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Problem mit Thermoelementen



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07.05.2018, 15:35
Beitrag #1

Klerijan Offline
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Problem mit Thermoelementen
Hallo,

ich hab ein paar Probleme mit der Messung von der Temperatur mit Thermoelementen.

Ich schreib euch mal was und wie ich meine Geräte verbaut habe.

Programm für die Datenauswertung: Signal Express Manager 2015
Für die Datenerfassung verwende ich ein DAQ Modul 9184 mit einem 9212 und 9213 Thermoelement Modul.
Abtastrate beträgt 50Hz (schnelle Erfassung)
Am 9212er Modul hängen Typ N und am 9213er Typ K Elemente

Die Elemente sind an einer Aluplatte alle im Bereich von ca 1m² angeschweißt.
Die Kabellänge beträgt ca. 20m (10 Meter vom Thermoelement und 10 Meter Ausgleichsleitung)

Hier die Signale

   

Gelb Grün Rot Cyan sind Typ N
Purpur Blau und Orange sind Typ K

Nun zu den Problemen

1.) Die Elemente schwingen mit sehr großer Amplitude obwohl sich die Temperatur nicht ändert.

2.) Der Sprung bei 11:45 - entsteht genau dann wen ich die Daten Aufnahme starte.

3.) Typ K und Typ N haben einen Offset.

Ich hab schon die Steckplätze und Kabel getauscht, ohne echte Erkenntnis. Bei manchen Kombinationen tritt zwar weniger Amplitude auf, aber die Schwingung bleibt erhalten.


Falls jemand weiß was ich falsch mache, oder ein paar tipps hätte was ich ändern kann wäre ich euch sehr dankbar.

lg
Klerijan
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08.05.2018, 07:30 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 08.05.2018 07:31 von Lucki.)
Beitrag #2

Lucki Offline
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RE: Problem mit Thermoelementen
Hast Du denn das beachtet:
1. Die Thermoelement-Leitungen sind zwar nicht besonders empfindlich gegen ektrostatische Einstreuungen, aber um so empfindlicher gegen induktive Störungen. D.h die Leitungen sind paarweise zu verdrillen - Abschirmung ist weniger wichtig.

2. Die Differenzeingänge dürfen potentialmäßig nicht in der Luft hängen. D.h. Die Aluminiumplatte, auf der die Elemente angeschweißt sind, ist galvanisch mit der Masse des Messgerätes zu verbinden.
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08.05.2018, 09:03 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 08.05.2018 09:07 von HVo.)
Beitrag #3

HVo Offline
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>3.1 :)
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RE: Problem mit Thermoelementen
Dazu kommt die 50Hz Abtastrate, die nicht mit der Netzfrequenz synchron ist. Da es hier im µV geht, vermute ich auch Schwebungsartefakte ... , wie sieht die Messung aus, wenn langsamer abgetastet wird?

Sind die 50SPS wirklich nötig? Aluplatte hört sich schon mal nach einer thermischen Trägheit >20ms an Smile Wie sieht denn die 'Sprungantwort' bei Bestrahlung mit einem 500W Baustrahler oder Becherglas mit heißem Wasser und nassem Boden aus?

Tschuess
Henrik

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08.05.2018, 10:32 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 08.05.2018 10:35 von Lucki.)
Beitrag #4

Lucki Offline
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RE: Problem mit Thermoelementen
Zur Beseitigung von Netzstörungen:
Als darzustellende Abtastrate die Netz-Periodendauer oder ein ganzzahliges Vielfaches verwenden. Intern aber ein ganzzahliges Vielfaches davon als Abtastrate verwenden, und dann über die Zeitdauer der darzustellenden Abtastrate mitteln.

Beispiel: Gewünschte Abtastrate 100ms. (=5 Perioden 50Hz, 6 Perioden 60Hz). Intern mit 1 ms abtasten, immer 100 Werte aus dem Puffer lesen, Mittelwert bilden und nur diesen Mittelwert auf das Signalverlaufsdiagramm geben.
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09.05.2018, 13:08
Beitrag #5

Klerijan Offline
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RE: Problem mit Thermoelementen
Hallo,

Danke für die Antworten.

Ich muss jetzt leider etwas blöd nachfragen, aber was genau meinst du mit "galvanisch" verbinden, bzw. wie kann man das praktisch realisieren?

Bei der Messung werden hohe Abkühlgradienten aufgenommen, von daher brauche ich eine möglichst hohe Abtastrate.

Danke
lg
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09.05.2018, 14:15 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 09.05.2018 14:16 von HVo.)
Beitrag #6

HVo Offline
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>3.1 :)
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RE: Problem mit Thermoelementen
Sind die TC an den Messpunkten leitend angeschweißt? (Galvanisch verbunden?)
Ist der COM Anschluß der 9213 auch mit der Aluplatte leitend verbunden?
Bei 20m nicht am Querschnitt sparen und keine Loop mit den TC bauen.

Jede Fläche zwischen zwei Adern ist eine Spule, die magnetische Störungen einfängt. Daher auch der Rat, jeweils paarweise zu verdrillen.

Da bei Termoelementmessungen die Temperatur der 'Coldjunction' spricht an der 9213 auch in die Messung eingeht, kann es dort zu Temperaturgradienten kommen? (Sonne ?)

Je nach Güte der TE- und Ausgleichsleitung können Temperaturgradienten (aber auch mechanische Einflüsse) über 20m gerne mal +-2K bringen. Beliebte Fehlerquelle ist auch eine Temperaturschankung an der nicht astreinen Verbindungstelle zu den Ausgleichsleitungen.

Tests:

Drei TC Eingänge (Aussen und in der Mitte) mit einem kurzen Stück Cu-Litze kurzschließen. Diese sollten dann die Temperatur der Vergleichsstelle anzeigen.

Ist der Übergang zur Ausgleichsleitung gesteckt? Eine Ausgleichsleitung mal Kurzschließen und die Temperatur anschauen.

Mal ohne Ausgleichsleitung 10m näher messen, und die USB 10m verlängern? (Bei Gutem USB-Kabel möglich, wenn auch ausserhalb der Spec)

Kenne Deinen Feind: Mal einen Kanal so schnell wie möglich auslesen und die Einzelwerte anschauen. Schön wäre ein Scope mit 10µ/Div, aber die sind selten. Ich würde ja ein TC über 100nF entkoppelt an den MIC einer Soundkarte anschließen und mit Spectrum Lab oder LabVIEW oder Audacity mal schauen was da an AC so drauf ist.

Ich kenn ja dein Programm zur Erfassung nicht, aber wenn der Sprung beim Einschalten des Dataloggings zu einer kleinen Verzögerung geführt hat, bedeutet das eine andere Phasenlage zur Netzfrequenz und könnte eine Erklährung sein.

Tschuess
Henrik

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09.05.2018, 17:46 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 11.06.2018 18:31 von Lucki.)
Beitrag #7

Lucki Offline
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RE: Problem mit Thermoelementen
(09.05.2018 13:08 )Klerijan schrieb:  aber was genau meinst du mit "galvanisch" verbinden, bzw. wie kann man das praktisch realisieren?

Die Metallplatte sollte mit einem extra Draht mit dem Eingang "COM" des Thermoelement-Moduls verbunden werden
Zitat:Bei der Messung werden hohe Abkühlgradienten aufgenommen, von daher brauche ich eine möglichst hohe Abtastrate.
Habe mal in der Spezifikation des 9213 nachgeschaut. Die max. Abtastrate ist 75S/s. Deine Abtastrate ist 50S/s. Die von mir vorgeschlagene Vervielfachung der Abtastrate mit anschließender Mittelwertbildung entfällt daher. Konzentriere Dich also auf die galvanische Verbindung und das Verdrillen der Messleitungen. Dann wird alles gut...
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14.05.2018, 14:44
Beitrag #8

Klerijan Offline
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RE: Problem mit Thermoelementen
Alles klar werde ich machen,
Ich kann mir das ganze leider erst nächste Woche ansehen aber schon jetzt mal ein großes Dankeschön Smile
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11.06.2018, 12:09
Beitrag #9

Klerijan Offline
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RE: Problem mit Thermoelementen
Hallo

Ist zwar schon eine Weile her aber ich wollte mich nochmals melden.
Hab ein paar Sachen ausprobiert (Danke für die zahlreichen Tipps) und schlussendlich etwas gefunden.

Es verlief ein 230V Stromkabel ca. 2 Meter parallel zu den Thermoelement Leitungen, das Kabel war leider etwas versteckt.
Dadurch entstanden die großen Schwingungen.

lg
Richard
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