Thermoelementverstärker mit 5v Betriebss pannung

Hallo,

Ich brauch für eine Lötstation einen Thermoelementverstärker, der die Spannung eines Typ-J-Elements (ca. 50µV/K) in einem Bereich von 20 bis

500° (=25mV) auf 0 bis 2,5v abbildet, also Av gleich 100.Muss mit einfachen 5v laufen. Kompensation der kalten Verbindung ist nicht möglich, da sich diese Verbindung im Lötkolbengriff befindet und man die dortige Temperatur nicht messen kann (kein Umbau möglich). Damit laufen die Genauigkeitsansprüche sowieso schon auf +-10K raus. Üblicherweise nimmt man ja entweder sehr gute bipolare OPVs (z.b. LT1001A) und +-15v oder chopperstabilisierte CMOS (z.b. LTC1050) die mit einfachen 5v auskommen. Nur bei dem Genauigkeitsanspruch wäre das natürlich rausgeworfenes Geld... Welcher günstige OPV würde sich dann eignen? Das Offset an sich wäre nicht so kritisch, da das Ganze ohnehin abgeglichen wird (Software).Driften sollte es allerdings nicht besonders, da die 10K nur 500µV entsprechen.Bei angenommenen 30° Temperaturschwankung der Elektronik (möglich, da großer Trafo im Gehäuse und Leistungstriac auf der Platine) blieben da nur noch 16µV/K an Drift über.Klingt also doch nach Chopperstabilisiertem OPV? Widerstände 0,1%, die haben zwar 25ppm/K aber das Vehältnis zweier Widerstände mit gleicher Temperatur zueinander driftet ja deutlich weniger, üblichwerweise liest man 1/10.

Man bräuchte ebenfalls noch ein festes Offset um dafür zu sorgen dass man auch bei null Eingang sicher im Messbereich des ADCs und dem Arbeitsbereich des OPV liegt, also vielleicht 100mV, möglichst driftarm.

Spannungsreferenz brauchts auch noch eine, dachte da an LT1009.

Gibt es bessere Lösungen als diese?Bin immer für einfachere oder bessere Lösungen offen. Ganz ohne nennenswerte Verstärkung auf Basis linearer Bauteile wirds wohl kaum gehen, oder kann ein typischer µC-interner ADC irgendwie sinnvoll 25mV Vollbereich verarbeiten?

Gruß, Robert

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Robert Obermayer
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Muss es Typ-J sein? Fuer Typ-K gibt es mit dem Max6675 eine integrierte Loesung mit digitalen Ausgang.

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Uwe Bonnes                bon@elektron.ikp.physik.tu-darmstadt.de

Institut fuer Kernphysik  Schlossgartenstrasse 9  64289 Darmstadt
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Uwe Bonnes

Hallo Robert,

Meine "Hausreferenz" ist TLV431. Wenn eh abgeglichen wird, koennte sie vielleicht reichen. Bei guten uC ist so etwas an Bord, sofern diese praezise genug ist.

Wenn alles abgeglichen werden soll, nehme ich fuer solche Dinge oft Opamps aus der LPV oder LMV Serie (National). Einige mV Offset haben sie, muesste man eben nur sehen, ob es zuviel driftet. Ansonsten bleibt die Klemmung oder eben ein Chopper Opamp.

Ja. Habe dieses Feature noch nicht benutzt, aber einige der MSP430 mit

16bit Wandler (auch F2xx Familie) besitzen interne zuschaltbare Vorverstaerker (PGA). Eine Klemmung stellt sich bei der F2xx Familie sehr einfach dar, da sie sogar intern auf Masse schalten koennen. Die Genauigkeit geht ein wenig herunter, aber fuer einen Loeterich muss es ja nicht gleich mit der PTB konkurrieren ;-)

Sieh Dir einmal den MSP430F2013 an, sowie den F2xx Family Guide. Diesen uC gibt es sehr schoen mit USB Programmierer und Software fuer $20. Ich glaube, damit liesse sich Deine Aufgabe elegant angehen.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Hi Robert

Da bietet sich imho folgende Paarung an:

AD595 als Thermoelementverstärker Lm4040D 4,1 als Referenzspannung für einen ADC und dann der LT2400 als ADC

Bauteile recht günstig und verfügbar, wenig Zusatzaufwand, Genauigkeit recht gut. Alles kommt mit 5V Versorgung aus.

Datasheets:

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http://www.ortodoxism.ro/datasheets2/8/0uz0j28fyogiopzkpefz9o5ukhwy.pdf
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Hoffe, es hilft ;-))

Grüße Uwe

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uwe wiards

24 bit bei +-10K Messgenauigkeit? IMHO tuts der interne ADC des Controllers (AVR) schon noch... Mit 32x Avg sollte einigermaßen brauchbares rauskommen.
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Robert Obermayer

es mit dem Max6675 eine integrierte

Ich muss das nehmen was im Lötkolben eingebaut ist. Meinen Messungen nach ist es J.

Und Maxim-ICs mag ich wegen Beschaffungsproblemen gar nicht gerne.

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Robert Obermayer

Die interne driftet mir zu stark und ist heftig ungenau (AVR). LT1009 hat typ. 15, max. 25ppm/K bei der billigsten Version, der TLV431

20mv über den ganzen Temp-Bereich, also deutlich mehr. IMHO passt der 1009 hier besser?Sonderlich teuer ist er nicht und ausser LT auch von TI erhältlich.

Ein OP mit "einigen mV" Offset ist bei 25mV Vollbereich ein Problem...

5mV ergeben am Ausgang eben schon 0,5V.So verschwendet man schon mal einen großen Teil des ADC-Messbereichs nur für das Offset. Leider driften die Teile noch ganz ordentlich, und bei 30K Temperaturschwankungen der Elektronik steh ich mit einem z.b. ICL7612 blöd da.CMOS muss fast sein da der Eingang 0 bis 25mv über GND liegt und der Ausgang schon auf 100mV an Masse hinkommen muss. Läuft also doch auf einen Chopper raus. Was wäre ein empfehlenswerter, kostengünstiger Typ? LTC105x sind recht teuer.

Prblem: Die Software ist fast fertig und läuft auf einem Mega8.

Muss ich Chris (der die Software gebastelt hat) mal sagen, aber für das Projekt ists zu spät...

Danke für die hilfreiche Unterstützung!

Gruß, Robert

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Robert Obermayer

Du koenntest aber die Kennlinie vielleicht im Microcontroller wieder hinbiegen? Es kommt dir ja schliesslich nicht so auf Genauigkeit an.

Schon, aber die neuen Teile von Maxim sind sehr elegant. :-)

Olaf

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Olaf Kaluza

Zumal du ja nur einen kleinen Ausschnitt der Spannung wirklich genau am AD-Wandler brauchst. Ich hab uebrigens fuer eine aehnliche Anwendung (5V/TypK) schonmal den LT1006 eingesetzt.

Olaf

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Olaf Kaluza

uups! Da magste wohl recht haben. Die letzten Bits eines solchen ADC kannste bei so´ner Störumgebung und der Vref eh knicken.

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uwe wiards

Hallo Robert,

Ja, es gibt Faelle, wo ein TLV431 einfach nicht ausreicht.

Deswegen schlug ich Klemmung vor. Beim modernen uC wie dem MSP430F2013 kann man den Offset sehr einfach ausmerzen: Da die Eingaenge 16bit ADC differenziell ausgelegt sind und ein Port Pin Tausch per Code moeglich ist, kann man den gleichen Trick wie bei Dual-Slope Wandlern nutzen und den Offset bei jeder Messung herausrechnen lassen.

Es muss nicht CMOS sein. Die Eingaenge der LM324 Familie und ihrer Low Power Geschwister koennen im Common Mode bis leicht unter die negative Betriebsspannung, in diesem Fall wohl 0V.

Da muss ich passen. Ich stricke solche Sachen "von Hand", weil viele meiner Designs Massenprodukte und damit sehr kostensensitiv sind. In Denglisch wuerde man wahrscheinlich sagen "da wird selbst gechoppt".

Muesste man sehen, was der so an Bord hat, besonders in Sachen Multiplexer. Ich habe von Atmel nur die 8051 Familie in Designs benutzt, aber einen programmierbaren Verstaerker haben die Megas vermutlich nicht.

Naja, vielleicht beim naechsten Projekt. Wie wir hier sagen "Don't change horses in the middle of a race".

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Kaum, selbst die schrottigsten OpAmps haben 5uV/K und weniger Drift, allenfalls ein mieses Exemplar von LM324 kommt auf 20uV/K.

Naja, 10K auf 500K sind 2%, da kann praktisch nichts passieren. Irknein single supply opamp müsste gehen, notfalls sogar vom Typ 324. So ab 1K Präzision wird Thermoelement eklig, in deinem Fall reichen Standardbauteile lang, IMHO.

--
mfg Rolf Bombach
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Rolf_Bombach

Hallo Jörg,

Nun ja, die Gegenweisheit kommt auch von Euch drüben: "Wenn Du feststellst, dass Du ein totes Pferd reitest, dann steig ab"

Marte

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Marte Schwarz

Marte Schwarz schrieb:

Hallo,

allerdings d=FCrfte meistens das Reglement des Pferderennens den Wechsel =

des Pferdes w=E4hrend des Rennens verbieten. Aber auch wenn es erlaubt w=E4re, mit Umsteigen ist das Rennen kaum noch =

zu gewinnen.

Bye

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Uwe Hercksen

Uwe Hercksen schrieb:

Aber mit totem Pferd schon?

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

Kann der Mega8 leider nicht, aber wie gesagt, da der Code 90% fertig ist bleibts bei dem.

Hab mir gerade meine LT-Databooks durchgesehen und der LT1006 sieht sehr brauchbar aus.Sollte sich hinreichend gut für den Einsatz eignen (Uos,max 150µV, macht 3K, Drift "gering", alle wichtigen Spezifikationen mit garantierten Maximalwerten) und ist bezahlbar.

Ja, die Bauteileauswahl wird durchaus von der Verfügbarkeit solcher Databooks beeinflusst, wogegen bei anderen Herstellern nichtmal eine brauchbare parametric search existiert.Ausserdem sind die meisten Teile von LT relativ problemlos zu bekommen (Gegenbeispiel Maxim).

Wer eine billige Lötstation haben will sollte sich halt das

15¤-China-Murksding besorgen.Das taugt zwar absolut nix aber ist eben billig. Das ist eben mal wieder was für denjenigen, der gerne was selber baut und das auch wenn es nicht wesentlich günstiger ist als was käufliches. Kosten sollten halt noch zumutbar sein, aber das sind die Teile schon noch (LT1009 ca. 2¤, LT1006 ca. 2,5¤).
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Robert Obermayer

Hallo Robert,

Nun muesste man genau diesen Sachverhalt den Chefs der meisten europaeischen Halbleiterhersteller verklickern. Die scheinen das am wenigsten zu kapieren. Mit dem Resultat, dass reihenweise Design-Ins verloren gehen.

Produkte aus China koennen sehr gut sein. Einige meiner Designs werden dort schon seit langem gefertigt. Die Qualitaet ist hervorragend. You get what you pay for :-)

Autsch. Das entspricht den kompletten Gestehungskosten eines meiner Designs. Deshalb findet man darauf auch nur LM324, MMBT3904 und dergleichen. Praezision muss man dann oft durch Klemmung (Poor Man's Chopper) erledigen. Doch auch der dazu noetige BSS123 muss dreimal umgedreht werden, ob man diese 3-4 Cents wirklich braucht.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

_können_.Sehr viel ist aber auch totaler, unbrauchbarer Ramsch, oft noch lebensgefährlich dazu (absolut mangelhafte Isolation berührbarer Teile, keinerlei Sicherungen, große Wärmeentwicklung und Brandgefahr). Hab da schon sehr viele negative Beispiele erlebt, Verlängerungskabel ohne Schutzleiter, Steckdosen die bei 8A schon rauchen, Winkelschleifer die falschrum laufen, wodurch die Mutter abgeht und die Scheibe durch die Gegend fliegt,... Oder die ganzen Aldi/Baumarkt-Einwegwerkzeuge.Bisher hat nichts davon einigermaßen zufriedenstellend funktioniert, schon gar nicht lange.

Ja, aber die nächste kommerzielle Station, die dann einigermaßen brauchbar ist kostet alleine auch schon mal um die 80¤ (und beinhaltet hauptsächlich die o.g. Bauteile und einen Plastikklecks-Prozessor).

Da kommt meine Elektronik (Mega8, LCD, Dreh/Drückgeber, besagter Analogteil, LM393 zur Nulldurchgangserkennung, Triac-Leistungsteil) und ein 24v/100VA-Trafo fast noch günstiger.Gehäuse kommt noch dazu, klar (kann man selberbiegen aus Alublech oder halt kaufen wenns sein muss).Viele Teile bekommt man ohnehin günstiger (z.b. LCDs oder Trafos) bei irgendwelchen Restpostenläden.

Für den gewünschten Einsatz kann es (imho) auch mal 1-2¤ mehr kosten, wenn es denn die Arbeit erleichtert.

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Robert Obermayer

Hallo Robert,

Habe ich auch schon erlebt. Stueck Litze als Sicherung und solche Scherze. Well, you get what you pay for.

Da kauft man aber auch kein Werkzeug, sondern Vollkornbrot und Milch. Ist hier auch so. Wer Markenwerkzeug bei Sears (bei Euch Quelle?) oder in guten Baumaerkten kauft, bekommt Sachen mit ewig langen Garantien und es haelt. Dann gibt es Spezis, die voller Stolz erzaehlen, sie haetten da "den gleichen" Schraubenschluesselsatz beim Restpostenhaendler viel billiger bekommen. Bis bei der ersten Panne der Schluessel durchdreht und den Schraubenkopf nun unrettbar verwuergt ist.

Bei einer Loetstation darf es ruhig etwas mehr kosten. Es sei denn, das Design ist fuer eine Massenproduktion und man koennte es mit moderatem Gehirnschmalzeinsatz 1-2 Euros billiger machen :-)

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Ich hab hier z.b. einen Akkuschrauber von Makita und einen von Bosch (blau, Industriequalität), beide gebraucht günstigst besorgt (der Bosch stammt aus einem Container) und geht um Längen besser als jedes Billiggerät.Kosten neu aber auch gut dreistellig. Der Makita ist jetzt über 10 Jahre alt.

Dann gibt es Spezis, die voller Stolz erzaehlen, sie haetten

Z.b. mein Vater. Und wenn man das Mistding (z.b. Bohrhammer) dann braucht gibt es nach

5min Rauchzeichen und man kann den Rest mittels Meissel und Hammer fertigmachen.Hat sich ja wieder gelohnt.Hat ja nur 1/3 einer richtigen Maschine gekostet.

Solche Sachen sind Rohstoffverschwendung pur.Gehört angesichts der Knappheit vieler Rohstoffe verboten. Viel mehr Rohstoffe braucht man zur Herstellung einer hochwertigen Maschine auch nicht, aber die hält Jahrzehnte und wird im Falle repariert (z.b. liefert Bosch für alle (Industriequalität) Geräte auch nach 25 Jahren jedes Ersatzteil zu fairen Preisen, auch zum Selbsteinbau. Der Billigschrott wird gekauft, geht kaputt, wird weggeworfen und weiter gehts von vorne.

Ja, Plastikklecksprozessor und Customlcd statt Mega8 und HD44780-Displaymodul zum Bleistift, oder Trafo schwächer dimensionieren, ...Geht natürlich nur bei Massenproduktion.So muss man nehmen was es gibt (Flashcontroller, Dotmatrixlcds mit Controller) Die "billigsten" Alternativchips die ich so durchgerechnet habe bringen vielleicht 2-3¤ Gesamtersparnis, die zusätzliche Platinenfläche (kostet viel bei geringer Stückzahl) und den Entwicklungsaufwand nicht eingerechnet und haben evtl. noch unwägbare Problme bzgl. Beschaffbarkeit (die bei LT eigentlich immer gut ist).

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Robert Obermayer

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