Leistungsmessung mit Computer
Rafael Deliano
> die Temperatur während der darauf stattfindenden endo- oder
> exothermen chemischen Reaktion konstant hält) messe.
Wohl ähnlich Motor der mit PWM betrieben wird und wo in der
Pause Messung der EMK stattfindet die dann z.B. für
Drehzahlregelung verwendet wird.
> Diese Energie ist dann gleich der Reaktions-"energie",
> welche ich bestimmen möchte.
Ich sehe erhebliche Probleme mit den zu langen Zeitkonstanten.
D.h. in der Heiz/Kühlphase wird Energie reingeschickt die aber
erst langsam an allen Punkten auf Endwert einläuft.
Gleiches Problem umgekehrt mit Zeitkonstante der Messphase.
Macht man den Takt zu niederig ist es kein kontinuierlicher
Betrieb.
Man kann thermische Zeitkonstanten ( "Tiefpaß" ) durch Modellbildung
bestimmten und in Software durch inverse Zeitkonstante ( "Hochpaß" )
kompensieren. Aber meist dämpft die Meßungenauigkeit und das
entstehende Rauschen die Freude.
MfG JRD
Tobyas Hennig
Daniel Schifferdecker schrieb ..
[Strommessung mit Shunt-Widerstand und AD-Wandler
für Chemische Anwendung]
> Das Peltierelement wird mit 10-15V und 0-4A betrieben
Auf Grund des geringen Widerstandes des Peltierelementes
(ca. 2,5 Ohm) müsstest du einen extrem geringen Shunt-
widerstand nehmen, damit der Spannungsabfall am Element
nicht zu stark verändert wird.
z.B. Shunt-R 500mOhm > Spannung am Peltierelement ändert
sich von 15V auf 12,5V. Messfehler wegen "Spannungsraten"
ca. 16 Prozent.
Deswegen würde ich eine Stromfehlmessung verwenden:
Also die von dir schon beschriebene Schaltung mit noch einem
AD-Wandler parallel zum Peltierelement. Der AD-Wandler
(bzw. sein Spannungsteiler) muss dann einen sehr großen
Eingangswiderstand aufweisen. Aber das ist einfacher als
einen extremkleinen Shunt-Widerstand (im Bezug auf 2,5Ohm)
> Diese am Extra-Widerstand gemessene Spannung müsste ich also
> an den Computer weitergeben, wie ich erfahren habe mittels
> eines A/D-Wandlers. Ob das Ding an Gameport, seriell oder
> parallel kommt ist mir egal, Programmierung ist kein Problem.
Wenn dir eine Auflösung von 8bit reicht, solltest du mal im Internet
nach AD-Wandler und Parallelport suchen. Damit geht das fürs
erste am einfachsten.
>Also, Danke für alle Anregungen, Ideen, Tiefschläge
>Grüße, Daniel
Ich hoffe die Anregungen nützen noch was, trotz dem Posting von
Rafael.
Mit freundlichen Grüßen
Tobyas
Harald Boss
news:b4468552.02060...@posting.google.com
Schaue mal unter http://www.addi-data.com/ Da gibt es Karten für
jedes Betriebssystem ist zwar eine teure Variante ! Ich glaube zwar,
dass man auch über den Game-Port den Analogen Wert einlesen könnte.
Aber wie weiss ich auch nicht vorallem muss man ja einen Treiber für
die Schnittstelle haben um sie anzusteuern ! (Bei Win NT4 WIN2000)
Bei WIN95 und 98 wird es wahrscheindlich einfacher funktionieren.
Seriell oder Parallel würde ich mal ausschliesen es gäbe eine zu
komplizierte Elektronik für eine höhere Auflösung als 8 bit !
Für nur 8 Bit, wenn es reicht währe der Parallel-Port einfacher um
die Daten in den PC einzulesen.
Gruss Harry
> Hallo,
> folgendes Problem:
>
> Ich möchte ein Peltierelement als Kalorimeter benutzen,
> indem ich die elektr. Energieabgabe des Elements (welches
> die Temperatur während der darauf stattfindenden endo- oder
> exothermen chemischen Reaktion konstant hält) messe.
> Diese Energie ist dann gleich der Reaktions-"energie",
> welche ich bestimmen möchte.
>
> Das Peltierelement wird mit 10-15V und 0-4A betrieben, ich
> möchte nun die Leistung am Computer erfassen und darstellen.
> Wenn ich annehme, dass die Betriebsspannung konstant ist,
> müsste ich eigentlich nur an einem Extra-Widerstand die Spannung
> messen, und daraus die Stromstärke errechnen.
> Dann wiederum erhalte ich aus U und I die Leistung, oder ?
> Das war die Theorie, drescht auf mich ein ! ;-)
>
> Diese am Extra-Widerstand gemessene Spannung müsste ich also
> an den Computer weitergeben, wie ich erfahren habe mittels
> eines A/D-Wandlers. Ob das Ding an Gameport, seriell oder
> parallel kommt ist mir egal, Programmierung ist kein Problem.
>
> Also, Danke für alle Anregungen, Ideen, Tiefschläge
> Grüße, Daniel
--
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Thomas Steffen
> Ich möchte ein Peltierelement als Kalorimeter benutzen, indem ich
> die elektr. Energieabgabe des Elements (welches die Temperatur
> während der darauf stattfindenden endo- oder exothermen chemischen
> Reaktion konstant hält) messe.
> Das Peltierelement wird mit 10-15V und 0-4A betrieben,
Hm, also entweder willst du eine Spannung messen oder anlegen, das ist
mir noch nicht ganz klar geworden. Wenn du sie nur messen möchtest,
ist das Peltier-Element ein Thermoelement und damit ein Thermometer,
das geht nun wirklich einfacher.
Wenn du Spannung anlegen möchtest, müsstest du noch den Wirkungsgrad
des Peltier-Elementes kennen. Da dieser aber sehr variabel ist und von
zahlreichen Verlusten herrührt, dürfte der Weg unpraktikabel sein. Zum
Messen der Wärmemenge ist dieses Vorgehen ungeeignet.
> Also, Danke für alle Anregungen, Ideen, Tiefschläge
Hoffentlich nicht nur letzteres, sondern auch ersteres.
--
Thomas
Rolf Bombach
>
> Ich möchte ein Peltierelement als Kalorimeter benutzen,
> indem ich die elektr. Energieabgabe des Elements (welches
> die Temperatur während der darauf stattfindenden endo- oder
> exothermen chemischen Reaktion konstant hält) messe.
> welche ich bestimmen möchte.
>
> Das Peltierelement wird mit 10-15V und 0-4A betrieben, ich
> möchte nun die Leistung am Computer erfassen und darstellen.
> Wenn ich annehme, dass die Betriebsspannung konstant ist,
> müsste ich eigentlich nur an einem Extra-Widerstand die Spannung
> messen, und daraus die Stromstärke errechnen.
> Dann wiederum erhalte ich aus U und I die Leistung, oder ?
> Das war die Theorie, drescht auf mich ein ! ;-)
Beim Peltierelement treten drei Wärmemengen auf:
- Wärmeleitung (immer da)
- Wärmepumpe (proportional zum Strom)
- Joulesche Heizung (proportional zu Strom im Quadrat)
Die Spannung am Element ist Strom mal Innenwiderstand
plus die Thermospannung, letztere gleich Temperatur-
differenz mal irgendeine Konstante, die im Datenblatt
steht.
Obiges gilt leider nur in erster Näherung, in der Praxis
wird's nichtlinear. Ich behaupte mal, das Messen des
Peltierstroms bringt keine brauchbaren Ergebnisse.
Meine Idee: Klemme zwischen Peltier und Chemiebottich
noch ein zweites passives Peltierelement als Wärmeleiter.
Die an diesem Peltier gemessene Spannung ist proportional
zur durchgehenden Wärmeleistung (W). Diese Spannung müsste
man dann zeitlich integrieren, um die Wärmemenge (J) zu
bekommen. Das ist übrigens auch eine Profi-Methode in
allerlei thermischen Leistungsmessern.
Mir ist noch nicht ganz klar, wie dein experimenteller
Aufbau aussieht. Wird dein Peltier nun aktiv mit Strom
versorgt oder nicht? Und falls es versorgt wird, wie
wird dann die Temperatur konstant gehalten?
--
mfg Rolf Bombach
Michael Sonnthal
> Ich möchte ein Peltierelement als Kalorimeter benutzen,
> indem ich die elektr. Energieabgabe des Elements (welches
> die Temperatur während der darauf stattfindenden endo- oder
> exothermen chemischen Reaktion konstant hält) messe.
Heißt das, daß die (kalte) Temperatur am Peltierelement
von einem Regler konstant gehalten wird?
Dann werden sich Strom und Spannung durch äußere Temperatur-
einwirkung ändern.
Wenn du absolute Kalorien messen willst, kommst du um die
Methode, wie von Tobyas beschrieben, nicht rum.
Für einen relativen Vergleich reicht die Strom- oder
Spannungsmessung.
Schaltungsbeispiele für Parallelport kann ich bei Bedarf
zumailen.
> Wenn ich annehme, dass die Betriebsspannung konstant ist,
Wird sie nicht sein.
Hast du technische Daten/Kennlinie vom Peltierelement?
mfG, Michel
Rafael Deliano
Es gibt zu Peltierelementen übrigens Bücher, wenn auch meist steinalt.
Z.B.
Heikes, Ure "Thermoelectricity Science & Engineering" Interscience 1961
Bei Bedarf dieses und ähnliche leihweise.
Irgendwo hatte ich auch ein Buch nur über Kalometrie.
Soweit ich mich erinnere ist das etwas was die "Cold Fusion"-Physiker
nicht auf die Reihe kriegen.
MfG JRD
Tobyas Hennig
Daniel Schifferdecker schrieb ...
Hallo, Daniel
> meinst Du wirklich *zusätzlich* noch einen A/D-Wandler parallel ?
Ja genau das. Ich glaube, dass wenn du nur einen Shunt-Widerstand
in Reihe schaltetest, dass wegen dem geringen Widerstand des
Heißelementes die Messung stark verfälscht wird. (wegen der
Spannung die über dem Shunt abfällt und in deiner Leistungs-
berechnung dann als Heißenergie eingeht.)
kurz: ich glaube, dass du sonst gleich raten kannst.
> Kannst Du bitte ein kleines Schaltbild posten, ich komme wirklich
> nicht dahinter...
Gerne s.u.
> Ich informiere mich mal über Stromfehlmessung, vielleicht verstehe
> ich Dich dann... :-)
Wenn du das nicht machst verstehst du mich nie :)
[Bild zu Stromfehlermessung - achtung langer Link]
http://home.t-online.de/home/tobyas.hennig/images/fehlerme.gif
Auf der rechten Seite ist die Stromfehlermessung.
- Strom wird falsch gemessen, weil Strom durch Voltmeter
mitgemessen wird.
- meine Empfehlung, weil geringer Messfehler bei Ri >> Rlast
Ri ist in dem Fall der Eingangswiderstand des zweiten AD-Wandlers
Auf der linken Seite ist die Spannungsfehlermessung.
- Spannung wird falsch gemessen, weil Spannung an Amperemeter
mitgemessen wird.
- glaube ich nicht so gut, weil geringer Messfehler bei Ri << Rlast
Ri ist dabei der Shunt-Widerstand und der soll sehr viel kleiner sein,
als das Thermoelement welches schlechtestenfalls 2,5 Ohm hat. :(
> Grüße, Daniel
Mit freundlichen Auch so
Tobyas
Michael Sonnthal
> > Heißt das, daß die (kalte) Temperatur am Peltierelement
> > von einem Regler konstant gehalten wird?
>
Dann gibts diesen Regler auch noch nicht?
Wie weit ist denn dein Projekt?
> Leider habe ich noch nie etwas mit A/D- oder D/A-Wandlern am
> Hut gehabt. Ist das aufwändig zu verdrahten, und/oder besonders
> störanfällig ?
Bei den niedrigen Widerständen kein Problem.
Willst du alles diskret aufbauen, oder fertige Baugruppen
einsetzen?
> > Hast du technische Daten/Kennlinie vom Peltierelement?
>
> Bekomme ich noch heute. Aber wie ich hörte wird das eh alles
> nichtlinear bis ins letzte.
Macht wohl nix, weil du eh nur die Differenz von Grundlast und
Gesamtlast verwertest.
Gibts nen Link zu dem Peltierelement?
mfG, Michel
Michael Sonnthal
> ich werde die von Tobyas vorgeschlagene Methode (Stromfehlermessung)
> verwenden.
> Als 8-bit A/D-Wandler dachte ich an den TLC 549, da ich für diesen
> auch eine kleine Bauanleitung an den Parallelport gefunden habe.
> Ist das Ding brauchbar ?
Je nach Bauanleitung. Da du eh 2 brauchst wegen Leistungsmessung
und die Werte in deinem Programm verrechnen wirst, kannst du den
Spannungsfehler über dem Shunt wieder rausrechnen.
mfG, Michel