Temperatursensor: Thermistor oder Thermocouple?

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Multi-kv
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Temperatursensor: Thermistor oder Thermocouple?

#1 Beitrag von Multi-kv »

Guten Morgen aus dem Homeoffice!

Möchte mir einen temperaturgesteuerten Schalter (Schaltleistung ca. 200W, max. 12 A DC) bauen und überlege welchen Sensor man da am besten nimmt.
Temperaturbereich sollte mind. 0 - 100 Grad C, besser - 50 ... 125 Grad C sein. Nach ersten Recherchen ist da wohl ein NTC-Thermistor am besten geeignet, die sind wohl genauer und einfacher zu handhaben als ein Thermocouple? Letztere sind dann wohl eher noch für höhere Temperaturen geeignet.
Was wäre mit einem PTC-Thermistor? (findet man wohl seltener für diese Anwendung)

Suche auch eine einfache Schaltung mit der ich die Versorgung bei Erreichen von ca. 90 Grad abschalten kann (eine Art Wasserkocher). Als Schalter dachte ich an einen geeigneten Mosfet der dann über einen einstellbaren Spannungsteiler (Poti / Thermistor) angesteuert wird. Problem könnte dabei sein, das der Mosfet dabei zulange im halbeingeschalteten Bereich arbeitet, je nachdem wie schnell der Temperatur- bzw. Widerstandsanstieg dR/dt verläuft. Evtl. müßte ich dann wohl einen Komparator oder Schmitt-Trigger etc. dazwischen schalten?
Was meint ihr? Wie wäre da eine möglichst einfache Lösung?

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McGaiver
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Re: Temperatursensor: Thermistor oder Thermocouple?

#2 Beitrag von McGaiver »

Moin



Das einfachste ist wenn du nen LM35 Sensor + Komperator verwendest.
Eine Hysterese wäre dabei auch sehr einfach zu realisieren.

http://www.electronique-3d.fr/Thermostat_LM35.html


mfg
Chris
BRZRRZZRZRTRZRRZRZTRTRT.... xD was war das denn ^^


Korni
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Re: Temperatursensor: Thermistor oder Thermocouple?

#3 Beitrag von Korni »

Hallo Multi-kv,

ein Thermocouple erzeugt nur eine geringe Spannungsdifferenz von etwa 41 µV je Kelvin Temperaturdifferenz. Um auf die absolute Temperatur an der Spitze des Thermoelements zu schließen, muss man die Temperatur an der Vergleichsstelle kennen. Die muss dann mit einem NTC, PT100, o.ä. gemessen werden. Da gibt es aber ICs, die das alles können. Würde ich eher für höhere Temperaturen hernehmen.

Für die (einstellbare?) Schaltung von 0-100 °C hätte ich einen NTC oder PT100 gewählt. NTC ist sehr günstig zu bekommen und es gibt zahlreiche Schaltungsbeispiele, auch mit Hysterese. PT100 ist etwas teurer, aber mit einer kleinen Konstantstromquelle und 3 / 4-Leiter Messung zuverlässig und präzise zu handhaben. Der PT100 hat auch eine positive Temperaturabhängigkeit.

Ein PTC hat einen geringen Widerstand, der oberhalb einer Sprungtemperatur rasant um Größenordnungen ansteigt. Es gibt PTCs mit 90 °C, so einer eignet sich ideal für deine zweite Anwendung.

Ich hatte eine Anwendung für eine Übertemperaturabschaltung an einem Kühlkörper. PTC hatte unterhalb der 90°C etwa 500 Ohm, darüber 100 kOhm. Schaltung ist Simpel. PTC zwischen Gate und Source eines Logic-Level MOSFET, zusätzlich 4k7 Pullup am Gate. Gibt einen sauberen Schaltimpuls und durch die thermische Trägheit des Sensors eine ausreichende Hysterese.

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kilovolt
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Re: Temperatursensor: Thermistor oder Thermocouple?

#4 Beitrag von kilovolt »

Hallo Multi-kv

Wenn es so wasserkochermässig einfach sein soll, dann würde ich wohl eher zu einem Bimetallschalter greifen. Damit lässt sich eine einfache Zweipunktregelung bauen, mit nur diesem einen bauteil, ganz ohne Elektronik. Thermoelemente sind schwierig auszuwerten wegen der Kaltstellenkompensation und der extrem tiefen Messpannung und meist haben sie auch relativ grosse Streuungen und Unsicherheiten. NTCs sind recht einfach und genau, aber sie mögen eiigentlich Temperaturen oberhalb von etwa 50°C nicht so sehr. Evt. wäre auch so ein simpler Fertigsensor für Arduinos eine Variante, ist dann aber wohl auch auf NTC-Basis, dafür mit fertiger Auswertelektronik / Linearisierung.

Beste Grüsse
kilovolt
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Re: Temperatursensor: Thermistor oder Thermocouple?

#5 Beitrag von Multi-kv »

Vielen Dank Euch Dreien!

Das mit dem PTC für 90 oC klingt doch sehr gut - damit könnte man den Mosfet direkt ansteuern.
Die meisten Thermistor-Temperatursensoren scheinen allerdings auf NTC-Basis zu sein, woran liegt das?

Die PTnnn-Sensoren sind zwar aufgrund Genauigkeit und Linearität sehr gut für die allg. Temperaturmessung, zum Schalten für meinen Zweck aber wegen des flachen linearen Anstiegs eher weniger geeignet, da der Mosfet dann evtl. zu sehr gequält würde bzw. die Schaltung würde aufwendiger, weil man einen Komparator oder Schmitttrigger einbauen müßte, vermute ich.
Hier wäre wohl so ein PTC für 90 c zu haben: https://www.elosal.de/waren/steuerungen ... leiter.php
Gibt in diesem Bereich aber nicht allzuviele Angebote.

So ein Bimetallschalter wäre wohl tatsächlich das Einfachste, allerdings brauche ich eine Form die man möglichst einfach von oben ins Wasser hängen lassen kann - die meisten scheinen mir da nicht sehr wasserdicht. Auch sind sie i.d.R. für AC konzipiert, da ich aber bis zu 12 A DC schalten möchte, würden die Kontakte wohl schnell leiden. Da müßte ich also auch noch über einen Mosfet o.ä. gehen.

Die Chinesen bieten auch noch sehr günstige Komplettmodule mit Schalter sozusagen als Thermostaten an, die könnte ich natürlich auch einsetzen.
Mal sehen was es letztendlich wird...

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kilovolt
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Re: Temperatursensor: Thermistor oder Thermocouple?

#6 Beitrag von kilovolt »

Hallo Multi-kv

Bimetallschalter mit Relais war auch eine sehr einfache, gangbare Lösung. Solche Zweipunkt-Konstrukte sieht man des öfteren bei einfachen thermischen Anwendungen. Früher war das die Lösung schlechthin, heute muss alles einen Mikroprozessor enthalten, auch ein wasserkocher oder eine Kaffeemaschine ;-)

PT100 sind sehr gute Sensoren, von der Genauigkeit, Linearität und Stabilität so ziemlich das beste, was man bekommen kann. Sie lassen sich sogar charakterisieren. Für eine solche Anwendung aber vielleicht eher etwas overkill, erst recht, wenn man bedenkt, dass so etwas immer auch irgendwie ausgewertet werden will.

Beste Grüsse
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Re: Temperatursensor: Thermistor oder Thermocouple?

#7 Beitrag von Multi-kv »

Hallo kilovolt,

ja, habe gesehen, dass es auch schon recht kleine Bimetallschalter gibt, die man wohl auch bedenkenlos ins Wasser eintauchen könnte. Schalten möchte ich allerdings eher über Halbleiter, da ich immerhin bis zu 12 A DC schalten muß und die normalen Kontakte da wohl schnell abbrennen. Aber mit einer kleinen 12V Zusatzversorgung kann man ja dann sehr leicht einen Mosfet o.ä. ansteuern, der dann die Last schaltet :-)

Der Nachteil beim Bimetall ist halt das man den Auslösewert nicht einstellen kann. Da ist man mit einer variablen Lösung schon etwas flexibler.
Sowas hier wäre wohl auch ganz interessant: https://www.ebay.de/itm/174122399686

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