Kann ich die Genauigkeit von LM35-Temperatursensoren verbessern, indem ich mehrere Sensoren mittle?

Kann ich einen Supersensor erstellen, indem ich die Messwerte mehrerer LM35-Sensoren mittle? Wäre dies nicht genauer, weil ich die systematische Abweichung in den einzelnen Sensoren herausmitteln würde? Wäre es nicht auch genauer, weil jedes Geräusch gedämpft / gemittelt wird?

Das scheint fast zu schön, um wahr zu sein. Ich meine, diese Dinge sind wirklich billig, was Sensoren angeht. Was hindert mich also daran, etwa 10 davon zu kaufen und mit dieser Methode einen supergenauen Temperatursensor herzustellen?

Sie können keine höhere Genauigkeit garantieren, aber möglicherweise ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis erzielen.

Stellen Sie sich vor, alle Sensoren wären um den in den technischen Daten angegebenen Betrag ausgeschaltet. Eine Mittelung würde keine bessere Genauigkeit ergeben. Wenn Sie eine einigermaßen große Anzahl dieser Sensoren hätten und sie eine zufällige Fehlerverteilung innerhalb ihres zulässigen Fehlerbandes hätten, würden Sie durch Mitteln eine bessere Genauigkeit erzielen. Das Problem ist jedoch, dass Sie nicht wissen können, ob Sie den ersten oder den zweiten Fall haben. Wenn alle Einheiten aus demselben Produktionslos stammen, werden ihre Fehler wahrscheinlich nicht zufällig verteilt.

Das Geräusch wird jedoch leiser. Jeder Sensor fügt seinem Messwert etwas Rauschen hinzu. Dies hängt nicht mit dem Rauschen der anderen Sensoren zusammen, sodass die Mittelwertbildung das Rauschen verringert. Dies gilt natürlich nicht für Rauschen, das von außerhalb des gesamten Systems kommt, da dies korreliert und durch Mittelung der Messwerte für mehrere Sensoren nicht verringert wird.

Beachten Sie, dass es mehr als einen Weg zum "Durchschnitt" gibt. Sie möchten den Durchschnitt über mehrere Sensoren berechnen, um das Rauschen zu reduzieren. Da dieses Rauschen jedoch im Wesentlichen zufällig ist, können Sie zwischen mehreren Messwerten desselben Sensors, die zu unterschiedlichen Zeiten erfasst wurden, genau so gut einen Mittelwert bilden. Im allgemeineren Fall ist dies eine echte Tiefpassfilterung. Da sich die Temperaturen langsam ändern, verringert eine aggressive Tiefpassfilterung des Ausgangs eines Temperatursensors das Rauschen. Wenn Sie dies im Frequenzraum betrachten, wissen Sie, dass sich die Temperatur langsam ändert, sodass hochfrequente Komponenten Rauschen sind und sicher gedämpft werden können.

Ja, die Verwendung mehrerer Sensoren kann zu einer durchschnittlichen Temperatur führen. Wie genau diese Temperatur ist, ist noch fraglich.

Wenn 50% der Sensoren über der tatsächlichen Temperatur und 50% unter der tatsächlichen Temperatur liegen, erhalten Sie die tatsächliche Temperatur (oder so gut wie). Wenn 75% über und 25% unter liegen, wird die Temperatur als höher als sie ist abgelesen.

Für die Genauigkeit benötigen Sie eine Referenz zum Testen der Sensoren, um die tatsächliche Temperatur zu ermitteln - normalerweise eine bekannte Temperatur zum Kalibrieren des Sensors.

Bei der Rauschunterdrückung können Sie genau dasselbe mit einem Sensor tun und ihn mehrere Male abtasten und die Ergebnisse mitteln.

Wenn die Fehler zufällig wären, könnten Sie für 10 Sensoren eine Verbesserung um den Faktor 3 erwarten (die Quadratwurzel von 10). Es ist jedoch wahrscheinlich, dass es systematische Fehler gibt, die nicht rückgängig gemacht werden können.

• Warum wollen Sie überhaupt eine bessere Präzision als 0,5 ° C?

• Welche Temperatur möchten Sie messen? Wenn Sie zehn Sensoren haben, befinden sich diese nicht alle am selben Ort. Meistens ist es besser, eine höhere Präzision zu erhalten.

• Haben Sie sogar Platz für 10 Sensoren?

Es ist eine gute Idee, mehrere Messungen an einem Sensor durchzuführen.

Sie sprechen von "systematischer Voreingenommenheit". Wenn wir die allgemein vernünftige Annahme treffen, dass die Messwerte der Sensoren einen Mittelwert und eine Standardabweichung aufweisen, sollte die Standardabweichung mit zunehmender Stichprobengröße (Anzahl der Sensoren) abnehmen.

Wenn Sie jedoch mehrere Messwerte vom selben Sensor ablesen, sollte auch die Standardabweichung der Messwerte verringert werden.

Nehmen wir für den Durchschnitt an, dass bei einer genauen Temperatur von 80 ° C Sensor 1 79 ° C, Sensor 2 80 ° C und Sensor 3 81 ° C anzeigen könnte. In diesem Fall ergibt die Mittelung der Messwerte eine Antwort von 80 ° C, während von den 3 einzelnen Sensoren nur einer den richtigen Wert hatte. Angenommen, Sensor 1 zeigt immer 1C niedrig an, während Sensor 3 immer 1C hoch anzeigt. Wenn Sie dies durch Vergleich mit einer genauen Quelle feststellen könnten, könnten Sie diesen 1C-Tiefstand für Sensor 1 bei der Software-Nachkonvertierung korrigieren.

Wie würden Sie in der Praxis mehrere Sensoren so montieren, dass sie alle genau den gleichen Punkt berühren, an dem Sie die Temperatur messen möchten? Für hochgenaue Messwerte kann bereits ein geringer Abstand zwischen den Sensoren bedeuten, dass sie unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt waren. In diesem Fall würde eine Mittelung der Messwerte keine nützlichen Daten über die Temperatur an einem bestimmten Punkt liefern, sondern nur den Durchschnitt über einen bestimmten Raum. Art wie die Montage von 4 Thermometern auf jeder Seite Ihres Hauses; Es ist sehr wahrscheinlich, dass die auf der Sonnenseite eine andere Temperatur hat als die auf der Schattenseite.

Nur um wählerisch zu sein und 2 Cent zu dieser Frage hinzuzufügen: wenn Sie wählerische Antworten nicht mögen mögen, lesen Sie diese nicht einmal, sonst wollen Sie mich umbringen.

Da alle Sensoren eine gewisse interne Vorspannung aufweisen, werden Sie niemals sehr genau sein .

Wenn Sie einen Sensor haben und dessen Vorspannung kennen, können Sie dessen Messwerte kompensieren und die tatsächliche Temperatur ermitteln. Und Sie werden auf seine Eigenschaften beschränkt sein (Beispiel: wenn es in seinen Messwerten linear ist, wenn sich die Temperatur ändert, oder wenn die Fehler nicht linear sind ... wenn es im Laufe der Zeit stabil ist oder nicht ...).

Wenn Sie über viele Sensoren verfügen und diese mitteln, verringern Sie den Abstand zwischen der tatsächlichen und der gemessenen Temperatur. Da jedoch jeder Sensor einen eigenen Fehler aufweist, weist der Durchschnitt immer einen Fehler auf. Um dies zu vermeiden, nur wenn Sie genau die gleiche Anzahl von Sensoren über und unter der richtigen Temperatur haben und nur wenn sie genau die gleiche Anzahl über und unter ...

Stellen Sie sich das wie den internationalen Massestandard vor: Was ist 1 kg? Es ist die Masse eines bestimmten Körpers, die im Internationalen Büro für Maße und Gewichte gespeichert ist. Es ist nicht der Durchschnitt vieler Körper ...