Selbstbau eines Temperatursensors

Kauf, Einbau und Kalibierung von Thermometern für die Destille
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azeotrop
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Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

Als erstes ist es immer hilfreich einen Blick in einen käuflichen Temperatursensor zu werfen.
Ich habe hier mal einen Sensor meines iGrill Grillthermometers geopfert.
Mit einer kleinen Metallsäge die vordersten zwei cm des Einstechrohres abgesägt.
IMG_7421.JPG
So sieht der NTC Sensor aus. Dieser hier ist hochwertig und in Glas vergossen. Es gibt wesentlich einfachere Ausführungen.
Es ist aber ein Jammer dass der Hersteller nicht einmal ein Tröpfchen Wärmeleitpaste geopfert hat. Kein Wunder dass der Sensor relativ langsam reagiert.
IMG_7422.JPG

Solche NTC Thermistoren gibt es als Einzelbauteil auch in Genauigkeiten bis 0,1°C bei 25°C zu kaufen. Trotzdem steigen die Fehler bei 100°C dramatisch an.
Ich will aber nur das Prinzip zeigen und werde mit dieser "Glasperle" weiter arbeiten.
Fortsetzung folgt.
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derwo
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von derwo »

Man könnte das abgesägte Stück der Hülse vielleicht weiterverwenden? Sensor + Wärmeleitpaste reinstecken. Dann mit Kleber so weit auffüllen, daß die elektrischen Kontakte isoliert sind. Dann mit Teflonband zustopfen und um etwas Kabel + die ersten 5mm der Hülse damit einen Propfen wickeln.
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azeotrop
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

Wer wie Alk genau diese Hülse sowieso schon drin stecken hatte, kann das machen.
Man könnte aber auch für wenige Euro genauere „Glasperlen“ kaufen und ein Kupferröhrchen verwenden. Was halt so rumliegt.
Es wäre dich ein Jammer so viele Einstechsensoren abzusägen.

Hier ist ein Link zu einem mit 0,2°C Fehler bei 25°C für 1,80 EUR Hersteller Nr. GA10K3A1B
https://www.reichelt.de/ntc-thermistor- ... ol_1&nbc=1

Es gibt den auch mit 0,1% Fehler als 10K3A1A. Die gibt es hier https://www.mouser.de/Search/Refine?Keyword=GA10K3A1A
Die technischen Daten https://www.mouser.de/datasheet/2/418/5 ... 779632.pdf

Hier sind noch technische Daten anderer Typen
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Alk52
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von Alk52 »

Es liegt mir auch nicht, teure Einstichsensoren (Maverik 1MOhm) zu zersägen, um an die Pille zu kommen.
Vielleicht finden wir ja leere Einstichhülsen und passende Sensor-Pillen.

NTCs mit 10kOhm und 100 kOhm brauchen relativ viel Strom, besser wäre für die Mehrkanalmessung ein 1 MOhm Sensor.

Leider habe ich bisher keine 1M-NTC gefunden.
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azeotrop
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

Das is schade. NTCs mit 1 MOhm sind mir auch noch nicht untergekommen.
Die 10kOhm Typen verbrauchen nicht zuviel Strom. Es liegt an deinem Messaufbau dass er nicht genug Strom liefern kann.
Du musst ja alle Sensoren gleichzeitig mit dem Strom von deiner Spannungsreferenz versorgen. Das ist halt ungewöhnlich.
Aber da ist nicht so einfach was dran zu ändern.
Ich gehe mal auf die Suche nach 1 MOhm NTCs.

Hier ist was https://de.farnell.com/avx/nd03u00105j/ ... dp/1672378
Und hier technische Daten http://www.farnell.com/datasheets/86133.pdf
Ich bin mir sicher dass es die auch in genauerer Ausführung gibt

Hier gibt es eine 1% Version https://telemeter.info/media/productatt ... tronic.pdf
Auf der Seite 19 des PDF findet man Teilenummer 1M0MR1I
Alle anderen 1MOhm Versionen die ich fand liegen eher in der Ecke mit Fehlern von 3% bis 10%.
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von Alk52 »

Danke für die Links bzgl. 1 MOhm-NTC.
Farnell wäre eine Option. Telemeter-Electronics hat nichts am Lager und hat typische Liefermengen von 500+.

Die Auflösung mit 1M-Typen bei meiner Messkonfiguration (WLANThermometer) ist ungefähr um den Faktor 2 besser (70-100°C) als die von 100k. Der Strom ist hier nicht das Problem.
Für PT1000, die ich einem PT100 immer vorziehen würde, müßte das Messgerät umgebaut werden und dann könnte ich nicht mehr mit anderen Sensoren arbeiten.
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derwo
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von derwo »

Ich habe lange nach einem erschwinglichen Anzeigegerät für PT1000 mit wenigstens Dreileiterschaltung gesucht. Nichts gefunden. Mein Anzeigegerät akzeptiert PT100 mit Dreileiter aber PT1000 nur mit Zweileiter. Und ein PT100-Dreileiter ist mir lieber als ein PT1000 Zweileiter.
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

Während PT-100 aus reinem Platin hergestellt werden können, braucht man für PT-1000 spezielle Platinlegierungen um auf den hohen Widerstand zu kommen. PT-1000 Sensoren gibt es nicht in der hohen Genauigkeitsklasse wie es sie für PT-100 gibt. Das liegt daran dass man kein reines Metall verwendet. Ist eher was für den weniger anspruchsvollen Nutzer.

Alk: Das du die schlechten 1MOhm NTC verwenden musst liegt an dem nutzbaren Spannungshub den du an deinen 12Bit AD Wandler schicken kannst. 12Bit sind sowieso sehr wenig für ein genaues Gerät. Du bewegst dich einfach an der Grenze dieser Schaltung. Man könnte sowas natürlich auch vernünftig konstruieren. Aber die Entwickler haben an ein Grillthermometer gedacht. Die Schaltung ist halt so wie sie ist und du versuchst das Beste draus zu machen.
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von derwo »

PT1000 gibt es schon in sehr hohen Genauigkeitsklassen. 1/10 DIN gäbe es, da wo ich gekauft habe. Das wäre besser als mein Sensor. Und da die Ohm pro °C ja beim PT1000 höher sind als beim PT100, hätte es das Anzeigegerät einfacher und wäre damit genauer, oder? Korrigiere mich bitte, wenn ich falsch liege.
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

Der einzige Vorteil des PT-1000 liegt darin dass man im 2-Leiterbetrieb das Kabel etwas länger lassen kann.
In der Industrie findest du aus den von mir genannten Gründen fast nie PT-1000.
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

derwo hat geschrieben: 1. Jun 2021, 13:36 Und da die Ohm pro °C ja beim PT1000 höher sind als beim PT100, hätte es das Anzeigegerät einfacher und wäre damit genauer, oder?
Ich habe nochmal nachgelesen. Damit sich die Sensoren nicht selbst aufheizen, müssen sie mit einem geringen Strom betrieben werden.
Während für PT-100 ein Strom von 1 mA empfohlen wird liegt der Wert für PT-1000 bei 0,1mA.
Beide werden also mit der gleichen Spannung betrieben und die Spannungsänderung pro °C ist identisch. Der geringere Strom beim PT-1000 ist aber empfindlicher gegen Störeinstrahlungen.


Ich habe mir einen kleinen PT100 Sensor mit 1/10 Din Genauigkeit bestellt. http://fuehlerdirekt.de/shop/Zubehoer/M ... 0-DIN.html
Der ist nur 2 mm breit und hat eine Genauigkeit von 0,03°C + 0,0005 x T.
Bei 100°C ist das 0,03 + 0,05 = 0,08°C
Den Sensor werde ich in ein dünnes Kupferröhrchen mit Wärmeleitpaste einsetzen.
Jetzt muss der Sensor aber erstmal geliefert werden.
Zuletzt geändert von azeotrop am 10. Jun 2021, 21:11, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von derwo »

Was für ein Kupferröhrchen ist das? Welche Wandstärke hat es?
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azeotrop
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

Ich habe noch 4mm Röhrchen vorhanden mit 0,5 mm Wandstärke.
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

Ich sehe gerade dass man die Edelstahlhülsen auch einzeln bekommt.
https://www.ebay.de/itm/224309223442?ha ... Swbw1aIV8q
s-l400.jpg
s-l400.jpg (10.29 KiB) 808 mal betrachtet
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

Endlich ist der 1/10 Din PT-100 Sensor gekommen. Die erste Lieferung ging bei DHL verloren.
Das Ding ist wirklich winzig.
IMG_7501.JPG
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von derwo »

Der Moment der Wahrheit naht...
Mit Eiswasser kalibriert hat der bei 100°C eine Genauigkeit von +-0.05°C. Was kommt noch vom Anzeigegerät dazu?

Edit: Bzw unkalibriert hat er ja auch bei Eiswasser schon eine Genauigkeit von +-0.03°C.
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

Es ist ein Jammer dass ich kein adequates Anzeigegerät habe. Das hochgenaue Leihgerät das ich derzeit habe muss ich ja bald wieder abgeben. Dieses Gerät hat eine Auflösung von 0,01°C und eine Genauigkeit von 0,04°C.
Danach habe ich "nur" noch ein Anzeigegerät mit bestenfalls +/- 0,2°C. Und da ist schon der Wunsch der Vater des Gedankens.

Ich habe mir einige Widerstände mit geringer Temperaurdrift zusammengelötet und im Kalibrierlabor den Widerstandswert auf 4 Stellen nach dem Komma bestimmen lassen. Den Widerstandswert habe ich auf den PT-100 Temperaturwert ungerechnet. Diese Widerstände kann ich an das Anzeigegerät anschliessen und die Anzeige ohne Sensor kalibrieren. Die PT100 Sensoren müssen ja nicht nachkalibriert werden, da sie langzeitstabil sind.
Aber das ist hier etwas off topic.
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

Heute habe ich den 1/10 Din PT-100 Sensor und drei Stück 1/3 Din PT-100 Sensoren fertig verkabelt. Sie sind für 4-Leiter Messung geeignet oder auch für 3-Leiter Messung. Da die Minisensoren mit dünnen kurzen Drähten verlängert werden mussten, bevor ich dann die Doppeldrähte für die 4-Leitermessung anschließen konnte, führten die kurzen Drahtstücke zu kleinen Abweichungen der Widerstandswerte.
IMG_7576.JPG
Dashalb war es wichtig diese Sensoren zu kalibrieren um die neuen Werte zu kennen.
Zuerst begann ich mit einer Eiswasserkalibrierung.
Die Abweichungen der Sensoren waren +0,151°C; +0,141°C; +0,121°C; +0,071°C
Dann benutzte ich meine Thermometersauna um in Wasserdampf zu überprüfen ob sich der Fehler bei knapp 100°C erhöht hat.
Die Abweichung der Sensoren von der rechnerischen Dampftemperatur war bei allen Sensoren geringer als 0,05°C.
Platinsensoren bleiben sehr lange Zeit stabil und verändern ihre einmal gemessene Abweichung in der Regel nicht.

Ich bin deshalb der Meinung dass es reicht selbstgebaute oder gekaufte PT-100 Sensoren einmalig mit Eiswasser und einem präzisen Anzeigegerät zu kalibrieren. Den Aufwand einer echten Dampfkalibrierung kann man sich sparen.

Später, wenn die Sensoren in Schutzrohren stecken und in Destillen eingebaut werden, ist jedoch nicht garantiert dass die echte Dampftemperatur angezeigt wird. Einbaufehler sind machmal unvermeidlich.
Mit diesen kleinen Sensoren ist es aber einfacher einen Einbau zu gestalten der den Einbaufehler fast auf Null bringt.

Falls ein optimaler Einbauort nicht erreichbar ist, muss man gegebenenfalls die Anzeige im Dampf manuell entsprechend verändern um diesen Fehler zu kompensieren.

Zum Thema Schutzhülsen und deren Eintauchtiefe schreibe ich noch separat etwas.
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von derwo »

Ist es nicht sonderbar, daß alle Sensoren bei Eiswasser zu viel anzeigen?
Das klingt nach zu viel Wasser und recht grobes Eis. Aber du kennst ja die entsprechenden Anleitungen in den pdfs für Eiswassermessung. Also es würde mich wundern, wenn du da schluderst.
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Alk52
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von Alk52 »

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Hast Du die Sensoren nackt in den Dampf gehängt oder...
azeotrop hat geschrieben: 25. Jun 2021, 18:34 Zuerst begann ich mit einer Eiswasserkalibrierung.
Die Abweichungen der Sensoren waren +0,151°C; +0,141°C; +0,121°C; +0,071°C
Hast Du mit diesen Werten einen 0°C-Abgleich gemacht oder die Werte nur notiert?
azeotrop hat geschrieben: 25. Jun 2021, 18:34 Dann benutzte ich meine Thermometersauna um in Wasserdampf zu überprüfen ob sich der Fehler bei knapp 100°C erhöht hat.
Die Abweichung der Sensoren von der rechnerischen Dampftemperatur war bei allen Sensoren geringer als 0,05°C.
Einfach parallel zu den o.g. Werten oder 0,05°C zum Soll-Wert?

Hier ist mir nicht klar, wie die 0,05°C ermittelt werden.
azeotrop hat geschrieben: 25. Jun 2021, 18:34 Ich bin deshalb der Meinung dass es reicht selbstgebaute oder gekaufte PT-100 Sensoren einmalig mit Eiswasser und einem präzisen Anzeigegerät zu kalibrieren. Den Aufwand einer echten Dampfkalibrierung kann man sich sparen.
Was meinst Du mit einer echten Dampfkalibrierung?
azeotrop hat geschrieben: 25. Jun 2021, 18:34 Später, wenn die Sensoren in Schutzrohren stecken und in Destillen eingebaut werden, ist jedoch nicht garantiert dass die echte Dampftemperatur angezeigt wird. Einbaufehler sind machmal unvermeidlich.
Mit diesen kleinen Sensoren ist es aber einfacher einen Einbau zu gestalten der den Einbaufehler fast auf Null bringt.
Kannst Du mal beschreiben, an welche Einbaufehler Du denkst.
azeotrop hat geschrieben: 25. Jun 2021, 18:34 Falls ein optimaler Einbauort nicht erreichbar ist, muss man gegebenenfalls die Anzeige im Dampf manuell entsprechend verändern um diesen Fehler zu kompensieren.
Wie sieht der optimale EInbauort, Deiner Meinung nach, aus?
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

derwo hat geschrieben: 25. Jun 2021, 20:31 Ist es nicht sonderbar, daß alle Sensoren bei Eiswasser zu viel anzeigen?
Nicht wenn man liest was ich geschrieben habe.
azeotrop hat geschrieben: 25. Jun 2021, 18:34 Da die Minisensoren mit dünnen kurzen Drähten verlängert werden mussten, bevor ich dann die Doppeldrähte für die 4-Leitermessung anschließen konnte, führten die kurzen Drahtstücke zu kleinen Abweichungen der Widerstandswerte.
Ein Bild sagt mehr als tausend Worte
IMG_7599.JPG
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

Schaun wir mal was ich geschrieben hatte
Alk52 hat geschrieben: 25. Jun 2021, 20:41 Hast Du die Sensoren nackt in den Dampf gehängt oder...
Ja, das sieht man ja auf dem Foto und hier sollte es klar werden:
azeotrop hat geschrieben: 25. Jun 2021, 18:34 Später, wenn die Sensoren in Schutzrohren stecken und in Destillen eingebaut werden, ist jedoch nicht garantiert dass die echte Dampftemperatur angezeigt wird.



Alk52 hat geschrieben: 25. Jun 2021, 20:41 Hast Du mit diesen Werten einen 0°C-Abgleich gemacht oder die Werte nur notiert?
Ich habe geschrieben dass ich kalibriert habe. Kalibrieren ist das Aufschreiben der Abweichungen. Wenn man die Anzeige korrigiert heißt das justieren.





Alk52 hat geschrieben: 25. Jun 2021, 20:41 Einfach parallel zu den o.g. Werten oder 0,05°C zum Soll-Wert?
Hier ist mir nicht klar, wie die 0,05°C ermittelt werden.
Abweichung bei 0°C minus Abweichung bei Siedetemp. ist kleiner als 0,05°C
Gerne ein Beispiel: 0,151°C - 0,153°C = 0,02°C





Alk52 hat geschrieben: 25. Jun 2021, 20:41 Was meinst Du mit einer echten Dampfkalibrierung?
Die Kalibrierung in einer Vorrichtung die eine stabile und korrekte Dampftemperatur zugänglich machen. Das ist das war ich mir von der Thermometersauna nach NIST erhoffe. Dazu etwas mehr im Beitrag https://hobbybrennen.ch/viewtopic.php?p=12580#p12580





Alk52 hat geschrieben: 25. Jun 2021, 20:41 Kannst Du mal beschreiben, an welche Einbaufehler Du denkst.
Das kommt noch beim Bericht über meine Boka.
azeotrop hat geschrieben: 25. Jun 2021, 18:34 Zum Thema Schutzhülsen und deren Eintauchtiefe schreibe ich noch separat etwas.
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von Alk52 »

Danke für die Belehrungen.
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Re: Selbstbau eines Temperatursensors

Beitrag von azeotrop »

Gerne doch. Ich habe zu danken für die wohlüberlegten Fragen.
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