C zu viel an. Und bei 100°C zeigen alle zwischen 0.1 und 0.5°C zu wenig an. Das bedeutet doch, daß die Hersteller-Kennlinie Mist ist, oder? Also weil ja alle mehr oder weniger die Fehler in dieselbe Richtung haben.

Wenn das dazwischen eine gerade Linie wäre, wäre eine Zweipunktkorrektur ideal. Aber da die Linie durchhängt, eben nicht ganz, oder?

Die Steinhart-Hart-Gleichungs-Koeffizienten hast du mit der Hilfe eines Programms selber berechnet? Es sind so eine Art logarithmische Polynome mit drei Elementen. Also wahrscheinlich eine effiziente Möglichkeit (effizient in dem Sinne, daß nur drei Konstanten benötigt werden), solche gebogenen Kurven zu erzeugen.

Steht bei den Sensoren dabei, wie tief man sie eintauchen muss? Also sind deine 40-45mm mangelhaft oder entsprechen sie noch den Vorgaben des Herstellers? Die Edelstahlhülse der Sensoren ist 150mm. Aber der drin steckende Sensor doch nicht, oder? Weißt du, wie lange der ist? Gibt es Überlegungen, eine kürzere Edelstahlhülse zu verwenden?
Benutzeravatar
Alk52
Beiträge: 346
Registriert: 17. Jun 2019, 13:42

Re: WLANThermometer getuned

Beitrag von Alk52 »

Der Neuaufbau bedeutet, dass ich zwischen der ersten Mereihe (DT) und der zweiten Messreihe (DT*) andere Sensoren gemessen habe, um Aufbau- und WIederholgenauigkeit prüfen. Bei der ersten Messreihe waren #32 und #35 vertauscht.
Alle Messungen beginnen erst bei 25°C und hängen danach mehr oder weniger durch (vorher ist die Nulllinie zufällig lila)

Die Herstellerkennlinie ist kein Mist, sondern ein Mittelwert über alle (hergestellten) Sensoren [*1], die mit zulässiger Abweichung von 1% angegeben sind. Ob es nun 1% oder +/- 1% ist spielt für mich keine Rolle, denn 1% bei 100°C ist 1°C, mein Ziel liegt bei 0,1°C, also einen Faktor 10 besser!
In der Grafik kannst Du sehen, dass (bis auf DT30.1 ganz unten, irgend ein anderes Problem) die Paare untereinander deutlich weniger als 0,1°C WIederholabweichung haben.

Steinhart-Hart Koeffizienten sind schon eine harte Sache bei der Berechnung (lassen wir aber erst mal weg...).

Bei dem WLANThermometer handelt es sich um ein günstiges Grillthermometer mit WLAN-Anschluss und damit Zugriff und Datenspeicherung in der Cloud. Beim Grillen kommt es nicht auf 1°C an, sondern soll bei zB. PulledPork über Stunden eine Temperaturentwicklung zeigen und dokumentieren.
Aus diesem Grund gibt es auch keine Vorgaben für die Einstecktiefe (ET), die Mitte des Bratens ist hier das Ziel (Kerntemperatur).

Mit meinem Post wollte ich aufzeigen, dass es durchaus geeignet ist, selektiert und getuned auf 1/10°C zu messen (und nicht nur irgendwas vermeintlich genau anzuzeigen).
Die von mir gemessene und korrigerte Abweichung zwischen max. ET und 40-45mm beträgt übrigens -0,5°C.



[*1] Man könnte auch für richtig viel Geld "chargenkalibrierte Sensoren" kaufen, dann würde die zugehörige Kurve besser passen
Ein Bild zeigt mehr, als man auf den ersten Blick sieht - nichts ist ohne Grund.
Benutzeravatar
derwo
Beiträge: 1600
Registriert: 20. Okt 2018, 21:35

Re: WLANThermometer getuned

Beitrag von derwo »

Da nach dem Neuaufbau mit anderen Sensoren die Linien jeweils sehr ähnlich sind, also zB die beiden lilanen Linien sind sehr nahe beinander, liegen die Ungenauigkeiten dann also eher am Kanal als am Sensor. Oder habe ich das falsch verstanden?
Benutzeravatar
azeotrop
Beiträge: 776
Registriert: 26. Okt 2018, 21:17

Re: WLANThermometer getuned

Beitrag von azeotrop »

Nochmal gefragt
azeotrop hat geschrieben: 5. Jan 2021, 08:30 Hast du auch eine Kurve der Rohdaten zur Verfügung? Also angezeigter Widerstandswert über die Temperatur. Zumindest für einen einzelnen Sensor. Das würde mich sehr interessieren.
Es grüßt Azeotrop
"Doubt not, therefore, sir, but that distilling is an art, and an art worth your learning."
(Nixon & McCaw)
Benutzeravatar
Alk52
Beiträge: 346
Registriert: 17. Jun 2019, 13:42

Re: WLANThermometer getuned

Beitrag von Alk52 »

Für diesen Thread sind die Rohdaten nicht relevant.
@ Azeotrop, Du hast PN.
Ein Bild zeigt mehr, als man auf den ersten Blick sieht - nichts ist ohne Grund.
Benutzeravatar
Alk52
Beiträge: 346
Registriert: 17. Jun 2019, 13:42

Re: WLANThermometer getuned

Beitrag von Alk52 »

Sorry Wo, Deine Frage war noch offen und einen Punkt wollte ich auch noch klären.

In dem WIederholungsversuch wollte ich gerade die Unterschiede der einzelnen Messkanäle ausschließen, alle Sensoren sind jeweils auf derselben Position im Kalibrator gemesssen (zB. 34.4, an Position 5). Der von Dir angesprochene Lila Sensor (36) wurde in der ersten und allerletzten Messreihe gemessen.

In den Messkurven, sehen wir die berechneten "analogen" Messwerte. Das WLANThermometer digitalisiert und rundet auf 0,1°C für die Anzeige.
In der Grafik habe ich beide Messungen für den "lila" Sensor (#36) diesen Schritt nachvollzogen und zusätzlich eine 2-PunktKorrektur gerechnet.
.
hc_345.jpg
Im Bereich von 40-110°C hätten wir eine maximale Abweichung*1 von 0,1°C gesehen !


[*1] Das Ergebnis hatte ich so nicht erwartet, weil ich die Daten immer nur mit der Superlupe betrachtet habe ...
Ein Bild zeigt mehr, als man auf den ersten Blick sieht - nichts ist ohne Grund.