www.elektron.si

[Tim88]

Prosim za pomoč

Izdelujem si temperaturno stikalo z omenjenim senzorjem. Zanimala me je njegova upornost pri 10, 15, 20, 25 in 30 stopinj celzija. Upornosti sem preračunal po enačbi iz info. lista proizvajalca, katera se glasi:

Rt = R25 x ( 1 + alfa x delta Ta + beta x delta Ta na kvadrat)

Gornja enačba in pojasnila: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/infineon/1-kt.pdf

Zanima me za delta Ta (sprememba temperature ambienta).
Če sem hotel vedeti upornost senzorja pri recimo 30 stopinjah, sem v Ta vstavil razliko temperature ambienta in 25 stopinj celzija (to je 5). Delta pomeni spremembo in ker je 25 stopinj osnova, se ta sprememba verjetno računa na tej podlagi.
S tem, da sem pazil, če sem računal npr. za 15 stopinj -sem vstavil -10 stopinj...
Ali sem v zmoti?

Tu podajam še vrednosti katere sem izračunal:

Rt (10) = 1790 E
Rt (15) = 1864,7 E
Rt (20) = 1941 E
Rt (25) = 2020 E
Rt (30) = 2100 E

Upam, da sem razumljivo napisal...

Zatem pa sem preračunal še delilnik napetosti. (+10V na upor, iz upora na senzor in minus). Napajalna napetost je 10V. Skozenj naj bi tekel tok okoli 500uA (odvisno od R senzorja), s tem podatkom pride R1 18k.
Opazil pa sem problem. Napetost delilnika glede na spreminjanje temperature narašča ali pada v milivoltih (majhne spremembe). Zato bi prišel prav kakšen ojačevalnik, ki prinaša naslednji problem o katerem sem veliko bral: Spreminjanje ojačevalnega faktorja tranzistorja, ki je odvisno od temperature ambienta in toka, ki teče skozenj, zaradi katerega se greje. Nič novega. Če se ne izvede temperaturna kompenzacija tranzistorja, bi torej izhodna napetost ojačevalnika precej nihala oz. odstopala od zaželjene in stikalo nebi delovalo pravilno. Obstaja kar nekaj primerov kompenzacij-z diodo, uporom, diferencialnim ojačevalnikom itd. Katera rešitev bi bila tu najprimernejša oz. karseda najbolj točna?

Tu so še napetosti delilnika, ki sem jih ročno preračunal ter nato preizkusil še z programom. Napajanje (Un) = 10V, R1 = 18k. Napisal bom napetosti za posamezne temperature omenjene zgoraj:

10 celzija = 904,5 mV (R1 = 18k, Rt = 1790E)
15 celzija = 938,7 mV (R1 = 18k, Rt = 1864,7E)
20 celzija = 973,4 mV (R1 = 18k, Rt = 1941E)
25 celzija = 1,009 V (R1 = 18k, Rt = 2020E)
30 celzija = 1,044 V (R1 = 18k, Rt = 2100E)

To stikalo bo bilo zgrajeno na osnovi OP. En vhod bi bil napeljan na delilnik s senzorjem, drugi pa na delilnik s trimerjem (za nastavitev vklopa oz. izklopa stikala) z omejitvenima uporoma.

[reber]

Preračunane vrednosti lahko dejansko preveriš s poskusom... rabiš termometer, kocko aluminija z luknjami (kamor vtakneš senzor in termometer), ohm-meter, majhen grelček, kocke ledu, ... in začneš s poskusom in meritvami.

Res so razlike v mV majhne, ampak še vedno so to nekje okoli 5mV ali še več na K (kelvin, stopinja C), kar povsem zadostuje za natančno stikalo, vse kar potrebuješ je nekoliko bolj kvaliteten potenciometer.

Če pogledaš kakšne preproste sheme temperaturnih stikal (termostatov) boš videl, da večina njih deluje na majhnih spremembah napetosti na primerjalnem vhodu OP.

Če ne bo šlo za zelo natančen termostat, je več kot dovolj navaden predupor pred senzorjem KTY in seveda OP in primereno izhodno vezje.

Ker karakteristika KTY ni linearna, moraš to upoštevati. Velikokrat je namesto KTY bolje uporabiti LM35 ali LM335 ki sta umerjena na 10mV/K in imata seveda analogni izhod, cena pa je podobna kot KTY serija.

[Tim88]

Klical sem že v trgovino, da bi jih naročil nekaj komadov, pa jim jih je zmanjkalo. Tako, da trenutno le računam in preizkušam z programom.
Izdelal pa bi stikalo, z območjem od 10 do 30 stopinj, za ogrevanje.
Na potenciometru bi imel skalo kar se da točno. Preciznost naj nebi bila tako huda. Brez pretiravanja.
Nelinearnost upoštevam. Torej, ojačevalnik ne bo potreben. Pomeni, da dodam samo še trimer z dvema omejitvenima uporoma (glede na skalo)?
Najprej ga bom preračunal, nato pa preizkusil.
Za preizkus bom potreboval še termometer, ki si ga bom verjetno sam izdelal..kakšen led display...
Za preizkus pa sem si mislil napraviti škatlo, v kateri bi bila namesto grelca žarnica in dva senzorja. Z enim senzorjem bi meril temperaturo, preko drugega pa bi se krmililo gretje. Tako bi ga lahko poleg vašega predloga, na nek način tudi umeril.
Zaradi občutljivosti (naraščanja ali padanja napetosti v mV) bi, kot sem omenil, trimerju dodal dva upora za spodnjo in zgornjo mejo. Med preizkusom s programom sem opazil, da se s tem napetost bolj precizno nastavi, ker je območje napetosti trimerja skrčeno, dolžina uporovne plasti pa seveda enaka, kar pomeni-večja točnost nastavljanja. Edino kar bo tu problem bo preračun za upora, napetost in skalo. (če želim skalo izrisati na matematični in ne preizkuševalni podlagi, kar je težje).
Hvala za odgovor!

Zanima me pa še nekaj precej osnovnega. Na kaj vse vpliva napajalna napetost OP ojačevalnika? Če je njegovo napajanje 10V, tako kot za delilnike bo to v redu, ne? Na izhod bom vezal tranzistor s preduporom, tranzistor bo krmilil rele. Tu bo mogoče problem majhna izh napetost, pri ugasnjenem stikalu, ki bi lahko povzročila odprtje tranzistorja. Izognil se je bom z uporom iz baze proti masi.

PS:Glede senzorja, ki ste ga omenili, ste mi dali misliti. S KTY skala trimerja verjetno ne bo liearna.

Lep pozdrav

[reber]

OP uporabiš tak, ki je namenjen tudi enojnemu napajanju in gre njegov izhod na 0V.
Nizka napajalna napetost ni problem, če boš le uporabil pravi OP, čeprav bi šlo z večino.
Delovalo bo tudi z navadnim OP, ki je namenjen dvojenmu napajanju, le izhod ne gre do 0V ampak nekje do 2V in ne nižje, tako da med izhod OP in bazo tranzistorja dodaš še zener npr 3,3V in seveda predupor in pull down upor na bazo, če bo to NPN tranzistor.
Vsekakor bo najbolj linearna zadeva, če uporabiš že lineariziran element, oziroma temperaturno tipalo, kar LM335 in LM35 zagotovo sta. Ker LM35 dela okoli 0V, bo za navadne OP verjetno boljši LM335, ki dela nekjeokoli 2,73V kar je tudi nekako izraženo v absolutni vrednosti K, ki je nekje okoli 273,16 st K za 0 st C če se ne motim in če je tipalo 10mV/K potem je to ravno to, sicer pa je vse v data-sheet.

[lojzek]

Jaz sem si pa v excelu naredil tabelico za hitri izračun temperature.
Potrebna podatka sta Rn (ki določi tip KTY senzorja) in izmerjena upornost. Temperatura je tako hitreje izračunana.

[Tim88]

Odločil sem se in bom v kratkem naročil nekaj komadov senzorjev LM.
Zanima me, če kdo ve, kako lahko preračunaš od koliko do koliko se bo dala regulirati napetost trimerja, če imaš na vsakem kraju vezan en upor (omejujeta reg. območje)??
To bi lahko eksperimentiral tudi s programom ampak me zanima kako prideš do rešitve matematično?

[Azrael]

[Tim88]

LM335 ne razumem. Na datasheetu izgleda kot stabilizator napetosti z zener diodo. Moti me, ker je vse v kelvinih. Ali ima ptk ali ntk nisem prepričan.
Kaj je s preduporom? Kako se določa njegova upornost. Kako se napetostni stabilizator preračuna vem, samo ne vem, če je to, to. Zanima pa me tudi malce bolj jasna obrazložitev računanja izh. napetosti glede na različne temperature okolja.

[reber]

Če bi natančno prebral data-sheet, bi našel več ali manj vse odgovore. Poleg LM335 obstaja tudi LM35, ki pa ni v K ampak st C

[Tim88]

Naredil sem preprosto vezje z lm 35 in OP speljan na en vhod potenciometer z omejitvenima uporoma pa na drug, problem pa je čisto drugačen. Neglede kaj se s preostalim vezjem dogaja, na izhodu je vedno polna napetost. Probal sem samo z OP in takoj ko sem mu dal napajnje-na izh. polna napetost. Če vhoda nista povezana nikamor-na izh. polna napetost, če sta na masi-na izh. napetost. Kakorkoli obrnem na izh. je napetost. OP je IL741. Poizkusil sem tudi z LM393 in TL 084-na izh. vedno napetost. Na ploščici sem jih prestavljal v sumu, da je kaj narobe z njo, nič bolje.
Napajalna napetost je 10V.
Sicer me pa poleg tega, kaj naj še naredim zanima tudi, če so tako majhne napetosti, kot jih daje LM35 (0-300mV npr.) zadovoljive za delovanje OP?

[Azrael]

Shema ne bi škodila, čeprav po opisu, spominja na OP brez priklopljene mase. Lahko je tudi upor za histerezo hudo premajhen. Možnost kar nekaj.

In še, pri 741 napetost ne izhodu ne gre na nič, bolje rečeno potencial negativnega priključka. Najnižja možna napetost izhoda je približnop za 1.2V večja od potenciala - priključka napajanja 741.

Toliko, če te slučajno bega to. 741 ni rail to rail OP.

300mV je čisto primerna napetost za tak splošen OP.

Pripni shemo, ne bo treba ugibati, ampak se bo lahko svetovalo kako in kaj.

[Tim88]

Upora na izh sta približna. Mislim menjati. Naj povem, da sem komplet celo vezje umaknil od OP. Na ploščici imam sedaj samo OP. Na izh. je napetost. (Imam priklopljeno samo napajanje)

[Azrael]

Za začetek te bega to, da 741 ni rail to rail in za tak OP krmiljenje tranzistorja ni ustrezno rešeno. Dodaj med R5 in bazo Q1 neko lediko.

R4 je nepotreben in na mestu, kjer je ne služi ničemur. Lahko bi bil vezan med bazo in emiterjem Q1.

Za temperaturni senzor tudi nisem prepričan, če je dobro, če deluje brez predupora.

Manjka upor za histerezo, brez njega bo rele ubog.
.
Toliko na hitrico.

[Tim88]

Da. Tisto na izhodu OP ni v redu. Pozabil sem še omeniti, da je rele 6V in zato ima tudi predupor 47E.
Senzor pa se lahko napaja od 4 do 20V, ker je v bistvu int. vezje. Čemu pa služi upor za histerezo in kam se veže?
Vezje bom popravil, da vidim do kam bom prišel in če bo kaj bolje.

[Tim88]

Se opravičujem zaradi BMP. Upam, da bo tako v redu.

Pripenjam novo shemo...malce spremenjena. Ne deluje. Izhod (nogica 6), še vedno okoli 9V, neglede na stanja vhodov.

[Azrael]

S histerezo boš dosegel čist preklop 1/0 in obratno. Tako, kot lahko opaziš pri bojlerju ali likalniku. Ko termostat preklopi, se mora temperatura malo spremeniti, da preklopi nazaj.

To storiš z uporom (za tvoj primer kakšem Mohm) med izhodom OP in njegovim neinvertirajočim (+) vhodom. Manjši upor večja histereza. Wiki

Če tega ne storiš, se bo rele stalno vklapljal in izklapljal, ko se bo temperatura zelo približala nastavljeni. Zelo škodljivo za kontakte in mehaniko releja in v končni fazi tudi za porabnik napajan iz tega releja.

Še to, napetost napajanja mora biti stabilizirana. V nasprotnem se bodo nihanja preko uporovega delilnika in potenciometra prenesla na vhod OP in se bo spreminjala nastavljena vrednost.

Če napajanje ni dobro stabilizirano, priporočam, da med spoj R1 in R2 in maso dodaš zener diodo 5.1V. Upor R1 4.7k, R2 15k ali 12k odvisno kakšen temperaturn obseg bi rad imel.

Ne bi škodoval še dodaten upor med potenciometrom in maso, da omejiš spodnjo mejo in tako lahko koristno uporabiš celoten hod potenciometra, pa tudi v tem primeru bo zelo priporočljiv multi turn potenciometer, saj bo drugače nastavljanje željene vrednosti muka.

[Tim88]

Res hvala za tako obširen odgovor, mi bo zelo koristil. Napajalna napetost 10V je stabilizirana (trenutno s stabiliziranem usmernikom, ki ga koristim za takšne in drugačne podvige), kasneje bom dal kar 7810.
Temperaturno območje stikala rabim od 0*C do 30*C. Senzor LM35 daje na izh: pri 0*C = 0mV, pri 1*C pa 10mV. Torej 30*C je 300mV.
Potenciometer imam pa tudi že omejen 0-300mV (z uporoma R1, R2).
Sedaj se bom pa posvetil tvojim nasvetom. Sporočim rezultate!

[reber]

Operacijski ojačevalnik LM741 ne bo delal v tem vezju, ker tudi vhoda - in + morata biti kar nekje 2V nad potencialom mase. Vzemi LM324, ta pa deluje ali pa kakšen enojni ali dvojni, npr enojni CA3130 ali podobni, ta pa je tudi za enojno napajanje, za kar pa LM741 ni ravno primeren brez prilagoditve, razen če namesto LM35 uporabiš LM335 da delaš na višji napetosti, potem pa lahko uporabiš LM741

[Tim88]

Hvala Reber! Rano to sem vprašal malce prej. Sedaj mi dela. Sicer upora na poz. povratni vezavi še nisem dodal.

Glede histereze pa me zanima, če sem zastopil:
Imam recimo električno peč na termostat (mehanski). Termostat dam na polovico in prižgem peč. Ko se segreje do nastavljene vrednosti, se ugasne. Takoj zatem pa, če obračam gumb, se ne vklopi takoj ampak sem ga moral zasukniti kak centimeter, da se je vklopila. Kapiram?

Vezje pa je trenutno takšnole:

[Tim88]

Shemo sem malce spremenil. Pripel sem jo kar k prejšnji. Stikalo dela kar v redu. Problemov s preklopi releja ni. Mogoče bom moral spreminjati C1 in R9.
Če dam ojačevalnik (z elementi Q1, R4 in R5) stran, torej, da vežem bazni upor R8 direkt na izhod OP, se pojavijo problemi pri preklopih releja (skače).

Ta DC ojačevalnik obrne fazo, zato sem moral obrniti tudi vhoda na OP.

Z ojačevalnikom sem hotel doseči naslednje:

Ker se napetost na vhodih OP spreminja glede na temperaturo zelo počasi, to ni zadostovalo za dovolj hitro odpiranje Q2. S počasnim odpiranjem je tok releja naraščal prepočasi in je v stanju releja, ko je bil tik pred vklopom, povzročal brnenje in zatem skakanje. Z ojačevalcem pa dosežem z majhno spremembo na vhodu veliko na izhodu, kar pa se je očitno izakazalo za dobro.

Skalo imam umerjeno 0-30*C. Naredil pa sem poizkus: preko releja sem vezal nek močnejši upor (grelec), ki sem ga postavil zraven LM35. Ko vezje dam na napetost se rele vklopi upor greje in ko je dovolj segret, se pač izklopi.
Moti pa me, ko temperatura upora pade že precej pod nastavljeno, rele še ne vklopi.mora biti kar večja razlika v temp. da se vklopi. To bi rad še popravil - verjetno zmanjšal histerezo?

[Zaspanc]

Poskusi se kaj naučit tukaj:
http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/194360-as-01-de-Temperatur-Differenz-Schaltung.pdf

ali pa še tu

http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/194883-as-02-de-Temperatur-Schalter_-10_C_bis_100_C.pdf