So kalibrieren Sie einen Temperatursensor

Ich verwende einen LM35-Temperatursensor, der eine Leistung von 10,0 mV / ° C erzeugt. Meine Schaltung kann Temperaturen bis zu 90 ° C verarbeiten

Was kann ich tun, um den LM35-Ausgang zu überprüfen und ihn möglicherweise auf Genauigkeit zu optimieren? Gibt es ungefährliche, leicht zu beschaffende Chemikalien, die unter 100 ° C kochen?

Oder wenn ich gezwungen bin, den Stromkreis zu ändern, um Temperaturen bis zu 100 ° C zu bewältigen, würde es ausreichen, den entsprechend wasserdichten Sensor in eine Pfanne mit kochendem Wasser zu stecken, um ihn zu kalibrieren?

Hinweis

Ich suche keine Genauigkeit von 0,1 ° C, 0,5 reicht aus.

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Alle interessanten Antworten, danke, aber die einfachste Lösung scheint darin zu bestehen, die Schaltung so zu ändern, dass 100 ° C als ausreichend nahe Kalibrierungspunkt möglich sind

Antwort des Physikers voraus:

Bereiten Sie an einem Tag, an dem das Barometer einen Druck von fast 1013 mbar aufweist, eine Schüssel mit (schmelzendem) Eiswasser vor. Stecken Sie Ihren Sensor hinein. Der Messwert, den Sie im Gleichgewicht erhalten, ist Ihr 0C-Messwert.

Bereiten Sie eine Pfanne mit langsam kochendem Wasser vor, auch an einem Tag, an dem das Barometer einen Druck von fast 1013 mbar aufweist. Stecken Sie Ihren Sensor hinein. Der Messwert, den Sie im Gleichgewicht erhalten, ist Ihr 100C-Messwert.

Teilen Sie den dazwischenliegenden Bereich in 100 gleiche Teile.

Das Schöne an dieser Methode ist, dass Sie nicht an Fehler gebunden sind, die beim Kalibrieren des Sensors gemacht wurden, mit dem Sie kalibrieren, oder an Fehler, die beim Kalibrieren des Sensors gemacht wurden, mit dem der Sensor kalibriert wurde, mit dem Sie kalibrieren, oder ... ( usw).

Dies sind wirklich mehrere Fragen in verschiedenen Bereichen, fast keine davon in Bezug auf Elektronik.

Der erste Teil ist Metrologie , das Studium von Messungen und in diesem Fall Genauigkeit. Angesichts der Tatsache, dass der LM35 selbst ziemlich billig ist (ungefähr 0,65 bis 3,00 USD in 1k-Mengen) und nur eine Genauigkeit von 0,5 ° C (bei 25 Grad Celsius) und +/- 1 Grad C an den Extremen der Skala aufweist, ist dies nicht sinnvoll zu viel Geld oder Zeit damit verbringen , seine Genauigkeit zu kalibrieren oder zu verbessern.

Die zweite betrifft die chemische Frage nach (sicheren) Substanzen, deren Siedepunkt (oder Auftaupunkt) unter 90 Grad Celsius liegt. Die einzige Substanz, die für die Kalibrierung des Standard-Platin-Widerstandsthermometers (SPRT) unter ITS-90 verwendet wird, ist der Gallium-Schmelzpunkt (29,7646 ° C) und der Tripelpunkt von reinem Wasser (0,010 ° C). Ich weiß nichts über die Toxizität von Gallium, aber ich gehe davon aus, dass die mangelnde Verfügbarkeit von Gallium diese Bedenken zunichte macht. Wiederum scheint es die Mühe nicht wert zu sein, es gegen etwas anderes als reines Wasser ( entionisiertes / destilliertes Wasser) zu kalibrieren .

Destilliertes / entionisiertes Wasser ist normalerweise in nordamerikanischen und westeuropäischen Lebensmittelgeschäften erhältlich, kombiniert mit Wasser in Flaschen. Dies ist keine analytische Laborqualität, aber anständig genug für viele Experimente im Heimlabor. Ich habe keine Ahnung, ob es weltweit verfügbar ist, aber wenn Wasser in Flaschen verfügbar ist, besteht eine gute Chance, dass es auch verfügbar ist.

Ich würde auch darauf achten, nicht anzunehmen, dass ein Unterschied über den gesamten Temperaturbereich konstant oder sogar linear ist. Zum Beispiel kann SPRT basierend auf den chemischen Eigenschaften verschiedener Elemente über ihren Bereich auf 5 Referenzpunkte kalibriert werden, um die Kalibrierungskurve zu bestimmen.

Ich würde Martin zustimmen , dass der Vergleich mit einem Thermoelement wahrscheinlich der beste kostengünstige und / oder erschwingliche Ansatz ist. Mein einziger anderer Vorschlag ist, den LM35-Sensor mit einem bekanntermaßen guten kalibrierten Thermometer zu vergleichen, das vorzugsweise eine Größenordnung besser ist als der Sensor (dh +/- 0,1 Grad an den Extremen der Skala und +/- 0,05 Grad C bei 25 ° C).

Aufgrund des kombinierten Gasgesetzes müssen Sie auch den Luftdruck berücksichtigen, wenn Sie sich auf ein physikalisches Phänomen (z. B. Schmelzen, Kochen) beziehen, und nicht auf einen relativen Vergleich zweier Instrumente, die zur gleichen Zeit / am gleichen Ort und damit zum gleichen atmosphärischen Druck vorhanden sind. Abhängig von Ihrem Standort kann die Einstellung klein oder groß sein, abhängig von der Höhe Ihres Standorts und dem aktuellen lokalen atmosphärischen Druck und der Temperatur im Vergleich zu den Standardbedingungen für Temperatur und Druck .

Ich entschuldige mich für das, was wahrscheinlich übertrieben erscheint, aber ich möchte nicht, dass Sie (und andere) irregeführt werden, wenn Sie davon ausgehen, dass eine qualitativ hochwertige Kalibrierung / Genauigkeit einfach oder schnell zu erreichen ist.

Hoffentlich hilft dies dabei, die potenziellen Faktoren zu erklären, damit Sie entscheiden können, wie Sie das Problem in Ihrem Fall lösen möchten. Viel Glück.

Kleben Sie ein Thermoelement vom Typ k auf den LM35 und vergleichen Sie das Ergebnis mit dem Messwert auf dem Thermoelementmessgerät. Erwärmen Sie die gesamte Baugruppe langsam in einem Ofen, bis sich der Messwert auf dem Thermoelement-Messgerät stabilisiert. Stellen Sie auch die gesamte Baugruppe in den Kühlschrank, um den Niedrigtemperaturpunkt zu überprüfen.

Während Sie keinen temperaturgesteuerten Ofen benötigen, besteht das Problem darin, dass die thermischen Zeitkonstanten des Thermoelements und des LM35 unterschiedlich sind. Während sich die Temperatur ändert, ist einer vor dem anderen. Das Aufkleben des Thermoelements auf den LM35 hilft, anstatt es in freier Luft herumstochern zu lassen, so dass sie thermisch gekoppelt sind.

Thermoelemente vom Typ K sind billig und weit verbreitet und können für die meisten Zwecke mit angemessener Genauigkeit gelesen werden. Das Messgerät kann bis auf 0,01 ° C anzeigen, dies würde jedoch die Genauigkeit und nicht die Genauigkeit beeinträchtigen und ist daher nur für relative Änderungen verwendbar.

Da alle Temperatursensoren ihre eigene Temperatur messen, beachten Sie, dass sie sich aufgrund ihrer höheren thermischen Masse und der Kopplung an die Leiterplatte langsamer ändern als ein Thermoelement.

1. Wenn Sie eine Mischung aus destilliertem Wasser und Crasched Ice verwenden (viel Eis = fast kein Schwimmen), erhalten Sie relativ leicht 0 ° C mit einer Unsicherheit unter 0,2 ° C (0,005 ° C erreichbar). Setzen Sie den Sensor mindestens 15 cm, besser 20 bis 25 cm (zum Abkühlen des Sensorkabels) ein und mischen Sie die Mischung von Zeit zu Zeit. Warten Sie einige Minuten, bis sich die Messwerte stabilisiert haben.
2. 90 ° C: 50..100 ° C Thermometer mit einer Auflösung von 0,1 Grad / Div oder 0,2 Dev / Div aus dem chemischen Labor ausleihen. Stellen Sie beide Thermometer nahe beieinander, um sie mit heißem Wasser zu füllen. Wasser mit einem Löffel mischen. Sie sollten eine Unsicherheit unter 0,3 Grad haben. Der Siedepunkt von Wasser kann eine ähnliche Genauigkeit ergeben, ist jedoch schwieriger zu erreichen und erfordert, wie von anderen erwähnt, Korrekturen für Höhe und Luftdruck auf Meereshöhe (oder Luftdruck in Ihrem Labor).