Temperaturmessung mit AD592

Temperaturmessung mit der Moeller easy
© H.-J. Böhling, 2006
Eine der wichtigsten Meßgrößen in der Regelungstechnik ist die Temperatur. Wie aber
läßt sich die Temperatur mit einer Moeller easy messen? In der Praxis werden meist
temperaturabhängige Widerstände NTC, PTC oder PT100/PT1000 als Meßfühler
verwendet. Dabei treten verschiedene Probleme auf:
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Die Widerstände setzen die Temperatur nicht linear in eine Spannung um.
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Die Widerstandsänderungen sind nur sehr gering und ebenso natürlich auch die
daraus resultierende Spannungsänderung.
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Die Länge der Meßleitung beeinflußt das Meßergebnis.
Die analogen Eingänge der easy-Geräte verarbeiten Spannungen im Bereich von 0 bis
10 V. Um eine ausreichende Auflösung zu erreichen wird bei Verwendung von linearen
PT100- oder PT1000- Widerständen ein Operationsverstärker erforderlich. Eine
Linearisierung von NTC- oder PTC-Widerständen über das easy-Programm ist möglich
aber auch sehr umständlich. Der dafür nötige Progammier- und Kalibrieraufwand ist
aber enorm! Viel einfacher wird die Sache mit dem Integrierten Schaltkreis AD592 von
Analog Devices. Bei diesem IC handelt es sich um eine hochohmige,
temperaturabhängige Konstantstromquelle mit folgenden Vorteilen:
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Der Schaltkreis besitzt eine lineare Temperatur- / Strom-Kennlinie.
Die Länge (Widerstand) der Anschlußleitung zur Meßschaltung hat keinen Einfluß
auf die Meßgenauigkeit
Der Schaltkreis stellt keine besonderen Ansprüche an die Stabilität der
Speisespannung. Wichtig ist nur, das immer mindestens 4V über dem Sensor
abfallen. Die max. Betriebsspannung beträgt 30V.
Der Temperaturmeßbereich erstreckt sich über –55°C bis +105°C mit einem max.
Meßfehler von 3,5°C.
Der Schaltkreis liefert einen Strom, dessen Stärke in Mikroampere der absoluten
Temperatur gemessen in Kelvin entspricht (0°C = 273 Kelvin). Bei 0°C sollte er also 273
µA liefern. Eine Temperatur von -55°C entspricht somit 218 µA und +105°C
entsprechen 378 µA :
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Der AD592 eignet sich somit besonders gut zur Verwendung als präziser
Temperaturfühler für die Moeller easy400 bis easy800!
Die easy800-Analogeingänge haben laut easy800-Handbuch S.323 einen
Eingangswiderstand von 11,2 kΩ. Ein Eingangsstrom von 218 µA (-55°C) bewirkt am
easy800-Analogeingang einen Spannungsabfall von:
U=RxI
= 11200 Ω x 0,000218 A
= 2,44V
Diese 2,44V entsprechen einem easy-Wert von 250. Und 378 µA (105°C) bewirken
einen Spannungsabfall von 4,23V entsprechen 433 easy-Zahlern. Eine
Temperaturänderung von 160°C (-55°C bis 105°C) bewirkt also eine Wertänderung von
183 Zählern (433-250). Somit wird 1°C mit (rechnerisch) 1,14 Bit zwar nicht gut, aber
doch ausreichend gut aufgelöst.
Eine noch bessere Auflösung läßt sich nur noch mit einem Operationsverstärker
erreichen. Bei entsprechender Beschaltung kann hierbei natürlich der gesamte
Meßbereich von 10 V für den benötigten Temperaturbereich aufgelöst werden.
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Um den Analogwert in der easy wieder in einen der Temperatur entsprechenden Wert
umzurechnen kann einfach ein Skalierungsbaustein mit den folgenden Konstanten
verwendet werden: X1 = 250, X2 = 433, Y1 = -55, Y2 = 105.
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To-92 Pinbelegung des AD592 (Ansicht von Unten) :
Möchte man den AD592 als Anlegefühler verwenden, reicht es den Schaltkreis mit den
isolierten Lötstellen ihn in ein weiteres Stück entsprechend dickeren Schrumpfschlauch
einzuschweißen. Der so geschützte Fühler kann dann mit einer Schlauchschelle am
Rohr befestigt werden. Dabei sollte ein Stück Gummi zwischen Schlauchschelle und
Fühler gelegt werden um ihn vor übermäßigem Druck zu schützen.
Der AD592 wird z.Z. (Januar 2006) bei der Fa. Conrad unter der Best.Nr. 174912-27
zum Preis von 8,67 € angeboten.
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