Thermoelement Versuch - Versionsgeschichte

Marc Ebmeyer: /* Einleitung */

2025-03-21T07:31:47Z

Einleitung

← Nächstältere Version		Version vom 21. März 2025, 07:31 Uhr
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	In diesem Versuch soll ein Thermoelement zur Temperaturmessung eingesetzt werden.		In diesem Versuch soll ein Thermoelement zur Temperaturmessung eingesetzt werden.

	Vorlesungslink: [https://prezi.com/view/1G563YAbo6BvaRuS85NO/ Lektion 11: Temperaturmessung]		Vorlesungslink: [https://prezi.com/view/1G563YAbo6BvaRuS85NO/ Lektion 11: Temperaturmessung]

	== Anforderungen ==		== Anforderungen ==
	{\| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"		{\| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"

Ulrich.schneider@hshl.de am 20. März 2025 um 13:01 Uhr

2025-03-20T13:01:41Z

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	[[Kategorie:~~Projekte~~]]		[[Kategorie:Sensoren]]
	[[~~Kategorie~~:~~ProjekteET_MTR_BSE_WS2024]]~~		[[Datei:Thermoelement_Typ_K.jpg\|350px\|thumb\|\|right\|Abb. 1: Thermoelement Typ K <ref> "Thermoelement Typ K" von RS Components Handelsges.m.b.H. [https://media.rs-online.com/t_large/F6212170-01.jpg]</ref>]]
	[~~[Kategorie~~:~~Escape Game]]~~
	<!-- ~~Kopieren Sie diesen Header in Ihren Artikel, damit er aufgelistet wird~~. -->
	{\| class="wikitable"		{\| class="wikitable"
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	~~<!-- Fügen Sie diesen Footer hinzu. -->~~
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	→ zurück zur Übersicht: [[:Kategorie:~~ProjekteET_MTR_BSE_WS2024~~\|~~WS 24/25~~: ~~Escape Game~~]]		→ zurück zur Übersicht: [[:Kategorie:Sensoren\|Übersicht Sensoren]]<br>
			→ zurück zum Hauptartikel: [[Diskussion:Arduino Sensorsammlung\|Arduino Sensorsammlung]]

Ulrich.schneider@hshl.de: /* Anforderungen */

2025-03-20T13:00:12Z

Anforderungen

← Nächstältere Version		Version vom 20. März 2025, 13:00 Uhr
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	== Anforderungen ==		== Anforderungen ==
	{\| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"		{\| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
	\| <strong>Anforderungen an den Versuch ~~Thermoelementr~~ </strong>		\| <strong>Anforderungen an den Versuch Thermoelement </strong>
	\|-		\|-
	\| Entwickeln Sie einen Versuchsaufbau zur Vertiefung der Theorie zum Thermoelement.		\| Entwickeln Sie einen Versuchsaufbau zur Vertiefung der Theorie zum Thermoelement.

Ulrich.schneider@hshl.de am 20. März 2025 um 13:00 Uhr

2025-03-20T13:00:00Z

← Nächstältere Version		Version vom 20. März 2025, 13:00 Uhr
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	Alle Thermoelementpaare erzeugen bei 0 °C eine Thermospannung von 0V.		Alle Thermoelementpaare erzeugen bei 0 °C eine Thermospannung von 0V.


			Begleitend zur MTR Vorlesung Sensortechnik sollen in der Übung die besprochenen Sensoren praktisch genutzt werden. Lektion 11 behandelt Temperatursensoren.

			In diesem Versuch soll ein Thermoelement zur Temperaturmessung eingesetzt werden.

			Vorlesungslink: [https://prezi.com/view/1G563YAbo6BvaRuS85NO/ Lektion 11: Temperaturmessung]
	== Anforderungen ==		== Anforderungen ==
	{\| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"		{\| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
	\| <strong>Anforderungen an den Versuch ~~Induktiver Näherungssensor~~ </strong>		\| <strong>Anforderungen an den Versuch Thermoelementr </strong>
	\|-		\|-
	\| Entwickeln Sie einen Versuchsaufbau zur Vertiefung der Theorie zum ~~induktiver Näherungssensor (Pick-Up)~~.		\| Entwickeln Sie einen Versuchsaufbau zur Vertiefung der Theorie zum Thermoelement.
	\|-		\|-
	\|		\|
	{\| class="wikitable"		{\| class="wikitable"
	\|+ style="text-align:left;"\| Tabelle 1: Anforderungen an den Versuch ~~induktiver Näherungssensor~~		\|+ style="text-align:left;"\| Tabelle 1: Anforderungen an den Versuch Thermoelement
	\|-		\|-
	! Req. !! Beschreibung !! Priorität		! Req. !! Beschreibung !! Priorität
	\|-		\|-
	\| 1 \|\| Das System muss die ~~Entfernung~~ mittels ~~induktivem Näherungssensor~~ messen. \|\| 1		\| 1 \|\| Das System muss die Temperatur mittels Thermoelement messen. \|\| 1
	\|-		\|-
	\| 2 \|\| ~~Der Aufbau kann vergleichbar zu US/IR-Aufbau nur mit Metallplatte gestaltet werden~~.\|\| 1		\| 2 \|\| Die Messschaltung muss der Vorlesung entsprechen.\|\| 1
	\|-		\|-
	\| 3 \|\| Die Messdatenauswertung erfolgt über einen Arduino. \|\| 1		\| 3 \|\| Die Messdatenauswertung erfolgt über einen Arduino. \|\| 1
	\|-		\|-
	\| 4 \|\| ~~Der Luftspalt~~ muss ~~messbar variiert werden können~~.\|\| 2		\| 4 \|\| Eine Messung muss mit und ohne Ausgleichsleitung möglich sein.\|\| 1
	\|-		\|-
	\| 5 \|\| ~~Eine Auswahl verschiedener Metallplatten~~ muss ~~einfach montierbar~~ sein. \|\| 1		\| 5 \|\| Das Thermoelement muss über beheizbar sein. \|\| 1
	\|-		\|-
	\| 6 \|\| ~~Die Signalaufbereitung erfolgt über eine Schwingkreisschaltung (s~~. ~~Vorlesung)~~ \|\| 1		\| 6 \|\| Referenztemperatur muss aufgezeichnet werden können. \|\| 1
	\|-		\|-
	\| 7 \|\| ~~Alternativ kann eine temperaturstabilisierte Schaltung zum Einsatz kommen~~ (s. Vorlesung) \|\| 1		\| 6 \|\| Eine Messschaltung mit Thermostat muss in einem Versuchsteil realisiert werden (s. Vorlesung). \|\| 1
	\|-		\|-
	\| 8 \|\| ~~Der Aufbau [[Pick-up:_Induktionsspulenelementarsensor]]~~ muss ~~zusätzlich mit~~ einem ~~induktiver Näherungssensor ausgestattet~~ werden. \|\| 1		\| 7 \|\| Eine Messschaltung mit Kompensationsschaltung muss in einem Versuchsteil realisiert werden (s. Vorlesung). \|\| 1
	\|}		\|}
	\|-		\|-

Ulrich.schneider@hshl.de: /* Anforderungen */

2025-03-20T12:50:11Z

Anforderungen

← Nächstältere Version		Version vom 20. März 2025, 12:50 Uhr
Zeile 46:		Zeile 46:

	== Anforderungen ==		== Anforderungen ==
			{\| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
			\| <strong>Anforderungen an den Versuch Induktiver Näherungssensor </strong>
			\|-
			\| Entwickeln Sie einen Versuchsaufbau zur Vertiefung der Theorie zum induktiver Näherungssensor (Pick-Up).
			\|-
			\|
			{\| class="wikitable"
			\|+ style="text-align:left;"\| Tabelle 1: Anforderungen an den Versuch induktiver Näherungssensor
			\|-
			! Req. !! Beschreibung !! Priorität
			\|-
			\| 1 \|\| Das System muss die Entfernung mittels induktivem Näherungssensor messen. \|\| 1
			\|-
			\| 2 \|\| Der Aufbau kann vergleichbar zu US/IR-Aufbau nur mit Metallplatte gestaltet werden.\|\| 1
			\|-
			\| 3 \|\| Die Messdatenauswertung erfolgt über einen Arduino. \|\| 1
			\|-
			\| 4 \|\| Der Luftspalt muss messbar variiert werden können.\|\| 2
			\|-
			\| 5 \|\| Eine Auswahl verschiedener Metallplatten muss einfach montierbar sein. \|\| 1
			\|-
			\| 6 \|\| Die Signalaufbereitung erfolgt über eine Schwingkreisschaltung (s. Vorlesung) \|\| 1
			\|-
			\| 7 \|\| Alternativ kann eine temperaturstabilisierte Schaltung zum Einsatz kommen (s. Vorlesung) \|\| 1
			\|-
			\| 8 \|\| Der Aufbau [[Pick-up:_Induktionsspulenelementarsensor]] muss zusätzlich mit einem induktiver Näherungssensor ausgestattet werden. \|\| 1
			\|}
			\|-
			\|}

	== Typ K ==		== Typ K ==

Marc Ebmeyer: /* Schaltung */

2024-12-17T13:28:43Z

Schaltung

← Nächstältere Version		Version vom 17. Dezember 2024, 13:28 Uhr
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	== Schaltung==		== Schaltung==
	Zur Verstärkung der erzeugten Thermospannung dient uns in diesem Versuch ein Instrumentationsverstäker vom Typ INA326.		Zur Verstärkung der erzeugten Thermospannung dient uns in diesem Versuch ein Instrumentationsverstäker vom Typ INA326.
	Diesen benötigen wir, da wir am Thermoelement nur eine Spannung von 40uV pro 1 °C (beim Typ-K) abfällt.		Diesen benötigen wir, da wir am Thermoelement (Vs4 in Abbildung 1) nur eine Spannung von 40uV pro 1 °C (beim Typ-K) abfällt.
	Der Instrumentationsverstärker bietet eine Rail-to-Rail Eingang, was bedeutet, dass die Ausgangsspannung bis fast an die positiven und negativen Betriebsspannungen heranreicht.		Der Instrumentationsverstärker bietet eine Rail-to-Rail Eingang, was bedeutet, dass die Ausgangsspannung bis fast an die positiven und negativen Betriebsspannungen heranreicht.
	Intern ist der INA326 so aufgebaut, dass wie bei allen Instrumentationsverstärkern erst ein Impedanzwandler an den Eingängen sitzt.		Intern ist der INA326 so aufgebaut, dass wie bei allen Instrumentationsverstärkern erst ein Impedanzwandler an den Eingängen sitzt.

Marc Ebmeyer: /* Kaltstellen oder Vergleichstellen Kompensation */

2024-12-17T13:26:57Z

Kaltstellen oder Vergleichstellen Kompensation

← Nächstältere Version		Version vom 17. Dezember 2024, 13:26 Uhr
Zeile 65:		Zeile 65:

	== Kaltstellen oder Vergleichstellen Kompensation ==		== Kaltstellen oder Vergleichstellen Kompensation ==
	Schließt man ein Thermoelement Kabel an einer ~~Messtelle~~ an, so bekommt man immer eine zusätzliche Thermospannung eine ~~sogenante~~ Kaltstelle. Da man nun ja an das Thermoelement Material 1 und 2 seine Kupferleitung anschließen muss, welche zur Messauswertung führt, welche zwei weitere Thermospannungen erzeugen.		Schließt man ein Thermoelement Kabel an einer Messstelle an, so bekommt man immer eine zusätzliche Thermospannung eine sogenannte Kaltstelle. Da man nun ja an das Thermoelement Material 1 und 2 seine Kupferleitung anschließen muss, welche zur Messauswertung führt, welche zwei weitere Thermospannungen erzeugen.

	===Kompensation===		===Kompensation===

	# Kühlen der beiden Anschlussstellen auf ~~0°C=> Dadurch~~ keine Thermospannung. Einfach für eine Kalibrierung (Eiswasser), aber schwer im Praxis ~~Prozessaltag~~ (extra Peltier Kühlung ~~Isolierunge~~ der Anschlussstellen gegen Kondensfeuchtigkeit).		# Kühlen der beiden Anschlussstellen auf 0 °C⇾ dadurch keine Thermospannung. Einfach für eine Kalibrierung (Eiswasser), aber schwer im Praxis Prozess Alltag (extra Peltier Kühlung Isolierung der Anschlussstellen gegen Kondensfeuchtigkeit).
	# Heißen der ~~Anschlusstelle~~ auf eine Konstante Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur (einfacher als Kühlen). Dadurch ergibt sich ein ~~berechnbarer~~ Fehler, den man ausgleichen kann. (Oft in Messgeräten fertig ~~Implementiert~~)		# Heißen der Anschlussstelle auf eine Konstante Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur (einfacher als Kühlen). Dadurch ergibt sich ein berechenbarer Fehler, den man ausgleichen kann. (Oft in Messgeräten fertig implementiert)

	== Weblinks ==		== Weblinks ==

Marc Ebmeyer: /* Einleitung */

2024-12-17T13:24:57Z

Einleitung

← Nächstältere Version		Version vom 17. Dezember 2024, 13:24 Uhr
Zeile 12:		Zeile 12:

	== Einleitung ==		== Einleitung ==
	Herr Seedbeck ~~endeckte~~ 1821, dass wenn zwei verschiedene Metalle ~~ode~~ Metallmischungen miteinander verbunden werden, man eine Temperaturabhängige Spannung messen kann den Seedbeck Effeckt.		Herr Seedbeck entdeckte 1821, dass wenn zwei verschiedene Metalle oder Metallmischungen miteinander verbunden werden, man eine Temperaturabhängige Spannung messen kann den Seedbeck Effeckt.
	Der Messpunkt der Temperatur ist der Verbindungspunkt dieser beiden Leiter.		Der Messpunkt der Temperatur ist der Verbindungspunkt dieser beiden Leiter.
	~~Beim verbinden dürfen keine weiteren Materialien eingebracht~~ werden, ~~sodass das verlöten der beiden Leiter wegfält~~.		Daher darf bei der Herstellung der Verbindung kein Prozess eingesetzt werden, welche die Materialien verunreinigt. Deswegen funktioniert verdrillen und verschweißen der beiden Leitungen aber nicht verlöten.
	~~Daher~~ funktioniert verdrillen und verschweißen der beiden Leitungen.		Unterschiedliche Verbindungen in den beiden Thermoelementpaare und Kombination dieser führt zu unterschiedlichen Thermospannungen.
	Unterschiedliche Verbindungen in den beiden ~~Thermoelemntpaaren~~ und Kombination dieser führt zu unterschiedlichen Thermospannungen.		Dabei haben sich ein paar wenige Mischungen und Kombinationen in der Industrie durchgesetzt.
	Dabei haben sich ein ~~paarwenige~~ Mischungen und Kombinationen in der Industrie durchgesetzt.		Um sie einfacher zu unterscheiden hat man die Kombinationen mit Buchstaben versehen.
	Um sie einfacher zu unterscheiden hat man die ~~Kombbinationen~~ mit Buchstaben versehen.

	{\| class="wikitable" style="margin:auto"		{\| class="wikitable" style="margin:auto"
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	\|}		\|}
			Die unterschiedlichen Materialkombinationen weisen unterschiedliche Temperatur Eigenschaften auf.
	Die ~~Unterschiedlichen~~ Materialkombinationen weisen unterschiedliche Temperatur Eigenschaften auf.		Im Allgemeinen kann man sagen, das Platin Verbindungen für höhere Temperaturen geeignet sind, dafür aber eine niedrige Thermospannung erzeugen.
	Im ~~Allgemeinenkann~~ man sagen, das Platin Verbindungen für höhere Temperaturen geeignet sind, dafür aber eine ~~niedriege~~ Thermospannung erzeugen.		Alle Thermoelementpaare erzeugen bei 0 °C eine Thermospannung von 0V.
	Alle Thermoelementpaare erzeugen bei ~~0°C~~ eine Thermospannung von 0V.

	== Anforderungen ==		== Anforderungen ==

Marc Ebmeyer: /* Einleitung */

2024-12-17T13:18:55Z

Einleitung

← Nächstältere Version		Version vom 17. Dezember 2024, 13:18 Uhr
Zeile 45:		Zeile 45:
	Die Unterschiedlichen Materialkombinationen weisen unterschiedliche Temperatur Eigenschaften auf.		Die Unterschiedlichen Materialkombinationen weisen unterschiedliche Temperatur Eigenschaften auf.
	Im Allgemeinenkann man sagen, das Platin Verbindungen für höhere Temperaturen geeignet sind, dafür aber eine niedriege Thermospannung erzeugen.		Im Allgemeinenkann man sagen, das Platin Verbindungen für höhere Temperaturen geeignet sind, dafür aber eine niedriege Thermospannung erzeugen.
	Alle Thermoelementpaare erzeugen bei 0°C ~~keine~~ Thermospannung.		Alle Thermoelementpaare erzeugen bei 0°C eine Thermospannung von 0V.

	== Anforderungen ==		== Anforderungen ==

Marc Ebmeyer: /* Schaltung */

2024-12-17T13:16:29Z

Schaltung

← Nächstältere Version		Version vom 17. Dezember 2024, 13:16 Uhr
Zeile 60:		Zeile 60:
	Der Instrumentationsverstärker bietet eine Rail-to-Rail Eingang, was bedeutet, dass die Ausgangsspannung bis fast an die positiven und negativen Betriebsspannungen heranreicht.		Der Instrumentationsverstärker bietet eine Rail-to-Rail Eingang, was bedeutet, dass die Ausgangsspannung bis fast an die positiven und negativen Betriebsspannungen heranreicht.
	Intern ist der INA326 so aufgebaut, dass wie bei allen Instrumentationsverstärkern erst ein Impedanzwandler an den Eingängen sitzt.		Intern ist der INA326 so aufgebaut, dass wie bei allen Instrumentationsverstärkern erst ein Impedanzwandler an den Eingängen sitzt.
	Im Gegensatz zu anderen Instrumentationsverstärkern wird dann aber die Eingangsspannungen in einen Strom umgewandelt und treffen dann auf einen Stromspiegel, wodurch Gleichtaktstörungen und Schwankungen der Versorgungsspannung unterdrückt werden. Danach erfolgt die konventionelle Verstärkung des Signals eingestellt durch die Widerstände R_2, R_3 und C_2.		Im Gegensatz zu anderen Instrumentationsverstärkern wird dann aber die Eingangsspannungen in einen Strom umgewandelt und treffen dann auf einen Stromspiegel, wodurch Gleichtaktstörungen und Schwankungen der Versorgungsspannung unterdrückt werden. Danach erfolgt die konventionelle Verstärkung des Signals eingestellt durch die Widerstände R_2, R_3 und C_2 und ein weiterer Impedanzwandler.
	Da der Eingangsimpedanz vom INA326 sehr groß ist, benötigen wir für den Eingangs Bias Strom I_IB den Widerstand R_4, damit sich dieser abbauen kann, da wir in diesem Fall eine niedrig Impedanten Sensor haben reicht ein Widerstand. Würde man höher Impedante Sensoren anschließen , wie z.B. Mikrophone, so sollte man beide Enden des Sensors mit einem Widerstand auf Ground ziehen.		Da der Eingangsimpedanz vom INA326 sehr groß ist, benötigen wir für den Eingangs Bias Strom I_IB den Widerstand R_4, damit sich dieser abbauen kann, da wir in diesem Fall eine niedrig Impedanten Sensor haben reicht ein Widerstand. Würde man höher Impedante Sensoren anschließen , wie z.B. Mikrophone, so sollte man beide Enden des Sensors mit einem Widerstand auf Ground ziehen.
	R_8 und C_4 bilden zusammen ein Tiefpass, R_8 begrenzt zusätzlich den Strom aus dem Instrumentationsverstärker.		R_8 und C_4 bilden zusammen ein Tiefpass, R_8 begrenzt zusätzlich den Strom aus dem Instrumentationsverstärker.