1N4148 Diode als Thermistor

Nun habe ich viel gelesen über die verschiedenen Meinungen, ob man eine 1N4148 in hohen Temperaturbereichen als Temperaturfühler einsetzen kann. Insgesamt gehen die Meinungen da überall auseinander. Das liegt - wie so oft - daran, dass Leute zwar viel theoretisches Wissen anhäufen, aber wenig probieren.

Klar liegen 200°C außerhalb der Spezifikation der Diode. Aber seit wann scheren wir uns um solche Kleinigkeiten? Wir, die wir aus einem harmlosen Drahtwiderstsand einen "Heizwiderstand" gemacht haben?

An meinem Hotend ist das teuerste Teil inzwischen der Thermistor (seit ich eine Tüte geeigneter Drahtwiderstände in der Bucht ersteigert habe). Das stört mich, denn es ist auch das kleinste Teil. Deshalb habe ich mir vorgenommen, da mal ein Auge drauf zu werfen.

Zuerst habe ich mich gefragt, wie genau meine RAMPS eigentlich mit einem B57560G1104F bei 200°C die Temperatur messen kann. Dazu habe ich mir das Datenblatt vorgenommen und mal gerechnet. Das Resultat war ernüchternd. Während wir bei 75°C noch komfortable 6,27 Schritte pro Grad haben, sind es bei 200°C nur noch 1,99 Schritte des ADC und bei 240°C nur noch 0,92 Schritte. Alles bezogen auf 5V Referenzspannung des Arduino Mega.

D.h. bei ABS können wir auf einen Grad schon gar nicht mehr genau messen. Um genauer messen zu können, müssten wir die Referenzspannung senken. Dann aber wird beim NTC die Messung von niedrigen Temperaturen schwierig.

Ich bin inzwischen davon überzeugt, dass eine Vref von 1,1 Volt (wie sie der Arduino Mega intern bereitstellt) und eine 1N4148 Diode eine mindestens so genaue Messung ermöglichen wie unsere jetzige Lösung mit NTC und 5V.

Es wird wohl mal Zeit für einige Versuche ...

Das Problem ist die Dotierung des Siliziums, und die verändert sich dauerhaft durch überhöhter Temperatur, und damit ändert sich die Durchlasspannung dauerhaft.
Dann ist noch das Problem das selbst Dioden innerhalb einer Charge sich extrem in der Durchlasspannung unterscheiden, je nachdem wie hoch der Strangstrom ist, die Kennlinie ist da sehr unterschiedlich, damit müsste man für jede Diode nen Tempkennlinie ermessen, die dann auch noch sich verändert mit der Dauer der Überhitzung.
Glaub mir ich entwickle seit fast 33 Jahre im Elektronikbereich, davon 20 Jahre im Bereich der Automotiv Elektronik
Du kannst das gerne selber ausprobieren
Nehm ne Diode mess die Durchlasspannung bei Raumtemp, erhitze die mit Lötkolben über mehrere Minuten auf 200 Grad , lass sie wieder auf Raumtemp abkühlen und das mehrmals und mess nochmal,
Nehm daszu aber ein gescheites Messgerät und nicht so ein Billiggelumpe das bei 2-5% Genauigkeit rumdümpelt
Ergebniss ist das sie sich verändert hat.
Das hängt auch etwas vom Hersteller der Dioder manche sidn weniger empfindlich mache mehr.
Eine normale Diode ist für diese hohe Temperatur auf Dauer nicht zu gebrauchen.
Bis sagen wir mal um die 100 -140 Grad geht das noch gerade so, aber mehr nicht.

Ausserdem kosten die Thermistoren gerade mal knapp 1 €


Hardwarekiller

Muss mich da leider Hardwarekiller anschliessen. Das Problem ist, dass sich die Struktur des dotierten Silizium einer 4148 über 150°C dauerhaft verändert.

Mal davon abgesehen, dass es noch viele andere Faktoren gibt, die das Messergebnis verfälschen, sehe ich keinen Nutzen die Temperatur genauer zu messen. Bei 240°C ist ein ADC Schritt daneben so 0.5% Abweichung, das müsste doch mehr als genug sein?
Bin ganz neu auf dem Gebiet der 3D Druckerei, aber ich nehme mal an, dass bei der Temperaturregelung hier auch mit einer Hysterese gearbeitet wird. Somit haben wir sowieso immer (kleine) Temperaturschwankungen an der Extruderdüse.

Hardwarekiller Wrote:
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> Du kannst das gerne selber ausprobieren

Bin schon dabei. Das musst Du jetzt aber nicht als Affront gegen Deine Expertise verstehen. Ich glaube, dass Du einer von denen bist, die was können.

> Ausserdem kosten die Thermistoren gerade mal
> knapp 1 €

Wo kaufst Du die für den Preis?

... ich verwnde PT100-Sensoren in meinen Temperaturreglern - für die benötigt man zwar meist einen OP als Verstärker, dafür gehen die linear bis 400°C und mit Hochtemperatiurrechnung auch bis 800°C ...

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Viktor
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@vdx
könntest du mal eine schaltung und die temp.table für den pt100 veröffentlichen?
hab da grad welche hier, allerddings mit sehr kurzen drähten

gruss hd

WIr haben hier in einem Heizbett eine 12V Zener-Diode (ist ja eigentlich egal, Hauptsache PN-Übergang) eingesetzt da grade kein Thermistor mehr aufzufinden war.
Die Temp-table wurde empirisch ermittelt und am Ende hat es auch funktioniert. Nur genieße ich die Messwerte mit Vorsicht und muss Hardwarekiller Recht geben was allein die Streuung innerhalb einer Charge angeht, wir haben mal 5 Dioden genommen und bei allen die Flussspannung gemessen, Ergebnis war das jede eine leicht andere hatte. Als generellen Temperaturfühler sind die Dinger also nicht wirklich geeignet, so schön es auch wäre.

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GSG-Elektronik

Eines geht mir in der Sache noch durch den Kopf.

Warum verwenden wir NTCs und keine PTCs?

Bei NTCs bekommen wir doch für höhere Temperaturen eine immer schlechtere Auflösung am ADC.

Wenn ich z.B. einen KTY84-130 einsetze, kann ich meinen Arduino Mega mit analogReference(INTERNAL2V56) auf 2,56 V Referenzspannung setzen und habe eine bessere Auflösung.

Mit dem Preis von 0,77€ ( R*****lt ) könnte ich auch gerade noch so leben.

... eine Schaltung mit Verstärkung/Justage müßte ich in meinem Backups mal raussuchen - ich klemme die momentan nur an Regler dran, denen ich nur noch mitteilen muß, was für ein Sensortyp dran hängt ...

Aus meiner 'Bastelzeit' weiß ich noch, daß die Empfindlichkeit im linearen Bereich zwischen 0 und 300°C bei ca. 0.385 Ohm pro °C liegt.

Für Temperaturen darüber kann man für höhere Genauigkeit die komplette Formel durchrechnen, das macht für die Anwendung als Hotend- oder heated-bed-Regler kaum was aus - bei meiner letzten Firma haben wir damit Armaturen auf ca. 60°C gehalten und mit einem relativ primitiven PID-Algorhythmus auf knapp 0.001°C genau eingeregelt!

hd Wrote:
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> @vdx
> könntest du mal eine schaltung und die temp.table
> für den pt100 veröffentlichen?
> hab da grad welche hier, allerddings mit sehr
> kurzen drähten
>
> gruss hd

---

Viktor
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theodleif Wrote:
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> Hardwarekiller Wrote:
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>
> > Du kannst das gerne selber ausprobieren
>
> Bin schon dabei. Das musst Du jetzt aber nicht als
> Affront gegen Deine Expertise verstehen. Ich
> glaube, dass Du einer von denen bist, die was
> können.
>
> > Ausserdem kosten die Thermistoren gerade mal
> > knapp 1 €
>
> Wo kaufst Du die für den Preis?


Ebay 150870727431

Versand ist bei mir aber im Preis mit drinne


""Warum verwenden wir NTCs und keine PTCs?""
Man könnte schon einen PTC verwenden, jedoch muss man da noch nen Opamp mit vorschalten der auch wenns genau sei soll auch abgeglichen werden will, da die Steigerung der Temp bei einem PTC sehr wenig Änderung bewirkt

Noch mal was zur 1N4148 da der Temperaturkoeffizient auch nicht im Datenblatt specifiziert ist, ist der auch nicht verwendbar, mit anderen Worten jede Diode hat einen anderen "Messwert", mal vom unterschiedlichen Herstellern abgesehen.
Und wenn du sowas verwenden willst nehm nen stinknormalen BC107 Transistor im TO18 Blechgehäuse denn kann man wenigstens wärmetechnisch gut befestigen und dann einfach die Basis Ermitterstrecke verwenden.


@hd
Hier mal ne Messwandlerschaltung fürn nen Pt Sensor, ist zwar nicht Highend funzt aber recht gut
Pt Messwandler

Hardwarekiller

4-mal bearbeitet. Zuletzt am 30.09.12 23:46.

... anbei eine etwas modifizierte Schaltung (der PT200 und TK10-Widerstand müssen jeweils angepaßt werden), mit der die Temperatur sehr genau gemessen werden kann.

Ich hatte einen Analogeingang mit 24Bit-Auflösung zu Verfügung, der Arduino hat nur 10Bit, so daß die Auflösung entsprechend gröber ist und die Wisderstandsbrücke über den oberen Widerstand (besser ein Poti) entsprechend in den 'interessanten' Messbereich verschoben weden muß ...

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Viktor
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vielen dank an an vdx unn hardwarekiller für die schaltungen, da hab ich wieder was zum basteln am we.
gruss hd