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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PT100 Temperaturmessung ohne Konstantstrom


Autor: Chris D. (m8nix)
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... und noch'n PT100 Thema ;-) *tschuldigung

Die meisten PT100 Messschaltungen die man findet (90%) verwenden einen 
Konstantstrom durch den Sensor. Doch braucht man den wirklich? Wenn ich 
den PT100 über einen Vorwiderstand an die ja schon vorhandene 
Spannungsreferenz des AD-Wandlers hänge, kann ich den PT100 Widerstand 
doch genau so einfach berechnen - ohne Stromquelle.

+Uref (5V) ----- Rv (5k6 0,1% tol.) ----- PT100 -----  -Uref (0V)
                                      |           |
                                      |   Upt100  |

Rpt100 = Upt100 / (( +Uref – Upt100 )  / Rv )

Wozu also der Aufwand mit der Konstantstromquelle? Oder gibts nen 
triftigen Grund weshalb man diese Schaltung fast nie sieht?
Ich befürchte das der Spruch "Warum einfach wenns auch kompliziert geht" 
hier wohl nicht zutrifft, oder??? ;-)

Gruss Chris.

Autor: Wolfgang Mües (Gast)
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Weil man mit Konstantstromquelle vielleicht keine Division bei der 
Berechnung braucht?

Autor: 3374 (Gast)
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Das ist korrekt. Spannungsteiler geht auch. Die Leute lassen sich von 
Praezision blenden und rechnen nicht gerne. Bei PT100 muss man den Strom 
beachten. Ich denke ein 5.6k ist unguenstig. Ich verwende jeweils PT 
1000 & 10k 0.1% an 2.5V.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Du must dir in deinem Schaltplan mal die Leitungswiderstände mit 
einzeichnen dann erkennst du das die empfindlichkeit der Schaltung sich 
mit ändert. Bei einer Konstantstromquelle ist diese Abhängigkeit nicht 
gegeben. Auch mit einer 4 Leiterschaltung wirst du mit einem Widerstand 
dort eine Abhängigkeit haben. Also must du zu deinem Rv noch die 
Leitungswiderstände addieren.

Gruss Helmi

Autor: Frank B. (frankman)
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Wenn du einen PT100 nur mit einem Spannungsteiler betreibs, geht das 
natürlich genau so...aber wenn du dir den Spannungsverlauf z.b. mal in 
Excel in einer Tabelle anschaust, wirst du feststellen, das er nicht 
mehr linear ist, sondern exponentiell.

Ich habe es aber trozdem so gemacht, und mir die Temperaturwerte mit 
meinem prozessor mit hilfe einer Tabelle ausrechen lassen... also pt100 
lesen, in tabelle nachschauen, dann index merken, in zweiter tabelle bei 
index die temperatur auslesen, ausgeben ect.

Autor: Chris D. (m8nix)
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Ah da ist der kasus Knacktus - die Leitungswiderstände...

> Also must du zu deinem Rv noch die Leitungswiderstände addieren.

Aber Die kann ich auch kompensieren in dem ich die Leitung am Ende 
einmal kurzschliesse und den gemessenen Abfall zukünftig von der 
PT-Messspannung abziehe. Ausserdem wirken die Leitungswiederstände ja 
auch bei Konstanstrommessung und erhöhen dir den PT100 Widerstand.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Frank B. (frankman)

>Ich habe es aber trozdem so gemacht, und mir die Temperaturwerte mit
>meinem prozessor mit hilfe einer Tabelle ausrechen lassen... also pt100
>lesen, in tabelle nachschauen, dann index merken, in zweiter tabelle bei
>index die temperatur auslesen, ausgeben ect.

Prinzipiell machbar, aber bei einem PT100 Verschwendung. Das macht man 
mit einem NTC ala KTY ???. Der ist dann auch linearer, weil vom Design 
her auf einen Spannungsteiler ausgelegt.

MFg
Falk

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Aber Die kann ich auch kompensieren in dem ich die Leitung am Ende
>einmal kurzschliesse und den gemessenen Abfall zukünftig von der
>PT-Messspannung abziehe.

Das ist 1. mit Aufwand verbunden
2. sind die Leitungswiderstände selber wieder Temperaturempfindlich.

>Ausserdem wirken die Leitungswiederstände ja
>auch bei Konstanstrommessung und erhöhen dir den PT100 Widerstand.

Darum nimmt man ja auch noch 4 Leitermessung .
Denk daran ein PT100 hat pro Grad einen Widerstandsunterschied von 0.385 
Ohm.  Wie schnell hat eine Leitung diesen Widerstand.

ca. 3.60m 0.34 mm2 Leitung kommt schon in diese Grössenordnung

Autor: Chris D. (m8nix)
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> aber wenn du dir den Spannungsverlauf z.b. mal in
> Excel in einer Tabelle anschaust, wirst du feststellen, das er nicht
> mehr linear ist, sondern exponentiell.

Bei dem Grössenverhältnis von Vorwiderstand zu PT100 fällt doch das kaum 
ins Gewicht oder? Ich hab ja "fast einen Konstantstrom"

Autor: Roland (Gast)
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Der Bereich des ADU wird besser ausgenützt. Ungenauigkeiten sind bei 
allen T gleich.

Autor: Chris D. (m8nix)
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> Prinzipiell machbar, aber bei einem PT100 Verschwendung. Das macht man
mit einem NTC ala KTY ???.

Prinzipiell ja. Aber nicht in industriellen Anlagen. Da NTC ect. nicht 
ohne Abgleich austauschbar sind.

Autor: Chris D. (m8nix)
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Also das einzige Argument was ich bissher gelten lasse ist das von 
Helmi.

> 2. sind die Leitungswiderstände selber wieder Temperaturempfindlich.

Das lässt sich auch mit einer Vierleiter-Spannungsreferenzschaltung hier 
nicht kompensieren. Wenn ich mal Zeit hab werd ich den zu erwartenden 
Fehler mal ausrechnen .... So lange er noch im Kommabereich ist, ist mir 
eine hohe Auflösung wichtiger als die absolut korrekte Temperatur um 
eine zwar nicht exakte aber dafür stabile Temperaturregelung zu 
bekommen.

Gruss Chris

Autor: Gerhard. (Gast)
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Es gibt da eine schoene Verhaeltnis Mess Schaltung (Ratiometric), wo 
PT100 und Vergleichswiderstand von einem Op-Amp in 
Konstantstromschaltung versorgt werden, so dass der gleiche Strom durch 
den vollstaendigen Messkreis fliesst. Mittels Kondensatoren und 
sinnvoller CMOS Schalter (4066) Umschaltung im Chopper Betrieb lassen 
sich die Leitungswiderstaende und der Standard 100 Ohm Widerstand 
elegant subtrahieren. Es ist wichtig sehr verlustarme Kondensatoren wie 
MKL und MKC zu verwenden.

Die Auspannungsspannung ist 0V bei Null Grad und ist 1mV/Ohm empfindlich 
wenn der Messtrom genau 1mA ist. (Also, wenn PT100=200 Ohm, 
Vo=100.000mV, Wenn PT100=20 Ohm, Vo=-80.000mV) Mit einem MAX132 ist die 
Aufloesung perfekt. Da Konstantstromquelle und ADC die gleiche 
Referenzspannung verwenden ist die Absolutgenaugigkeit der 
Referenzspannungsquelle unbedeutend. Auf die Genaugikeit ist 
ausschlieeslich die Eichung und Stabilitaet des Vergleichsnormal (100 
Ohm) bestimmend. Mit einem 1/10 DIN Class A PT100 sollte man schon auf 
ein paar Zentel Grad Genauigkeit kommen. Fuer den Eichungswiderstand 
sollte man +/-5ppm Typen nach Moeglichkeit verwenden und den 
Abgleichbereich auf +/- 0.25% beschraenken damit sich der Abgleich 
reproduzieren laesst.

Gruss,
Gerhard

Autor: 3374 (Gast)
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Wenn dir eine hohe aufloesung wichtiger als die absolute genauigkeit 
ist, dann ist ein NTC passender.

Autor: Bernd (Gast)
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Wir sind hier doch in einem Mikrocontroller Forum. Und die meisten davon 
haben einen AD-Wandler Eingang. Ich hatte vor, das so ähnlich wie Chris 
zu machen. Jedoch wollte ich Pt1000 nehmen, wegen des 
Leitungswiderstandes. Ausserdem ist die Eigenerwärmung kein Problem.

Ich möchte 15 Temperaturen messen zwischen 0 und 850°C und das in low 
cost. Eine Auflösung von 1K im unteren Bereich und 2K bei 700°C sind 
akzeptabel.

Plan:
Spannungsteiler mit 3.9k auf +5V (extra Spannungsregler) und den PT1000 
auf masse. Dann die Spannung mit einem ATmega einlesen. Da wird der 
Bereich des AD-Wandlers fast ausgenutzt. Die Unlinearität finde ich 
nicht so schlimm, da die Messung zwischen 0 und 100°C genauer ist und 
bei mehreren 100°C ein kleiner Messfehler keine Rolle spielt. Die 
Messfühler selbst haben da auch schon ganz ordentliche Abweichungen. Die 
Auflösung könnte durch Oversampling noch verbessert werden, dann mit 0.5 
- 0.25°C Auflösung.

Im Excel (Anhang) hab ich ein Polynom 4. Ordnung verwendet. Mit 3. 
Ordnung beträgt der Linearisierungsfehler schon bis zu 2°C. In der 
Praxis sollte eine Tabelle verwendet werden.

Kennt Jemand einen anderen Fühler mit mindestens diesem Messbereich, für 
den es keinen Messverstärker braucht?

Gruss, Bernd

Autor: Chris D. (m8nix)
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@ helmi1 .. sooo, ich hab mir mal die Zeit genommen wie man unschwer an 
der Uhzeit des Postings erkennen kann *gg

helmi1 schrieb:
> 2. sind die Leitungswiderstände selber wieder Temperaturempfindlich.

Spezifischer Widerstand Kupfer p = 0,0178 Ohm mm² / m (bei 20°C)
Leitungslänge l = 10m (20m hin und zurück)
Leitungsquerschnitt A = 0,75mm²
Rleitung/2 (20°C) = l x p / A = 10 x 0,0178 / 0,75 = 0,23733 Ohm
Angenommener PT 100 Widerstand = -30°C = 88,22 Ohm

Testszenario mit Einbeziehung der Messleitungswiderstände (Zweileiter):

5V --- 5k6 --- 0,23733Ohm  --- 88,22Ohm  --- 0,23733Ohm  --- 0V
Ipt100 = 5V / ( 5600 + 0,23733 + 88,22 + 0,23733 ) = 0,87893 mA
Upt100 (Umess) = ( 0,23733 + 88,22 + 0,23733 ) * 0,87893mA = 77,9569mV
µC Rechenwert (Rpt100) = ( 77,9569mV / (( 5V - 77,9569mV ) / 5600 )) - 
0,23733 - 0,23733 = 88,22 Ohm   ---> Na endlich - hatte mich oft 
verrechnet

Und nun erhöhen wir die Temperatur der Messleitungen mal von 20 auf 
50°C. Wohlgemerkt - nur den Leitungswiderstand, nicht die Messtemperatur 
!

Temperaturkoeffizient Kupfer = 0,0039 Alpha/1/K
Angenommene Umgebungstemperaturdifferenz = +30°K

Rleitung/2 (50°C) = 0,23733 x ( 1 + 30°K x 0,0039 ) = 0,26509 Ohm

Ipt100 = 5V / ( 5600 + 0,26509 + 88,22 + 0,26509 ) = 0,87892 mA
----> Man beachte die 10nA Differenz! *lächerlich (Gott sei dank hab ich 
überhaupt soviele Nachkommastellen dranngemacht)

Upt100 (Umess) = ( 0,26509 + 88,22 + 0,26509 ) * 0,87892mA = 78.0043mV
µC Rechenwert (Rpt100) = ( 78.0043mV / (( 5V - 78.0043mV ) / 5600 )) - 
0,23733 - 0,23733 = 88,27 Ohm
   /\       /\
   |         |
Hier muss ja der bei 20°C bekannte, einmal gemessene Leitungswiderstand 
eingesetzt werden. Der "echte" Widerstand ist uns ja unbekannt.

Wow, jetzt bin ich aber baff... ganze 0,05 Ohm Messfehler... Das ist mir 
zu viel *LoL
Und jetzt verrate ich euch noch wieso ich ausgerechnet -30°C als 
Beispieltemperatur angenommen hab.
Ganz einfach - weil dort unten die grösste Widerstandsänderung pro °C 
vorliegt. Und ich jetzt echt neugierig bin wie sich mein Temperaturwert 
durch die nichteinbeziehung der Messleitungswiderstandsänderung aufgrund
einer Temperaturschwankung der Messleitung von 30°C verändert.
Ich spann Euch nicht mehr länger auf die Folter, es sind 30,12 °C laut 
interpolierter Widerstandstabelle - Ein satter Fehler von 0,4% im
denkbar schlechtesten Messbereich *gg

Mein persönliches Resumé daraus:
Konstantstromquelle samt 4 Leiterschaltung ist für mich gestorben.

Gruss Chris

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Bernd (Gast)

>haben einen AD-Wandler Eingang. Ich hatte vor, das so ähnlich wie Chris
>zu machen. Jedoch wollte ich Pt1000 nehmen, wegen des
>Leitungswiderstandes.

Das hat mit PT100 gar nichts zu tun.

>Ich möchte 15 Temperaturen messen zwischen 0 und 850°C und das in low
>cost. Eine Auflösung von 1K im unteren Bereich und 2K bei 700°C sind
>akzeptabel.

;-)
Du bist lustig. Du hast eine sehr naive Vorstellung von [[Auflösung und 
Genauigkeit]] sowie Preis von Temperatursensoren.

AUFLÖSEN ist kein Problem, nimm einen 12Bit++AD-Wandler. Auf 1K-2K GENAU 
in dem Bereich kostet RICHTIG Geld. Ausserdem nimmt man für den 
Temperaturbereich Thermoelemente, PT100 dürfte da schon nicht mehr 
reichen IIRC.

>Plan:

Den hatte Egon auch immer . . . ;-)

>Spannungsteiler mit 3.9k auf +5V (extra Spannungsregler) und den PT1000
>auf masse. Dann die Spannung mit einem ATmega einlesen. Da wird der
>Bereich des AD-Wandlers fast ausgenutzt.

Wirklich? Rechnung?

> Die Unlinearität finde ich
>nicht so schlimm, da die Messung zwischen 0 und 100°C genauer ist und
>bei mehreren 100°C ein kleiner Messfehler keine Rolle spielt. Die
>Messfühler selbst haben da auch schon ganz ordentliche Abweichungen. Die
>Auflösung könnte durch Oversampling noch verbessert werden, dann mit 0.5
>- 0.25°C Auflösung.

Jaja, die liebe Augenwischerei. Siehe Artikel oben. Der Aufwand ist 
unsinning, wenn die reale Genauigkeit um Grössenordnungen daneben liegt.

>Im Excel (Anhang) hab ich ein Polynom 4. Ordnung verwendet. Mit 3.
>Ordnung beträgt der Linearisierungsfehler schon bis zu 2°C. In der
>Praxis sollte eine Tabelle verwendet werden.

Kommt drauf an. Ne Tabelle braucht meist mehr Speicher als ne kleine 
Funktion zur Berechnung. Und da man bestenfalls 1 mal pro Sekunde das 
berechnen muss, ist die Funktion besser. Polynom 4. Ordnung ist Luxus 
pur.


MFG
Falk

Autor: Yob (Gast)
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Muah, die Anti-Konstantstromquellen-Pt-Fraktion.

Ich weis nicht was ihr habt. Der Pt100 oder Pt1000 besitzt eine 
Qudratische Funktion in seinem Temperaturverhalten, was sich über einen 
Bereich von 0-850°C sowie so nicht mit nem simplen Vorwiderstand 
linearisieren lässt,vieleicht kombi mit paralell aber den 
Berechnungsaufwand in Ehren ;), da nimmt man ne Tabelle oder eher nen 
Polynomfit 2. Ordnung, wobei ich letzeres vorziehe. Im Bereich von 
0-100°C würde ich nicht mal unbedingt nen Pt einsetzen wenns net 
wirklich absolut Genau sein soll. Mit Genau meine ich nicht Auflösung, 
denn die Genauigkeit des Tempsensors in einem großen Temperaturbereich 
macht die Schwierigkeit aus und mit nem Pt+Fit kann man selbst bei 
0-500°C noch 0,1°C genau über dem gesamten Messberech messen (selbst 
aufgebaut), deswegen nehm ich den Pt hauptsächlich.
Eine Konstaromquelle kostet doch nix oder tun euch die paar cent so weh?


Gruß Yob

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Yob (Gast)

>wirklich absolut Genau sein soll. Mit Genau meine ich nicht Auflösung,
>denn die Genauigkeit des Tempsensors in einem großen Temperaturbereich

Eben.

>macht die Schwierigkeit aus und mit nem Pt+Fit kann man selbst bei
>0-500°C noch 0,1°C genau über dem gesamten Messberech messen

Das bezweifle ich mal stark.

MFG
Falk

Autor: Gerhard. (Gast)
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Warum nicht die 15 PT100 Sensoren in serie schalten und mit einer 
Konstantstromquelle gemeinsam versorgen und mittels Analog Multiplexer 
die einzelnen PT100 Widerstaende nacheinander zu messen? Mit sieben 
MC14052B liesse sich das bequem machen.

Ich bin immer noch der Meinung dass man die professionellere Art der 
Messung mittels Kondensatorsubtaktions und Umschaltung anwenden sollte. 
Damit lassen sich die Leitungswiderstaende mit der 3/4 Draht Methode und 
alle anderen Verstaerker Offsets elegant kompensieren. Der Aufwand ist 
wirklich nicht gross. Wenn die Genauigkeit und Stabilitaet des 
Vergleichsnormal ausreichend ist, laesst sich hier eine 
Absolutgenaugigkeit erreichen die um Groessenordnungen besser wie viele 
andere Schaltungen ist. Mit dieser Methode ist auch die Stabilitaet der 
Vergleichsspannungsquelle nicht kritisch da ja nur as Verhaeltnis 
zwischen einem PT100 und dem Vergleichsnormal gemessen wird.

In der Oktober Ausgabe 2, 2000, EDN ist uebriegens eine 
Tablleninterpolationsmethode beschrieben, die ohne Polynomials auskommt 
und eine Linearitaet von weniger als 0.001 Grad verspricht. Im Anhang 
ist der Artikel.


Gruss,
Gerhard

Autor: Gerhard. (Gast)
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Hier noch zum Vergleich was das Guildline 9540 Instrument kann:

Im Messbereich von:

-200 bis -40 Grad: 0.015 Grad Absolutgenaugikeit
-40 bis +180 Grad: 0.01
+180 bis 240 Grad: 0.015

Aufloesung: 0.001 Grad

Dieses Geraet verwendet Kondensatorumschaltung und Subtraktion.

Autor: Gerhard. (Gast)
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Der LTC2402 kann RTDs mit 24-bit Aufloesung direkt messen. Siehe Seite 
29, Figure 33 des Datenblatts. Kostet weniger als 10 Euro.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Gerhard. (Gast)

>Hier noch zum Vergleich was das Guildline 9540 Instrument kann:

>-200 bis -40 Grad: 0.015 Grad Absolutgenaugikeit
>-40 bis +180 Grad: 0.01
>Y+180 bis 240 Grad: 0.015

Klingt sehr phantastisch. Bin ich sehr skeptisch. Und was kostet das 
gute Stück? Was kosten die Sensoren? Die sind doch dann alle nochmal 
kalibiert, einfacher Austausch wie bei PT100 üblich fällt dann flach.

MFG
Falk

Autor: Gerhard. (Gast)
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@ Falk:

"Klingt sehr phantastisch. Bin ich sehr skeptisch. Und was kostet das
gute Stück? Was kosten die Sensoren? Die sind doch dann alle nochmal
kalibiert, einfacher Austausch wie bei PT100 üblich fällt dann flach."

Der Sensor ist bei diesem Geraet fest angeschlossen und ist ohne 
weiteres nicht austauschbar.

1/10 Din, Class A RTD sind aber auch nicht zu teuer. Wenn man die 
Elektronik entsprechend verwirklicht ist auch mit austauschbaren 
Sensoren eine Genauigkeit von +/- 0.1..0.3 Grad im Hobbybreich 
erzielbar.

Die Eichung ist halt so eine Sache. Mit richtig ausgefuehrter 
Taupunktmessung kann man zwar 0 Grad innerhalb von +/- 0.01 Grad 
erzeugen . Damit laesst sich zumindestens der Nullpunkt genau 
einstellen. (Eichung des internen 100 Ohm Vergleichnormals)

Die Erzeugung einer genauen hoeheren Temperatur ohne Vergleichsnormal 
zur Kalibrierung ist sehr schierig. Man genauen Widerstaenden laesst 
sich ja nur die Elektronik ueberpruefen. Professionelle Methoden sind ja 
leider meistens viel zu exotisch.

Gruss,
Gerhard

P.S. http://www.guildline.com/Datasheet/Guildline9540BD...






http://www.guildline.com/

Autor: Chris D. (m8nix)
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@Bernd (Gast)

>haben einen AD-Wandler Eingang. Ich hatte vor, das so ähnlich wie Chris
>zu machen. Jedoch wollte ich Pt1000 nehmen, wegen des
>Leitungswiderstandes.

Falk Brunner (falk)
>Das hat mit PT100 gar nichts zu tun.

Wirklich? Rechnung?

Dann nimm mal einen PT100 und einen PT1000 bei 0°C und rechne jeweils 
einen Leitungswiderstand von 0,4 Ohm dazu:
100,4 Ohm <---> 1000,4 Ohm ... Na dämmersts?
 1,02 °C  <---> 0,102 °C

Falk Brunner (falk)
>Kommt drauf an. Ne Tabelle braucht meist mehr Speicher als ne kleine
>Funktion zur Berechnung. Und da man bestenfalls 1 mal pro Sekunde das
>berechnen muss, ist die Funktion besser. Polynom 4. Ordnung ist Luxus
>pur.

Klar, eine Tabelle braucht mehr Speicher. Wenn man eine Tabelle von -40 
bis 550°C in 10°C Schritte unterteilt wären das 120 Integer-Werte.
Wenn man das dann auch noch geschickt programmiert ist die Routine 
schneller. Ich muss mich ja nicht nach jeder Messung durch die gesamte 
Tabelle wuseln um das passende Wertepaar zu finden wenn ich beim 
Wertepaar der letzten Messung die neue Suche starte.
Aber ich bin jetzt nicht unbedingt fixiert auf eine Tabelle - kommt auf 
den Einsatzzweck an ob ein Polynom besser ist.

Yob (Gast)
> Eine Konstaromquelle kostet doch nix oder tun euch die paar cent so weh?

Es geht auch (erstmal immer) um ein paar cent. - Auch um freie 
Routingfläche. Aber mir geht es Hauptsächlich darum das ich nicht 
einsehe ein Bauteil drauf zu löten dessen Notwendigkeit mir bissher noch 
niemand schlüssig vermitteln konnte - Abgesehen von obergenauen 
Anwendungen. Mal ehrlich wenn ich weiter unten lese "0,015°C 
Absolutgenauigkeit" - Baue ich etwa ein Eichgerät? oder ein Messgerät 
zur Energiedichtebestimmung? Ich denke das tun die wenigsten hier. 
Typische Anwendungen wie Heizungssteuerungen, Vorlaufregelung ect. sind 
doch eher die Regel - und was machts da wenn die Vorlauftemperatur mit 
40,05°C angezeigt wird, mein Temperatureichgerät aber 41,05°C anzeigt? 
Wenns einem zu warm wird "dreht" man sie eben runter. --->>> Grob 
vereinfacht.
Soll nicht heissen das ich keinen Wert auf Messgenauigkeit lege. Man 
muss sich aber immer vor Augen führen was will ich damit eigentlich 
erreichen und dann den besten Kompromiss finden.

Gruss Chris

Autor: Gerhard. (Gast)
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Mit vielen 2-Kanal ADCs lassen sich gute PT100 Eingangsschaltungen 
verwirklichen. Der Cirrus MS5522 ist auch ganz gut geignet. Kostet nur 
ein paar Euro. Mit einer Konstantstromquelle und Halbbruecke ist die 
ganze Schaltung laecherlich einfach.

Mit dem AD7711 waere es noch einfacher, nur kostet der zu viel.

Sicher, das 9540 Geraet ist eine Klasse fuer sich und fuer 
Alltagsanwendungen braucht mas es natuerlich nicht so weit treiben.

Es gibt sowieso viele gute Loesungen dieser Anwendung.

Ich finde nur, wenn man einen PT100 verwenden will, dann sollte man die 
Genauigigkeit auch ausnutzen.

Uebriegens, ich weiss nicht ob ich das richtig verstanden habe dass man 
den Leitungswiderstand rechenrisch abziehen koennte. Wie ist es dann mit 
der Temperaturabhaengigkeit der Kupferleitungen dann? Das wuerde ja die 
Messung weiter verfaelschen. Man sollte zimindestens die 3 Leiter 
Methode  verwenden.

Gruss,
Gerhard

Autor: Yob (Gast)
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Ich geb allen recht die eine einfache simple Anwendung haben und es 
dabei nicht aufs 0,05°C im kleinen Bereich und 0,1°C im großen Bereich 
ankommt, dann spielt der Aufwand von 4Leiter ; Kondensator/Subtraktion ; 
Fitten keine Rolle. Nur wenn es um richtige Messtechnik geht kommt man 
dann nicht mehr drumherum ;). Also defakto zählt wieder wie immer der 
Anwendungsfall. Aufwand/Nutzen nichtbetrachtet da dieser extrem 
Schwankt, es gibt auch noch Projekte wo das Ergebnis mehr Wert ist als 
die Kosten. Psst, extrem selten.

PS: 500°C auf 0,1°C Genau geht ^^ nur dauert die Ideenfindung dafür sehr 
sehr lange ^^.

So ich wünsch ein schönes Wochenende

Autor: 3374 (Gast)
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>Eine Konstaromquelle kostet doch nix oder tun euch die paar cent so weh?

Ein Spannungsteiler ist gut genung, der Prozessor macht nichts, dem kann 
man etwas floatingpointrechnen anhaengen. Zudem kann man auch mit einem 
spannungsteiler eine Vierleitermessung machen.

Autor: Chris D. (m8nix)
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Gerhard. (Gast)
>Uebriegens, ich weiss nicht ob ich das richtig verstanden habe dass man
>den Leitungswiderstand rechenrisch abziehen koennte.

Warum nicht? Wenn er dir einmal bekannt ist. Die Messleitungsenden 
kurzschliessen. Den Spannungsabfall der Messleitung kannst du dann in 
einer Kalibrierroutine messen, abspeichern und in zukünftigen Messungen 
von deiner Messspannung abziehen.

>Wie ist es dann mit
>der Temperaturabhaengigkeit der Kupferleitungen dann? Das wuerde ja die
>Messung weiter verfaelschen.

Genau das hab ich weiter oben ja ausgerechnet.
Bei einer 10 Meter langen 0,75mm² starken Messleitung beträgt der Fehler 
max. 0,4% (0,12°C) bei einer Temperaturerhöhung der Messleitung von 20 
auf 50°C. (Zweileiterspannungsreferenzschaltung bei bekanntem 
Leitungswiederstand R20°C)

Wird eigentlich die Temperaturabhängigkeit der MESSspannungsleitungen 
einer 4 Leiter-Konstantstromquellenschaltung kompensiert?
Würde mich nicht wundern wenn hier der selbe Fehlereffekt auftritt.

Gruss Chris

Autor: GastGastGast (Gast)
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@Chris D. (m8nix)

> ...
> [Berechnung Zweileiterschaltung bei unterschiedlichen Temperaturen]
> ...

> Mein persönliches Resumé daraus:
> Konstantstromquelle samt 4 Leiterschaltung ist für mich gestorben.

Nette Berechnung, wohl auch korrekt, aber leider an der Praxis vorbei.
Die Temperaturschwankungen auf der Leitung sind auch nicht der ggrund 
für den Einsatz von Drei- und Vierleitertechnik.

In der Praxis kennst Du den Widerstand der Leitung erstmal nicht. Mit 
Deiner Lösung müsstest Du den Korrekturwert für die konkrete Leitung 
immer in den µC eintragen. Ändert sich die leitung, andert sich der 
Wert.

Bei der Dreileiter- oder Vierleitertechnik kannst Du ein Gerät für alle 
Leitungslängen und -querschnitte ohne irgendwelche Änderungen einsetzen.

Autor: Chris D. (m8nix)
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GastGastGast (Gast)
>In der Praxis kennst Du den Widerstand der Leitung erstmal nicht. Mit
>Deiner Lösung müsstest Du den Korrekturwert für die konkrete Leitung
>immer in den µC eintragen. Ändert sich die leitung, andert sich der
>Wert.

Das ist natürlich richtig. Aber obs jetzt so Praxisfremd ist???
Meistens geht doch der PT100 kaputt und nicht die Messleitung.
Mit einer kleinen Kalibrieroutine ist der Abgleich einer neuen 
Messleitung aber auch eine Minutenangelegenheit. Und dann hab ich den 
Leitungswiderstand wenigstens exakt.

Gruss Chris

Autor: GastGastGast (Gast)
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> Das ist natürlich richtig. Aber obs jetzt so Praxisfremd ist???

Für den industriellen, komerziellen Einsatz: JA

> Meistens geht doch der PT100 kaputt und nicht die Messleitung.

Darum geht es auch nicht.

> Mit einer kleinen Kalibrieroutine ist der Abgleich einer neuen
> Messleitung aber auch eine Minutenangelegenheit.

Bei Unterwasserpumen kommen die Leistungskabel und drei dünne Strippen 
aus dem Loch. Die Jungs vor Ort wissen, dass sie sie beiden roten kabel 
auf 1+2 und das Weisse auf 3 klemmen müssen. Mit Abgleich, 
Widerstandsmessung oder gar Microcontroller programmieren brauchst Du 
einem Pumpenwatz nicht zu kommen.

> Und dann hab ich den Leitungswiderstand wenigstens exakt.

Wozu? Der interessiert nicht, da automatisch kompensiert.

Wie gesagt, deine Lösung funktioniert, ist aber für die Verkaufs- und 
Feldpraxis schlicht zu unhandlich, diffizil und fehleranfällig und daher 
nicht praktikabel.

Abgesehen davon: Wenn Dein Gerät mal nicht mehr gehen sollte und Du 
nicht mehr erreichbar bist, was dann?

Der Vorteil von Standards ist, dass geräte aller möglichen hersteller 
1:1 tauschbar sind bzw. sein sollten. Das ist bei PT100 in Drei und 
Vierleitertechnik gegeben.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Wird eigentlich die Temperaturabhängigkeit der MESSspannungsleitungen
>einer 4 Leiter-Konstantstromquellenschaltung kompensiert?
>Würde mich nicht wundern wenn hier der selbe Fehlereffekt auftritt.

Ja der wird kompensiert. Auch alle anderen Widerstandsaenderungen in der 
Leitung. Als da waeren noch Uebergangswiderstaende an Stecker und 
Klemmen.

Autor: Chris D. (m8nix)
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GastGastGast (Gast)
>Wie gesagt, deine Lösung funktioniert, ist aber für die Verkaufs- und
>Feldpraxis schlicht zu unhandlich, diffizil und fehleranfällig und daher
>nicht praktikabel.

Öhm, ich glaube fast du denkst die Methode funktioniert ohne 
Leitungsabgleich nicht? Den Leitungsabgleich muss ich nicht zwingend 
machen. Den kann man machen um genauer zu sein als eine 
Zweileiter-Konstantstromschaltung. Dort könnte ein Leitungsabgleich 
natürlich genau so angewandt werden.

>unhandlich, diffizil und fehleranfällig und daher nicht praktikabel.

Das selbe musst dann über eine Zweileiter-Konstantstromschaltung auch 
behaupten. Denn ich mache hier fast nichts anderes. Kein Konstantstrom 
heisst ja nicht das sich der PT100 Strom von 0 bis 10mA ändert:
5V / ( 5600 + 100 ) = 0,8771 mA --->  bei 0°C
5V / ( 5600 + 281 ) = 0,8501 mA --->  bei 500°C
Auf ersten Blick mag man diese Stromänderung als Nachteilig auslegen.
Doch durch die Spannungsreferenzschaltung hab ich zwei Konstanten. 
Nämlich die Höhe der Referenzspannung und die Grösse meines 
Vorwiderstands. Während bei der Konstantstomschaltung nur der 
Konstanstrom als Konstante bekannt ist.
Durch die beiden Konstanten bin ich nun in der Lage den Messstrom und 
somit den Messwiderstand zu errechnen, halt nur ohne 
Konstantstromquelle.

Für Rauhe Umgebungen und schwer zugängliche Stellen ist die Methode 
freilich nicht geeignet. Da würd ich auch 3 oder 4 Leiterkonstantstrom 
einsetzten. Aber deffiziel und fehleranfällig lasse ich so nicht gelten.

BTW: Was ist ein Pumpenwatz? *lach

> Und dann hab ich den Leitungswiderstand wenigstens exakt.
> Wozu? Der interessiert nicht, da automatisch kompensiert.
Interessieren tut er mich auch nicht. Da ich ihn aber messen kann
rechne ich ihn mit ein um die Genauigkeit zu erhöhen und erspar mir 
evtl. ne Kompensation, wenns nötig ist.

>Abgesehen davon: Wenn Dein Gerät mal nicht mehr gehen sollte und Du
>nicht mehr erreichbar bist, was dann?
Endlich Urlaub?
Dann geb ich dem Kunden deine Telefonnummer... du weisst ja jetzt wies 
geht ;-)

Autor: Broesel-Watz (Gast)
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Kan jemand dem Elektrowatz mal die Vierleitertechnik erklaeren ? Der 
Groschen ist noch nict gefallen.

Autor: Bernd (Gast)
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Meine Temperaturmessung ist für eine professionelle Anwendung, die 
gleichzeitig sehr kostenrelevant ist. Deshalb kann ich keine Messung bis 
auf die 2. Nachkommastelle realisieren. Eine Konstantstromquelle ist zu 
teuer. Stell Die vor, du willst die Flammentemperatur in deiner Heizung 
regeln. Die Flamme flackert wie eine Kerze, die Temperatur geht +/- 10 
Grad rauf und runter. Was soll ich da mit der Genauigkeit oder 
Auflösung?

Ich benötige die minimale Auflösung nur, damit der D-Anteil des 
PID-Reglers nicht zu sehr zappelt.

Ich muss noch nicht mal negative Temperaturen messen können.

Deshalb ginge es auch evtl. mit Typ K Thermoelementen. Dann benötige ich 
aber einen guten Multiplexer mit einem Gesamtfehler von +/- 40µV oder 15 
Stück OPs mit einem Offset im µV Bereich. Letzteres scheitert wieder am 
Preis und an der Platinenfläche (3€ x 15 Stück = 45€). Dann bleiben nur 
noch 20 Euro für den Rest: ATmega128, Stromversorgung, 10 PWM Ausgänge 
mit 12V und bis 3 A, Gehäuse.

Bernd

PS.
Der Watz hat angeblich schon mal ne gefrorene Flamme gesehen ;)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Bernd (Gast)

>Meine Temperaturmessung ist für eine professionelle Anwendung, die
>gleichzeitig sehr kostenrelevant ist. Deshalb kann ich keine Messung bis
>auf die 2. Nachkommastelle realisieren.

Kleiner Widerspruch?

> Eine Konstantstromquelle ist zu
teuer.

Was is teuer bei dir? 10 Cent?

> Stell Die vor, du willst die Flammentemperatur in deiner Heizung
>regeln. Die Flamme flackert wie eine Kerze, die Temperatur geht +/- 10
>Grad rauf und runter. Was soll ich da mit der Genauigkeit oder
>Auflösung?

Was willst du da mit einem PT100 bzw Temperatursensor? Dazu nimmt der 
Profi ein Pyrometer.

http://de.wikipedia.org/wiki/Pyrometer

>Ich muss noch nicht mal negative Temperaturen messen können.

Kommt bei Flammen auch selten vor. Vor allem in der Kelvinskala ;-)

>Deshalb ginge es auch evtl. mit Typ K Thermoelementen. Dann benötige ich
>aber einen guten Multiplexer mit einem Gesamtfehler von +/- 40µV

Vergiss es. Selbst mit Relais hast du da schon Thermospanungen am Hals.

> oder 15 Stück OPs mit einem Offset im µV Bereich.

Das schon eher. Z.B. OPA07, ein Klassiker.

> Letzteres scheitert wieder am
>Preis und an der Platinenfläche (3€ x 15 Stück = 45€). Dann bleiben nur
>noch 20 Euro für den Rest: ATmega128, Stromversorgung, 10 PWM Ausgänge
>mit 12V und bis 3 A, Gehäuse.

Tja, da hast du dich vielleicht zu weit aus dem Fenster gelehnt.

MFG
Falk

Autor: Tim (Gast)
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Bei 2 Leiter muss nach dem Leitungsabgleich der Widerstand zwischen
Messumformer und PT100 über Jahre Konstant bleiben was keiner 
Garantieren kann. Meistens sind da 2*4 Klemmstellen zwischendrin, die 
wunderbare Fehlerquellen sind.
Deshalb sind in der Industrie 4 Leiter Kopfmessumformer mit 4-20mA 
Schleife Standard. Kabelwiderstand < 250 Ohm ist so vollkommen egal.
Ok, mit "low cost" hat das dann nix mehr zu tun.

Autor: Bernd (Gast)
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@Falk

Ok, die Stromquelle für 10 Cent kenne ich nicht. Das muss ich mir mal 
anschauen. Ist die 0,1% genau inclusive Temperaturdrift? Dann kommen 
aber 2 weitere 8 Kanal Multiplexer dazu, welche die Stromquelle 
draufschalten. Dann werden allerdings weitere für EMV relevante Bauteile 
fällig.

Pyrometer
Sowas hatte ich auch schon mal gebaut. Ein Pyrosensor kostet 15-20€? 
Fest eingebaut benötigt er ein Fenster mit z.B. 4 bis 14µm Wellenlänge 
Durchlass. Das Fenster könnte sich mit Russ beschlagen, 400°C sind für 
Siliziumfenster evtl. zu heiss.

Zugegeben, aus Sicht der Pt-Fühler ist das fas eine Vergewaltigung. Aber 
nur weil jeder denkt, PT100/PT1000 Sensoren sind was für 
Präzisionsgeräte, muss das nicht bedeuten, das sei der falsche Weg. Wenn 
es an etwas scheitert, dann am höheren Verarbeitungsaufwand bei den 
Platinsensoren, einkleben in Röhrchen, Einschraubgehäuse usw. Der 
minimale Fühlerdurchmesser beträgt 3mm. Wenn ein Typ. K-Sensor 15€ 
kostet und ein PT1000 30€, dann war es das.

Wenn die Temperaturmessung hinhaut, ist das Teil so realisierbar. Vor 
allem bei Stückzahlen >> 1000. Ein guter Einkauf kann da schon noch was 
machen.

Relais
Falls dieses nur kurz schaltet (100ms) und keine grossen 
Temperaturunterschiede erzeugt werden, wäre die Thermospannung 
akzeptabel klein. Das Kriterium ist eher die Schaltgeschwindigkeit. Der 
Regler benötigt die aktuelle Temperatur alle 100ms. Für 4-fach 
Oversampling an 15 Temperaturen wären z.B. 60 Messungen notwendig 
(verhandelbar) und das alle 100ms in einem konstanten Zeitraster. Dann 
steuern 10 PID-Regler die 10 PWM-Ausgänge.

Gruss, Bernd

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Beitrag "Temperaturmessschaltung möglichst genau?"

In dem Thread sind Schaltungen fuer Stromquellen und Multiplexer drin

Wenn du Relais suchst fuer Thermoelement umschaltung

http://www.cotorelay.com/3500.pdf

Gruss Helmi

Autor: Thilo M. (Gast)
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Ich habe mit den KTY-Teilen schon durchweg schlechte Erfahrungen 
gemacht.
In der Heizungstechnik (Temperaturen zwischen -10 und 95°C) haben die an 
den heißen Messpunkten nicht länger als zwei Monate gehalten.

Wir benutzen jetzt ausschließlich PT100, PT500 und PT1000. Die sind 
standfest und in entsprechender Genauigkeit zu kriegen.
Wenn's genau sein soll benutzen wir PT100 in Vierleiterschaltung, 
ansonsten PT1000 in Zweileiterschaltung, da die Leitungslänge (selten 
über 10m) noch in vertretbarem Rahmen das Messergebnis beeinflusst.

Autor: Chris D. (m8nix)
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@ Gerhard. (Gast)

>In der Oktober Ausgabe 2, 2000, EDN ist uebriegens eine
>Tablleninterpolationsmethode beschrieben, die ohne Polynomials auskommt
>und eine Linearitaet von weniger als 0.001 Grad verspricht. Im Anhang
>ist der Artikel.

Könntest du freudlicherweise den Link noch mal posten? Irgendwie 
funktioniert der nicht.

Danke

Gruss Chris

Autor: Arc Net (arc)
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> AUFLÖSEN ist kein Problem, nimm einen 12Bit++AD-Wandler. Auf 1K-2K GENAU
> in dem Bereich kostet RICHTIG Geld.
und
>> macht die Schwierigkeit aus und mit nem Pt+Fit kann man selbst bei
>> 0-500°C noch 0,1°C genau über dem gesamten Messberech messen
> Das bezweifle ich mal stark.

Hatten wir schon mal...
Beitrag "Re: NTC kalibrieren"

Das einzig teure, weil aufwendige, ist die Kalibrierung.

> Ausserdem nimmt man für den
> Temperaturbereich Thermoelemente, PT100 dürfte da schon nicht mehr
> reichen IIRC.

850 °C ist normalerweise die Grenze für PT100, allerdings sind auch 
Temperaturen bis 1000 °C / 1100 °C möglich.
http://www.t-d-i.co.uk/pdfs/tdi-cat.pdf

Thermoelemente kann man nehmen, nur muss man sich da insbesondere beim 
Typ K auf reversible "Probleme" im Bereich 250 °C - 600 °C gefasst 
machen...


@Chris D
> Ausserdem wirken die Leitungswiederstände ja
> auch bei Konstanstrommessung und erhöhen dir den PT100 Widerstand.

Nein. Warum z.B. s. hier 
http://www.fh-koeln.de/f09-alt/personen/wilfried.h...

> Und nun erhöhen wir die Temperatur der Messleitungen mal von 20 auf
> 50°C. Wohlgemerkt - nur den Leitungswiderstand, nicht die Messtemperatur!

Ist hier irrelevant, da der Temperaturgradient auf beiden Leitern als 
gleich angenommen werden kann und auch die Übergangsstellen
als isotherm angenommen werden können (der Fehler spielt erst dann eine 
Rolle, wenn man wirklich sehr genau Messen will).

Zum Rest der Rechnung nur soviel:

5V * (88.22 + 2 * 0.23733) / (5600 + 88.22 + 2 * 0.23733) = 0.077957 V 
soweit iO (das der Spannungsteiler belastet ist mal aussen vor)
Nur wird's beim uC Rechenwert falsch.
Woher kennt der Controller den Leitungswiderstand bzw. die Ströme?
Der Controller kennt nur 5V und 5600 Ohm aber weder Leitungswiderstand 
noch Widerstand des PT100,
wobei der Leitungswiderstand schon vorher gemessen werden müsste...
D.h. der Fehler wäre hier schon 0.077957 / (5 / 5600) = 87.31184 Ohm ~ 
-32.3 °C - 30.0°C = 2.3 °C
Ohne Leitungen 86.8517 Ohm ~ -33.5 °C - 30.0 °C = 3.5 °C
Klingt nach wenig, sieht bei einem PT1000 aber schon ganz anders aus...
5V * (882.2 + 2 * 0.23733) / (5600 + 882.2  2  0.23733) = 0.680795 V
0.680795 / (5 / 5600) = 762.49 Ohm ~ -60.2 °C also gute 30 °C daneben, 
das zehntel Grad von den Leitungen fällt da nicht mehr ins Gewicht.

>> Deshalb ginge es auch evtl. mit Typ K Thermoelementen. Dann benötige ich
>> aber einen guten Multiplexer mit einem Gesamtfehler von +/- 40µV
> Vergiss es. Selbst mit Relais hast du da schon Thermospannungen am Hals.

S.o. wenn das Messgerät nicht während der Messung vom Eisschrank in den 
Ofen bewegt wird, sind die relevanten Übergänge isotherm.

> Ok, die Stromquelle für 10 Cent kenne ich nicht. Das muss ich mir mal
> anschauen. Ist die 0,1% genau inclusive Temperaturdrift? Dann kommen
> aber 2 weitere 8 Kanal Multiplexer dazu, welche die Stromquelle
> draufschalten. Dann werden allerdings weitere für EMV relevante Bauteile
> fällig.

Die Temperaturdrift der Stromquelle und deren Genauigkeit ist beim 
ratiometrischen Vierdrahtaufbau irrelevant,
solange sie sich nicht während einer Messung stark ändert

p.s. etwaige Fehler gehen heute aufs Konto einer guten Weinempfehlung...
http://www.stern.de/blog/index.php?op=ViewArticle&...

Autor: Chris D. (m8nix)
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@ Arc Net (arc)

Mir ging es bei der Berechnung des Temperatureinflusses einer 
Messleitung nicht darum hier irgendeine Schaltung zu Favourisieren. Ich 
wollte lediglich veranschaulichen das manche Bedenken hinsichtlich 
dessen, gern in Luft aufgelöst werden können. Eine Berechnung der 
Temperaturbeinflussung einer Messleitung ist wohl ohne 
Ausgangsleitungswiderstand hinfällig. Desshalb hab ich einen 
"dazukonstruiert" Ob ich den jetzt in meine Messung einbeziehe oder 
nicht bleibt jedem selbst überlassen bzw. hängt von der 
Anwendung/Messaufbau ab.

Zudem revidiere ich meine Meinung, damit man nicht ständig mit der 3 
oder 4 schwänzigen (Schaltung) auf mich wirft:

Konstantstromquelle in 2 Leiterschaltung ist für mich gestorben.

> Ohne Leitungen 86.8517 Ohm ~ -33.5 °C - 30.0 °C = 3.5 °C
> Klingt nach wenig, sieht bei einem PT1000 aber schon ganz anders aus...

Sieht auch hier schon nach Schätzeisen aus. (Den Château Cheval Blanc 
geb ich gerne aus ;-))

Meine Intuition den Thread hier überhaupt zu eröffnen war folgendes 
Posting: [[Beitrag "externer AD-Wandler ADS1258"]]
Dort hab ich dem armen youssef glatt den Vorwiderstand in der Rechnung 
unterschlagen und bin trotzdem "nur" auf einen Fehler von knapp 20°C im 
Temperaturbereich von 0...500°C gestossen.... was mich sehr erstaunt 
hat.

Meine bitte jetzt: Vergleicht diese Methode nicht immer mit einer 3 oder 
4 Leiterschaltung. Die sind freilich genauer und kompensieren alles 
Mögliche. Wenn man sich dann auf 2 Leiter beschränkt, denke ich: es geht 
auch ohne Konstantstrom

In diesem Sinne .....

ein schönes Wochenende :-)

Autor: Arc Net (arc)
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> Konstantstromquelle in 2 Leiterschaltung ist für mich gestorben.
> Wenn man sich dann auf 2 Leiter beschränkt, denke ich: es geht
> auch ohne Konstantstrom

wenn man den Widerstand der Messleitungen kennt...
ist der Fehler zwar nicht konstant, aber deutlich geringer als bei der 
Konstantstromvariante.

OT:
> (Den Château Cheval Blanc geb ich gerne aus ;-))

Bin bei Rotwein eher in Spanien zuhause, hauptsächlich wegen des 
Geschmacks, aber auch, weil sehr gute Spanier im Gegensatz zu 
französischen Weinen nicht maßlos überteuert sind (z.B. 2004 Numanthia)

Autor: Gerhard. (Gast)
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@ Gerhard. (Gast)

>In der Oktober Ausgabe 2, 2000, EDN ist uebriegens eine
>Tablleninterpolationsmethode beschrieben, die ohne Polynomials auskommt
>und eine Linearitaet von weniger als 0.001 Grad verspricht. Im Anhang
>ist der Artikel.

Könntest du freudlicherweise den Link noch mal posten? Irgendwie
funktioniert der nicht.

Danke

Gruss Chris

................

Hallo Chris,

danke fuer den Hinweis. Ist mir beim Testen auch so gegangen. Der 
Dateiname wurde abgeschnitten weil er zu lang war. Diesesmal habe ich es 
in ein ZIP verpackt.

Hoffe dass es jetzt funktioniert.

Gruss,
Gerhard

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