@xeenon: im WLANThermo Mini V3 kommt zur Temperaturmessung folgende Hardware zum Einsatz:
- A/D-Wandler: MCP3208-CI -> 8 Kanäle, 12 bit, +- 2 LSB
- Referenzspannungsquelle: LP2985IM5-3.3 -> 3300 mV
- Widerstand im Spannungsteiler: 47 kOhm, 0,1 %
Thema: Messauflösung
Durch die 12 bit Auflösung des A/D-Wandlers wird die am Kanaleingang gemessende Spannung in 2^12 = 4096 digitale Schritte unterteilt. Bei einer max. Messspannung von 3300 mV ergibt sich somit eine Schrittweite von ca. 0,8 mV/Schritt. Daraus lässt sich allerdings aufrund des nicht proportionalen Verhaltens des NTC-Fühlers nicht unmittelbar eine °C/Schritt Auflösung ableiten.
Beispielrechnung: für einen 100 kOhm NTC (Kennlinie "igrill2":
Link)
- für eine Temperatur von 50,0 °C beträgt der Widerstand laut Kennlinie 35,007 kOhm. Am Kanaleingang des A/D-Wandlers ergibt sich durch den Spannungsteiler eine zu messende Spannung von U = 3300 mV * 35,007 kOhm / (47 kOhm + 35,007 kOhm) = 1408,70 mV
- für eine Temperatur von 50,1 °C beträgt der Widerstand laut Kennlinie wiederum 34,872 kOhm. Ergibt am A/D-Wandler: 1405,60 mV
-> Differenz: 3,1 mV. Ein Temperatursprung von 0,1 °C wird hier also von ca. 4 digitalen Schritten (3,1 mV / 0,8 mV) aufgelöst, die Auflösung beträgt grob 0,0258 °C/Schritt (bei 50 °C).
- für eine Temperatur von 100,0 °C beträgt der Widerstand laut Kennlinie 6,335 kOhm. Ergibt am A/D-Wandler: 391,97 mV
- für eine Temperatur von 100,1 °C beträgt der Widerstand laut Kennlinie 6,315 kOhm. Ergibt am A/D-Wandler: 390,87 mV
-> Differenz: 1,1 mV. Ein Temperatursprung von 0,1 °C wird hier also von ca. 1 digitalem Schritt (1,1 mV / 0,8 mV) aufgelöst, die Auflösung beträgt grob 0,072 °C/Schritt (bei 100 °C)
Für den kompletten Messbereich ergibt sich demnach folgende Temperatur-Auflösung:
Quelle:
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Die "beste" Temperaturauflösung ist hierbei am untersten Punkt der blauen Kurve gegeben. Der gilt aber lediglich für eine bestimmte Temperatur. Der grün hinterlegte Bereich gibt den Bereich an, in dem die Auflösung unterhalb von 0,1°C/Schritt liegt. Zu den Rändern des Messbereichs hin verschlechtert sich die Auflösung, hier spielt eine Auflösung von 0,1 °C in der Regel beim Grillen aber auch keine Rolle mehr. Je nach gewähltem Referenzwiderstand verschiebt sich der grüne Bereich zu unterschiedlichen Temperaturen. Anhand dieses Vorgehens lässt sich auch die Temperaturauflösung anderer NTC-Fühler am 47 kOhm Spannungsteiler aufzeigen.
Hier ein 1000 kOhm NTC (Kennlinie "Maverick":
Link)
Quelle:
Link
Wie bereits richtig angemerkt wurde, fordert die Eigenschaft unterschiedliche NTC-Fühler verarbeiten zu können, einen gewissen Kompromiss beim gewählten Referenzwiderstand. Der 47 kOhm Referenzwiderstand wurde aber bewusst so gewählt, dass sich für die im BBQ-Bereich gängigen NTC-Fühler (ca. 50 - 1000 kOhm) jeweils die optimale Temperaturauflösung (grün markiert) im Bereich von 40 - 100 °C bewegt (Kerntemperaturbereich). PTC-Fühler (1 kOhm) werden in dieser Schaltungsform bewusst nicht berücksichtigt. Die Schaltung kann aber durch einen Tausch des 47 kOhm Widerstands mit einem 1 kOhm Widerstand auf PTC umgerüstet werden.
Beschränkt man sich auf einen einzigen Fühlertyp, lässt sich der optimale Auflösungsbereich natürlich besser nutzen. Das bedeutet im Umkehrschluss aber nicht, dass unser Hardware nicht dennoch in der Lage ist eine vernünpftige Messung durchzuführen. Im relevanten Kerntemperaturbereich (ca. 40 - 95 °C) werden all unsere eingebundenen NTC-Fühler mit mindestens einem digitalen Schritt pro 0,1 °C aufgelöst, somit ist eine angezeigte Auflösung von 0,1 °C technisch möglich, da Änderungen in dieser Größenordnung auch real gemessen werden. Und auch die durch die verwendete Hardware auftretenden Messunsicherheiten sind nicht größer, als welche die durch die Fertigungstoleranz der Fühler oder Unsicherheiten in der Messposition entstehen (Größenordnung 0,1 - 0,3 °C).
Ich könnte jetzt zu den ganzen anderen Behauptungen auch noch etwas schreiben, dazu fehlt mir allerdings ehrlich gesagt die Lust, da dann nur wieder neue unbelegte Behauptungen aufgeführt werden. Wer zu einem speziellen Thema begründetes Interesse hat, kann mich aber gerne dazu befragen.
Gruß
Steffen