Messung mit PT1000 Ungenau (+- 12°C)

Hallo doriangray,
hast du schon herausgefunden, woher diese Schwankungen kommen? Entweder es liegt an der Schaltung, oder am Anschluss über das lange Kabel. (Also z.B. mal schauen wie hoch die Schwankung ist, wenn der Pi im Keller steht)
Wo genau liegt in deinem Schaltplan die lange Leitung zwischen Keller/Dach, direkt an den Beinchen vom PT1000?
Wie hoch ist der Widerstand, den du in Reihe geschaltet hast? Hast du bedacht, dass dieser sich nicht mit erwärmt?

Gruß
Chris

auf jeden Fall fehlt dem MSP3008 ein Abbklockkondensator für die Versorgung VCC nach VDD
dann wird Vref aus dem PI reccht ungnau mit 3,3V genommen, besser wäre ein externe Vref mit 2,5V (passend umgerechnet)
und lt. dem Fritzing Bild hast du einen 5%er R gewählt, auch da gibt es besseres, 1% oder 0,1% MF mit kleinem TK

mich wundern deine 12% also nicht in Summe.

Da es es sich um ein ratiometrisches System handelt, muss die Spannung nicht so genau sein, da sich ungenaue Spannungen "aufheben". Es muss nur die gleiche Spannung für Ref und den Spannungsteiler verwendet werden. Beispiel: Ein 50% Spannungsteiler liefert immer 512Digit, egal welche Referenzspannung verwendet wird.
Ich würde einen 100nF Kondensator oder mehr zwischen CH0 und GND schalten, um allfällig auf die Leitung aufmodulierte Wechselspannung wegzufiltern.

Guten Abend
Also bevor du irgendwas bestellst würde ich ein paar Sachen ausprobieren :
1. Den Aufbau mit möglichst kurzen Leitungen testen
2. Spannungsteiler nachmessen und die Berechnung anpassen
3. Spannung mit multimeter messen und schauen ob die Schwankungen da auch auftreten
4. Das Datenblatt des wandlers lesen

Danach kann man weiter sehen
Btw ungenaue Spannungen heben sich nicht einfach auf... Einfach mal kurz dran denken das auch die Digitalisierung zeit braucht in der sich die Spannungen längst geändert haben können und auch noch unterschiedlich aufgrund verschiedenster Faktoren, wie Bsp. die induktiven bzw. Kapazitiven Leitungsanteile

Viel Erfolg

Kobold254

Quote from VeryPrivat

Da es es sich um ein ratiometrisches System handelt, muss die Spannung nicht so genau sein

wenn er den Teiler nur als Verhältnis zum 1k berechnet hast du Recht, wenn er aber eine echte Spannungsmessung macht und das zu Vref ins Verhältnis setzt braucht er eine genaue Vref.

Quote from VeryPrivat

Ich würde einen 100nF Kondensator oder mehr zwischen CH0 und GND schalten

Quote from doriangray

jar:...Das mit dem Kondensator schlägt ja auch VeryPrivat vor

du solltest anfangen genauer zu lesen

Abblockkondensator am VCC != Kondensator an ADC Eingang (-> Filter)

Der Widerstand mit der Toleranz von 5% kann die Schwankungen nicht auslösen. Die 5% besagen nur, dass der Widerstand des Bauteils um bis zu 5% vom aufgedruckten Wert abweichen kann (Anliefertoleranz), nicht, dass er um diesen relativen Wert schwankt. Schwankungen im Widerstand wären evtl. durch Temperaturdifferenz möglich, allerdings ist der Temperaturkoeffizient unter normalen Bedingungen beinahe zu vernachlässigen.
Wenn du aber überlegst, wie gering die Widerstandsänderung des PT1000 pro Grad ist, dann ist die Bemerkung von jar über die Referenzspannung die entscheidende. Also die muß genau sein oder Du nimmst einen ADC mit integrierter stabilisierter Referenzspannung.

Quote from raspiprojekt

Der Widerstand mit der Toleranz von 5% kann die Schwankungen nicht auslösen.

wer hat das behauptet?

er hat 12% Fehler und die können natürlich teilweise auch aus der falschen Berechnung mit einem bis zu 5% statischen Fehler aus dem R kommen.

Angenommen der R hätte 5% Fehler und wäre echt an der Grenze so könnte er die 12% Fehler um 4,9% nur durch den R drücken

Er hat +-12° Schwankungen, nicht einen 12%igen Fehler. Wenn es am Widerstand liegen würde hätte er eine Abweichung in eine Richtung. Für mich stellt sich eher die Frage, ob es wirklich ratiometrisch ist. Richtig ist, die Referenzspannung ist scheinbar gleich der Spannung am Spannungsteiler. Wäre zu klären, was der MCP mit der Referenzspannung macht (klar er referenziert) und wie sich dann die Leitungen auf den Spannungsteiler auswirken.

Quote from raspiprojekt

Er hat +-12° Schwankungen

OK ich habs falsch gelesen

aber +-12°C sagt mir jetzt nix ohne Bezugsgröße und wie ermittelt.

Meine Dipl.Arbeit war ja Regelung eine Widerstandsofen mit 40kW

Der gekaufte Regler hatte Schwankungen von +-80K im Bereich um 1000°C

Mein 2-Punkt Regler per Compi schaffte dann +-5K

Aber klar ist je nach Messstelle können erhebliche Abweichungen auftreten.

Um zum TO mehr sagen zu können ist mir die Beschreibung etwas zu dünne oder ich müsste noch mal gründlicher lesen.

Quote from doriangray

Hat jemand die Zündende Idee für mich, wie ich die Schwankungen kleiner bekommen kann?

viel integrieren!

einfach über die Zeit x z.B. 1 Minute deine Messwerte addieren und / Anzahl der Messwerte dividieren

Du brauchst ja keine Sekundenüberwachung von der Abgastemperatur

Wenn man zusätzlich zum Durchschnitt noch die Standardverteilung und Varianz* einbezieht , könnte man sogar noch genauer werden. Darüber, und im speziellen über die Diskriminanz - und Varianzanalyse habe ich z.B. meine Diplomarbeit geschrieben.

*ist aus der Statistik und bedeutet ganz ganz grob gesagt, dass man die Messwerte aus der Menge aussortiert, die nicht sein können, also bei 50 Werten pro Sekunde um 121°C, die vielleicht sogar vorher stetig gefallen sind, kann z.B. ein Wert dazwischen von 133°C nicht passen. Dazu müssen natürlich genug Werte vorhanden sein und auch die Reaktionszeit des Sensors berücksichtigt werden.

Quote from raspiprojekt

Wenn man zusätzlich zum Durchschnitt noch die Standardverteilung und Varianz* einbezieht , könnte man sogar noch genauer werden. Darüber, und im speziellen über die Diskriminanz - und Varianzanalyse habe ich z.B. meine Diplomarbeit geschrieben.

na siehste, wir verstehen uns doch

klar das man obere und untere Ausreisser aus der Kette noch rausschmeissen kann denn Sprünge solcher Art wird es bei so trägen Systemen kaum geben.

Wenn man das AN/AUS vom Brenner kennt kann man sogar dieses berücksichtigen ob ein Wert wahr sein kann oder nicht!

Quote from doriangray

hab das jetzt mal 2 Tage so lauffen lassen! Ich glaub ich lass das so! Die Mittelwertbildung passt, paar kleine Ausreisser aber nichts tragisches
Vielen Dank für eure hilfe , eure Zeit und eure Bemühungen!

gerne doch, übrigens soweit ich Brenner kenne arbeiten die immer in Schüben oder nenne es Brennerstöße von daher wundert mich die ungemittelte Schwankung nicht wirklich, wenns jetzt passt scheint es keine elektrische Einstreuung zu sein.

Hallöchen,

ist vielleicht schon etwas spät, um über den vorliegenden Fall noch einzufließen, dennoch... Ausreißer, Ausreißereliminierung, Mittelwertfilter und Co...

Da komme ich doch glatt wieder in's Grübeln. Zunächst stellt sich die Frage, woher der Ausreißer stammt. Numerisch bedingte Ausreißer (z.B. durch Signalclipping oder Überlauf), sollte man nicht mit Mittelwertfiltern "dämpfen". Insbesondere der (algorithmisch "billige") gleitende Mittelwertfilter baut "Spikes" im Signal theoretisch nie ab. Da wäre der "normale Mittelwertfilter" schon besser. Geht man diesen statistisch per Ausreißerverfahren (Grubbs, Shapiro & Wilk...) zu Werke, dann bedeutet das i.d.R. viel Rechenaufwand, will man es online machen. Billiger ist da der Medianfilter, welche die letzten n Meßwerte sortiert und dann das Mittelelement wählt (n ist dabei idealerweise ungerade). Dennoch kommt man streng genommen nicht umhin, ein Verständnis für die Art der Störungen überhaupt zu gewinnen. Gemein ist allen Verfahren, daß sie mit einer gewissen Abtastrate beim Samplen zu Werke gehen. Und diese ist eben nicht unabhängig von der (primären) Störgröße. Das gilt für jedewede Art von Filterung.

Hierzu ein Beispiel. In einem meiner Projekte mit dem Hubo (oder hier) ging es darum, die Drehzahl einer Turbine mit angeschlossenem 60kW Generator zu messen. Die einfachste Art der Signalerfassung war dabei der MCP3208 AD-Wandler. Der Hubo besitzt einen Tiefpaß 1. Ordnung mit 30kHz zur Unterdrückung von Störungen durch Netzteile vor seinen AD-Eingängen. Um nun ein Bild der Störungen zu erhalten, die unterhalb dieses Bereiches lagen, tastete ich das Signal der Sensorleitung (das waren etwa 15m Kabel) zunächst (mit 8,8kHz) ab. Das folgende Bild zeigt die Signalverläufe.

Die zwei linken Diagramme zeigen symmetrische Störungen im Bereich von +-3 Digit (bei 2,5V/12 Bit = +-1,8mV). Nun fragt man sich, woher diese wohl rühren. Diese Frage läßt sich einfacher beantworten, wenn man die Daten einer Fouriertransformation unterzieht. Im rechten oberen Diagramm sieht man den Frequenzbereich von 0-4,4kHz (Shannon). Man erkennt vornehmlich Störungen im unteren Frequenzband bis etwa 100Hz. Hineingezoomed zeigt sich einen Peak bei 49,2Hz mit einer Amplitude von etwa 0,7 Digit. Anmerkung - auflösungsbedingt ergeben sich keine ganzen 50Hz, welche der Netzfrequenz entsprechen würden; daher lediglich 49,2Hz. Will man also wirksam filtern, dann benötigt man einen (Tiefpaß-) Filter für 50Hz. Es zeigt sich somit, daß es keinen Sinn ergibt, 30 Meßwerte mit einer Frequenz von 9kHz (zu schnell) zu mitteln. Allenfalls würde man dabei die Flanke (also ein Teilstück) der 50Hz Netzstörung erfassen. 4 Meßwerte a 200Hz gemittelt umfassen die Störung besser und sind weniger rechenaufwändig.
Zur Erfassung der Drehzahl im vorliegenden Projekt war die Netzstörung zwar nebensächlich, jedoch zeigen die Meßwerte recht deutlich, daß ein Filter von seiner Art und der Parametrierung zum Signal passen muß.

Schöne Grüße

schnasseldag

Hallo zusammen,

ich glaube hier kommt noch etawas ganz anderes hinzu.

Bei der Verbrennung dient der Sauerstoff der Luft als Oxidationsmittel (damit das organische / fossile Material verbrennen kann. Der Luftstrom der eingeströmten Luft ist ganz sicher nihct konstant. Mal strömt mehr Luft ein. Mal weniger. Mal wird weniger Sauerstoff in den Verbrennungsprozess eingebunden. Mal weniger. Wenn sehr viel Sauerstoff die Verbrennung unterstützt, sind die Verbrennuingsgase heißer. Sonst - wenn weniger verbrannt wird - entstehen weniger heiße Verbrennungsgase, die durch die ungenutzte Luft abgekühlt werden.

Somit gibt es hier mehrere Parameter, die - wenn in die gleiche Richtung "gedreht" werden - heiße Verbrennungsgase entstehen lassen. Ansonsten sind die Verbrennungsgase kälter.

Und somit schwankt die Temperatur der Verbrennungsgase meines Erachtens so extrem, dass +/- 12 °C Schwankungsbreite für mein Gefühl schon recht wenig ist - wenn man bedenkt, dass die Glut von Holz / Kohle etc. rund 800 °C heiß sein dürfte. Und entsprechende auch die Verbrennungsgase durch deutlich wechselnde Luftmengen mit großer Streuung abgekühlt wird.

Die Elektronik ist das Eine - die sollte eine konstante Messgröße ohne Zittern im kleinsten Bit erfassen. Aber genauso sollte die Elketronik auch empfindlich auf schwankende Messgrößen reagieren. Die Messgrößen variieren hier - wie gerade gezeigt. Somit sollten die Werte so geniommen werden wie sie erfasst werden.

Der Rest ist Statistik. Ich denke, es ist legitim, ganz offensichtliche Ausreißer herauszunehmen (obwohl ich das bei den Messsystemfähigkeitsanalysen nie gemacht habe).

Beste Grüße

Andreas

Hallo Andreas,

Quote from Andreas

ich glaube hier kommt noch etawas ganz anderes hinzu.

ja, da hast Du wohl mehr als Recht. Leider hat der TE keine allzu genauen Angaben zum Ort und auch nicht zur Art und Weise der Temperaturmessung (z.B. der Konstanz der Betriebsparameter) gemacht. Wenn ich mir die 200°C Abgastemperatur an der Meßstelle des Kaminfegers vorstelle, dann glaube ich fast nicht, daß damit noch der gesetzlich erlaubte feuerungstechnische Wirkungsgrad einzuhalten wäre. Mindestens müßte es sich aber um eine sehr alte Anlage mit schlecht ziehendem Schornstein handeln. Mein alter atmosphärischer Brenner erzeugte bei stark erhöhter Flamme etwa 160°C in der Mitte des Abgasrohres. Am Rand gemessen ergeben sich leicht 15°C weniger (soviel zum Thema der Wichtigkeit des Ortes der Messung und der Streuung der Meßwerte).

Damit zeigt sich, daß der Kaminfeger es durchaus in der Hand hat, eine Anlage durchfallen zu lassen oder auch nicht. Bekannlicherweise errechnet sich dessen "feuerungstechnischer Wirkungsgrad" nach der Siegertschen Formel. In sie fließen ein:
a.) Temperaturdifferenz von angesaugtem (Umgebungsluft) und ausgestoßenem (Verbrennungsgase inkl. Wasserdampf) Gas sowie
b.) der CO2 bzw. O2 Gehalt.

Bei a.) gilt - je kleiner, je besser, bei b.) gilt je mehr CO2, desto besser (analog - je weniger O2, um so besser).

Mit der Platzierung der beiden Temperatursensoren kann der Schornsteinfeger schon mal 1% Wirkungsgrad herauskitzeln. Durch einen schlecht ziehenden Schornstein steigt zwar die Abgastemperatur (schlecht), jedoch steigt der CO2-Gehalt (gut) überproportional an, womit sich ein "angeblich" besserer Wirkungsgrad ergibt. Macht dann nochmals 1% Verbesserung. Man kann das künstlich erreichen, wenn man die Reinigungsöffnung im Schornstein unter der Abgasrohreinführung öffnet. Dreht man nun die Flamme des Brenners noch höher, dann erreicht man den gleichen Effekt. In der Summe ergab das bei meiner alten Heizung glatte 3% Verbesserung des "Kaminfegerwertes".

Daran kann man erkennen, daß die ganze Abgasmesserei extrem mit Vorsicht zu genießen ist!!!

Im Anhang (wie immer) die Meßwerte

• Auf Seite 1 die Meßwerte zur Untermauerung des oben Gesagten.
• Seite 2 erlaubt das Nachrechnen der letzten Kaminfegerbescheinigung zum feuerungstechnischen Wirkungsgrad (Eingabe der beiden Temperaturen sowie entweder des O2- oder CO2-Gehaltes).

Schöne Grüße

schnasseldag

Abgasverlust in Abhängigkeit von Betriebswerten.zip

Hallo Schnasseldag,

Quote from schnasseldag

Hallo Andreas,

ja, da hast Du wohl mehr als Recht. Leider hat der TE keine allzu genauen Angaben zum Ort und auch nicht zur Art und Weise der Temperaturmessung
(z.B. der Konstanz der Betriebsparameter) gemacht.

[SOWAS_VON_OT]
Ich hatte mal drei Blockkalibratoren (im Prinzip ein Ofen mit einem Nutzvolumen von wenigen cm³, in dem die Temperatur sehr konstant gehalten wird) in die Qualitätssicherungsprüfung eines medizintechnischen Betriebes einführen müssen. Damit sollten Schmerzelektroden untersucht werden, ob sie die eingestellte Temperatur auch erkennen. Die Qualifizierung sah dann auch eine Messmittelfähigkeitsanalyse vor. Die Arbeitstemperaturen waren mit 37 und 80 °C festgelegt.

Der Hersteller garantierte 0,5 °C Genauigkeit. Bei meinen Qualifizierungmessungen hatte ich festgestellt, dass in der "Röhre" ein Temperaturprofil bestand. Schiebe ich die Schmerzelektrode bis auf Anschlag hinein, kann ich eine Temperatur X messen. Ziehe ich die Schmerzelektrode millimeterweise hinaus, steigt die Temperatur merklich an. An einer bestimmten Position ist die Temperatur die gleiche wie "auf Anschlag" und sinkt bis zur Öffnung logischerweise auf außerhalb der Toleranz (+/- 2 °C).

Der Blockkalibrator kam frisch vom Kalibrierlabor und hat so weit bestanden - aber nicht so, dass man hoffnungsvoll an eine Messmittelfähigkeitsqnalyse gehen könnte.

Interessehalber habe ich mal ausgerechnet, in welchem Bereich meine Messwerte schwanken dürfen, damit die Messmittelfähigkeit erreicht wird. Die Werte habe ich jetzt nicht mehr im Kopf. Aber irgendwie durften von 30 Meswerten 28 bei 37,0 und zwei davon um 0,1 °C abweichen. Schlechte Aussichten - erstmal.

Was habe ich getan? Erstmal den Blockkalibrator auseinandergenommen. Da war so ein Schräubchen. An dem habe ich gedreht und festgestellt, dass dieses die Anzeige beeinflusst. Also habe ich am Schräubchen gedreht, bis auf der Anzeige die eingestellte Temperatur von 37,0 bzw. 80,0 °C stand und sich ums Verrecken nochmal auch nicht mehr geändert hat. Parallel dazu hat ein anderes Messystem die Temperatur der Schmerzelektrode gemessen. Auf zwei Nachkommastellen genau. Frisch kalibriert und Abweichung bei rund 0,02 °C oder so.
So drehte ich am Schräubchen, bis alle Temperaturen identisch waren und im Verlauf von Minuten seitens des Blockkalibrators auch nicht mehr nachgeregelt wurden.

Das habe ich einmal für 37 und einmal für 80 °C gemacht und eine Stellung des Schräubchen gefunden, bei dem die Abweichungen für beide Arbeitstemperaturen identisch und möglichst gering waren. Das dauerte dann so die eine und die andere(n) Stunde(n).

Dann habe ich 30 Messungen bei beiden Arbeitstemperaturen durchgeführt. Schmerzelektrode auf Anschlag, warten bis zur Temperaturkonstanz = Messwert, Messelektroden raus, 1 Minute warten ... 29 mal wiederholt...

Ach ja, 30 mal 37,0 °C und 28 mal 80,0 °C und 1 mal 80,1 °C und 1 mal 79,9 °C. Rumgerechnet, super Messmittelfähigkeit!
Dann den Praktikanten geschnappt, der gerade da war. Ein Blatt Papier in die Hand gedrückt und gesagt, was er machen soll. 'Ne Stunde später war der Zettel mit 60 Messwerten und Uhrzeiten vollgeschrieben. Rumgerechnet, super Messmittelfähigkeit!

Dann ein Mädel gegriffen, die später im Betrieb in der QS diese Messungen durchführen soll. Sie bekam auch einen Zettel und eine Anweisung, was sie machen soll. Von ihr habe ich auch 'ne Stunde später einen vollgeschriebenen Zettel bekommen. Rumgerechnet, super Messmittelfähigkeit!

Dann habe ich versucht herauszufinden, ob es einen "Werkereinfluss" bei der Messung gibt. Nö, gab keinen. Jeder beteiligte Depp misst immer die gleiche Temperatur (wenn er die Schmerzelektrode auf Anschlag positioniert).

Das hat so richtig Spaß gemacht, die nachfolgenden Dokumente zu erstellen, um ein tolles Messsystem in die Produktion einzuführen.

Die Sache hatte übrigens noch ein Nachspiel. Ein halbes Jahr später kam der erste Blockkalibrator wieder zur Kalibrierung. An dem Ergebnis war ich so interessiert wie selten zuvor (da war ja so ein Schräubchen). Die Prüfmittelbeauftragte kam zu mir und fragte mich, wie ich mir denn das Ergebnis erklären würde. Ich fragte "Bestanden oder arg durchgefallen?". "Bestanden schon - aber so viel besser als letztes Jahr. Praktisch keine messbare Abweichung."

Der Praktikant war noch da. Zwei grinsten. Ich habe der Prüfmittelbeauftragten die Sache mit dem Schräubchen erklärt. Drei grinsten.

Dann waren da ja noch zwei Blockkalibratoren. Die hatten auch so ein Schräubchen, das man erreichen konnte, wenn das Gehäuse abgeschraubt wurde. Ein paar Stunden später standen die wieder in der QS. Bei der nächsten Kalibrierung geschah wieder Wundersames. Der Praktikant war nicht mehr da. So grinste ich mit der Prüfmittelbeauftragten zusammen um die Wette.
[/SOWAS_VON_OT]

Ist also schon wichtig, WO WIE WOMIT man misst - sonst ist alles Mist. Nur: WER misst, sollte keinen Einfluss haben.

Beste Grüße

Andreas