Hallo,
ich informiere mich gerade über einen Möglichkeit mein Python Programme zur praktischen Anwendung zu bringen. Ich bin im Bereich der Gebäudeautomation tätig und möchte eine kleine Steuerungs-Applikation in eine Anlage implementieren. Da in diesem Bereich meistens sehr viele passive Temperatursensoren (Pt100 /1000, NTC) verwendet werden, benötige ich mehrere RTD-eingänge (8 Stück). Leider besitzen ihre Ao/Ai Module leider nur zwei RTD-eingänge. Gibt es denn eine Möglichkeit die Module um weitere RTD-eingänge zu erweitern? Natürlich könnte ich mehrere ao/Ai Module verwenden, jedoch brauche ich nicht so viele analoge Eingänge bzw. Ausgänge. Zudem ist es eine Kostenfrage. Von Automationsstationen ist mir bekannt, dass man die Ao/Ai Eingänge flexible konfigurieren kann, sodass bspw. Messpannungen, Ströme als auch Widerstände gemessen werden können. Vielleicht hat jemand eine Idee, wie ich eine Erweiterung für Temperaturmessungen installieren könnten, jedoch suche ich keine Frickellösung.
Danke und Gruss
Hendrixon
Erweiterung für Temperaturmessung mittels PT100
Re: Erweiterung für Temperaturmessung mittels PT100
Hi,
wenn Du alle 4 Eingänge für PT100 nutzen möchtest, musst Du PT100 Messwandler für Hutschienen einsetzen. Die gibt es von diversen Herstellern. Damit bist Du dann bei 6 Messfühlern pro AIO Modul. Die Messwandler kannst Du zwar ab unter 10 Euro bekommen, aber nur als die von Dir ausgeschlossene "Frickellösung" oder Unterputz-Doseneinsatz auch China bei eBay. Hutschienenprodukte liegen bei ca. 50 Euro. Natürlich könntest Du auch die 10 Messstellen über eine Art Multiplexer abwechselnd hintereinander an die Eingänge aufschalten. Aber wenn Du zum Beispiel dafür ein DIO / DO mit 8 Hutschienenrelais verwenden würdest, dann hättest Du das Problem, dass die Messegnauigkeit unter dem Kontaktwiderstand sehr leiden würde. Bei PT100 Messungen hst Du es im Raumtemperaturbereich mit Messfehlern von 5°C pro 2 Ohm zu tun. Bei einer Kontaktwiderstandsänderung von 0,1 Ohm würdest Du daher um 0,25 °C daneben liegen. Wenn das für Dich unerheblich ist, dann wäre dies die günstigste Lösung: Aufschalten von Messstellen zyklisch nacheinander auf die zwei AOI Eingänge, ein paar Sekunden warten u´m die Messung zu stabilisieren und dann den Wert auslesen und abspeichern. Kosten: 1 x AIO, 1 x DIO, 8 x Relais mit 2 (besser 4) Kontakten. Beim DIO hättest Du sogar noch 14 digitale Eingänge und 6 Ausgänge für andere Zwecke frei.
Beispiel:
https://www.amazon.de/Hutschienenrelais ... enenrelais
wenn Du alle 4 Eingänge für PT100 nutzen möchtest, musst Du PT100 Messwandler für Hutschienen einsetzen. Die gibt es von diversen Herstellern. Damit bist Du dann bei 6 Messfühlern pro AIO Modul. Die Messwandler kannst Du zwar ab unter 10 Euro bekommen, aber nur als die von Dir ausgeschlossene "Frickellösung" oder Unterputz-Doseneinsatz auch China bei eBay. Hutschienenprodukte liegen bei ca. 50 Euro. Natürlich könntest Du auch die 10 Messstellen über eine Art Multiplexer abwechselnd hintereinander an die Eingänge aufschalten. Aber wenn Du zum Beispiel dafür ein DIO / DO mit 8 Hutschienenrelais verwenden würdest, dann hättest Du das Problem, dass die Messegnauigkeit unter dem Kontaktwiderstand sehr leiden würde. Bei PT100 Messungen hst Du es im Raumtemperaturbereich mit Messfehlern von 5°C pro 2 Ohm zu tun. Bei einer Kontaktwiderstandsänderung von 0,1 Ohm würdest Du daher um 0,25 °C daneben liegen. Wenn das für Dich unerheblich ist, dann wäre dies die günstigste Lösung: Aufschalten von Messstellen zyklisch nacheinander auf die zwei AOI Eingänge, ein paar Sekunden warten u´m die Messung zu stabilisieren und dann den Wert auslesen und abspeichern. Kosten: 1 x AIO, 1 x DIO, 8 x Relais mit 2 (besser 4) Kontakten. Beim DIO hättest Du sogar noch 14 digitale Eingänge und 6 Ausgänge für andere Zwecke frei.
Beispiel:
https://www.amazon.de/Hutschienenrelais ... enenrelais
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Re: Erweiterung für Temperaturmessung mittels PT100
Hallo Volker,
Wow...das geht ja richtig schnell hiermit den Antworten. DANKE. Also zum Teil hatte ich schon die gleichen Ideen, obwohl ich kein Elektrofachmann bin. Zu Deinen Ideen und weitere Ideen:
1. RTD Messumformer, habe ich schon geschaut. Preislich 50...200 Euro. Nach meiner Ansicht die bester Lösung
2. Multiplexer, ist mir zu ungenau, geht ein Weng an eine Frickellösung ran
3. RTD-Hutschienenmodul mit mehreren Kanälen, welches modbus-fähig ist und mit Eurem System gekoppelt wird, habe leider hierfür nichts gefunden
4. Unkonventionell: Die Aos nutzen und auf die Widerstände eine konstante Spannung geben, den Strom gleichzeitig messen und damit den Widerstand ermitteln.
Was bestimmt bei einer zukünftigen Version des ao-moduls möglich ist?
Schönen Abend
Hendrixon
Wow...das geht ja richtig schnell hiermit den Antworten. DANKE. Also zum Teil hatte ich schon die gleichen Ideen, obwohl ich kein Elektrofachmann bin. Zu Deinen Ideen und weitere Ideen:
1. RTD Messumformer, habe ich schon geschaut. Preislich 50...200 Euro. Nach meiner Ansicht die bester Lösung
2. Multiplexer, ist mir zu ungenau, geht ein Weng an eine Frickellösung ran
3. RTD-Hutschienenmodul mit mehreren Kanälen, welches modbus-fähig ist und mit Eurem System gekoppelt wird, habe leider hierfür nichts gefunden
4. Unkonventionell: Die Aos nutzen und auf die Widerstände eine konstante Spannung geben, den Strom gleichzeitig messen und damit den Widerstand ermitteln.
Was bestimmt bei einer zukünftigen Version des ao-moduls möglich ist?Schönen Abend
Hendrixon
Re: Erweiterung für Temperaturmessung mittels PT100
Hi,
4 ist leider so nicht ohne "Frickellösung" machbar. Man braucht für eine Widerstandsmessung keine Konstantspannung mit Strommessung sondern üblicherweise eine Konstantstromquelle mit Spannungsmessung. Die Konstantstromquelle müsste bei PT100 maximal 2 mA Konstantstrom mit einer Genauigkeit von ca. 10 µA liefern:
110 Ohm bei 26 Grad und 2 mA sind 220 mV (bei einer Wärmeleistung von 0,4 mW welche nicht zur Eigenerwärmung des Fühlers führt). Aber wenn Du auf 0,1 °C genau messen willst, dann sind das bei 26 °C nur 40 mOhm, also 80 µV. Unser Eingang ist bei 10 V Bereichsspanne und 0,1% Genauigkeit über Alles nur 10 mV genau (das entspricht anders herum gerechnet 5 Ohm Widerstandsabweichung, was ungefähr einer Genauigkeit von 1,4 °C im Bereich um 25 °C bedeutet...
Jetzt verstehst Du vielleicht, warum nur 2 Eingänge da sind und warum ein AIO so teuer ist: Das ist hochpräzise Hightech um in einem Temperaturbereich über 700 °C auf 0,5 °C genau zu messen! Eine 0,1 % genaue Stromquelle (von -40 bis +55 °C!!!) darf bei 2 mA z.B. maximal um 2 µA daneben liegen. Unsere Eingäönge müssen sogar noch genauer sein.
Umschaltbarkeit ist da schon ein Handicap, weil auch elektronische Umschalter diese Genauigkeit zerstören würden und eine Kalibrierung der Geräte notwendig würde, um die Messfehler auszugleichen.
Übliche Consumerprodukte und einfache Industrietechnik bieten in der Regel nur Genauigkeiten von 0,5 bis 1 °C über einen stark eingeschränkten Bereich. Dabei wird dann ein Vorverstärker eingebaut, der optimal an den Messbereich angepasst wird.
nur mal so: Die besten bezahlbaren Fühler sind Klasse A und haben eine Abweichung von bis zu 1,35 °C im gesamten Temperaturbereich. Auch hier ist Genauigkeit nur in einem sehr kleinen Messbereich möglich (um 0 °C ist liegt sie bei Klasse A bei 0,15 °C). 0,1°C Genauigkeit geht nur mit extrem teuren 1/10 DIN Sensoren.
Einige Fehler lassen sich durch Kalibrierung ausgleichen, aber viele Fehler sind nicht statisch und daher auch nicht einfach rechnerisch zu kompensieren.
Mal zum Vergleich: Der Messwandler MCZ PT100/3 CLP von Weidmüller kostet rund 75 Euro und bietet in einem eingeschränkten Messbereich eine maximale Abweichung von 0,5% vom Bereich (das sind bei einem Bereich von 0 bis 100°C demnach 0,5°C).
Lange Rede kurzer Sinn: Du musst mal über Deine Genauigkeitsanforderung nachdenken. Wenn Du wirklich genauer als 0,5°C sein willst, dann musst Du eine ganz andere Kategorie von messwnadlern und von Fühlern einsetzen, die dann im Preis weit über 4 AIO Modulen liegen werden. Kannst Du aber Deine Anforderungen drastisch reduzieren und mit 0,5°C Genauigkeit leben, dann könnte das mit den Relais klappen. Elektrisch und von der Einbausituation wäre es immer noch professionell.
Auf ein Nachfolgegerät mit 8 Eingängen und dieser Genauigkeit brauchst Du bei Revolution Pi nicht zu hoffen, denn es würde nicht in die Preislandschaft passen. Bei 1°C Genauigkeit sind 8 Kanal Geräte durchaus bezahlbar, die dann auch in der Regel mit 2-Draht-Technik arbeiten können, da dies für 1°C Genauigkeit völlig ausreicht. Die Wago 8-Kanalklemme 750-451 8 AI RTD bietet zum Beispiel 0,6°C Genauigkeit bei 25 °C für PT100. (0,2°C bei PT1000), kostet deutlich über 200 Euro. Für so eine Klemme brauchst Du dann eine Kopfstation der Serie 750 (z.B. Ethernet TCP/IP für ca. 170 Euro).
4 ist leider so nicht ohne "Frickellösung" machbar. Man braucht für eine Widerstandsmessung keine Konstantspannung mit Strommessung sondern üblicherweise eine Konstantstromquelle mit Spannungsmessung. Die Konstantstromquelle müsste bei PT100 maximal 2 mA Konstantstrom mit einer Genauigkeit von ca. 10 µA liefern:
110 Ohm bei 26 Grad und 2 mA sind 220 mV (bei einer Wärmeleistung von 0,4 mW welche nicht zur Eigenerwärmung des Fühlers führt). Aber wenn Du auf 0,1 °C genau messen willst, dann sind das bei 26 °C nur 40 mOhm, also 80 µV. Unser Eingang ist bei 10 V Bereichsspanne und 0,1% Genauigkeit über Alles nur 10 mV genau (das entspricht anders herum gerechnet 5 Ohm Widerstandsabweichung, was ungefähr einer Genauigkeit von 1,4 °C im Bereich um 25 °C bedeutet...
Jetzt verstehst Du vielleicht, warum nur 2 Eingänge da sind und warum ein AIO so teuer ist: Das ist hochpräzise Hightech um in einem Temperaturbereich über 700 °C auf 0,5 °C genau zu messen! Eine 0,1 % genaue Stromquelle (von -40 bis +55 °C!!!) darf bei 2 mA z.B. maximal um 2 µA daneben liegen. Unsere Eingäönge müssen sogar noch genauer sein.
Umschaltbarkeit ist da schon ein Handicap, weil auch elektronische Umschalter diese Genauigkeit zerstören würden und eine Kalibrierung der Geräte notwendig würde, um die Messfehler auszugleichen.
Übliche Consumerprodukte und einfache Industrietechnik bieten in der Regel nur Genauigkeiten von 0,5 bis 1 °C über einen stark eingeschränkten Bereich. Dabei wird dann ein Vorverstärker eingebaut, der optimal an den Messbereich angepasst wird.
nur mal so: Die besten bezahlbaren Fühler sind Klasse A und haben eine Abweichung von bis zu 1,35 °C im gesamten Temperaturbereich. Auch hier ist Genauigkeit nur in einem sehr kleinen Messbereich möglich (um 0 °C ist liegt sie bei Klasse A bei 0,15 °C). 0,1°C Genauigkeit geht nur mit extrem teuren 1/10 DIN Sensoren.
Einige Fehler lassen sich durch Kalibrierung ausgleichen, aber viele Fehler sind nicht statisch und daher auch nicht einfach rechnerisch zu kompensieren.
Mal zum Vergleich: Der Messwandler MCZ PT100/3 CLP von Weidmüller kostet rund 75 Euro und bietet in einem eingeschränkten Messbereich eine maximale Abweichung von 0,5% vom Bereich (das sind bei einem Bereich von 0 bis 100°C demnach 0,5°C).
Lange Rede kurzer Sinn: Du musst mal über Deine Genauigkeitsanforderung nachdenken. Wenn Du wirklich genauer als 0,5°C sein willst, dann musst Du eine ganz andere Kategorie von messwnadlern und von Fühlern einsetzen, die dann im Preis weit über 4 AIO Modulen liegen werden. Kannst Du aber Deine Anforderungen drastisch reduzieren und mit 0,5°C Genauigkeit leben, dann könnte das mit den Relais klappen. Elektrisch und von der Einbausituation wäre es immer noch professionell.
Auf ein Nachfolgegerät mit 8 Eingängen und dieser Genauigkeit brauchst Du bei Revolution Pi nicht zu hoffen, denn es würde nicht in die Preislandschaft passen. Bei 1°C Genauigkeit sind 8 Kanal Geräte durchaus bezahlbar, die dann auch in der Regel mit 2-Draht-Technik arbeiten können, da dies für 1°C Genauigkeit völlig ausreicht. Die Wago 8-Kanalklemme 750-451 8 AI RTD bietet zum Beispiel 0,6°C Genauigkeit bei 25 °C für PT100. (0,2°C bei PT1000), kostet deutlich über 200 Euro. Für so eine Klemme brauchst Du dann eine Kopfstation der Serie 750 (z.B. Ethernet TCP/IP für ca. 170 Euro).
Unser RevPi Motto: Don't just claim it - make it!
Re: Erweiterung für Temperaturmessung mittels PT100
Hallo Volker,
vielen Dank für den sehr ausführlichen Beitrag zur späten Stunde. Ich denke für meine aktuelle Anwendung werde ich nun den Ansatz mittels Messumformer verfolgen, weil sehr modular (bei evtl. Nachrüstungen) und es wird kein DO-Modul benötigt. Dann werde ich nun mal starten......
Grüße
Hendrixon
vielen Dank für den sehr ausführlichen Beitrag zur späten Stunde. Ich denke für meine aktuelle Anwendung werde ich nun den Ansatz mittels Messumformer verfolgen, weil sehr modular (bei evtl. Nachrüstungen) und es wird kein DO-Modul benötigt. Dann werde ich nun mal starten......
Grüße
Hendrixon
