Hallöchen Um eine Messbrücke mit Widerständen zu simulieren, bräuchte ich 350 Ohm-Widerstände die extrem Temperaturstabil sind. Ich habe mit 0.1% Widerständen ( 25 ppm/°C ) die Messbrücke aufgebaut. Wenn ich die Messbrücke mit 10V versorge habe ich bei 20 °C einen Fehler von ca. 1mV. Dies kann ich mit einem Poti parallel zu einem Zweig der Messbrücke kompensierem. Die Genauigkeit der Widerstände ist also fast egal. Das Problem ist dies, dass sich die Ausgangsspannung um ca. 0,1mV/10°C ändert. Daraus ergibt sich ein Fehler von 2%/10°C. Ich bräuchte also Widerstände die extrem Temperaturstabil sind. Die Grundgenauigkeit ist egal ! Oder eine Methode bei einer Messbrücke mit 350 Ohm Widerstände die Änderung der Werte durch die Temperaturänderung zu kompensieren. Vielen Dank. hmg Mandi
@Manfred Schön Wie kommst Du auf 2%/10°C? Ist das nicht "etwas" zu hoch gegriffen?
Alternativ kann man die Temperatur der Messbruecke messen und die Resultate mit einer Tabelle kompensieren.
Hallöchen @Eddy Current >>Wie kommst Du auf 2%/10°C? Ist das nicht "etwas" zu hoch gegriffen? Ein Fehler von 0,1mV bei einem Signal von 5mV ist halt 2% :-( @vielleicht so >>Alternativ kann man die Temperatur der Messbruecke messen und die >>Resultate mit einer Tabelle kompensieren. Ist nicht realisierbar. Müsste automatisch erfolgen und es ist keine uC in der Schaltung. hmg Mandi
@Manfred Schön (mandinice)
>Ein Fehler von 0,1mV bei einem Signal von 5mV ist halt 2% :-(
Dann nimm einen verfügbaren WIderstand mit niedrigem Tk und nutze ein
Peltierelement zur Temperaturstabilisierung. Als Workaround.
MFG
Falk
@Manfred Schön: Das Problem ist Dein Poti!!! Hab bislang noch keins gesehen, das einen TK von z.B. 25 ppm/K (oder ppm/°C) hat. Wenn die Präzisionswiderstände einen TK von 25 ppm/K haben und alle Widerstände in der Brücke der gleichen Temperaturänderung unterliegen (das Poti zunächst nicht berücksichtigt), können aus 25 ppm (parts per million) nie im Leben auf einmal 2% (oder 20000(!) ppm) werden! Selbst über eine Temp.-Änderung von 10°C, wären wir auch erst bei 250 ppm - und das sind 0,025%. Nicht mehr und auch nicht weniger. Also: Schmeiss das Poti raus, mach die Messung und subtrahiere den (natürlich zuvor ermittelten) 'Offset' von allen Messungen und Du hast ein gutes Präzisionsschätzeisen von DMS-Messbrücke ;-)
Hallöchen Raimund Hatte ich zuerst auch gemeint. Aber dem ist nicht so. Habe das Poti ausgelötet und habe noch das gleiche Problem. Das Poti hat ca. 100ppm/°C bei 500kOhm. Die Widerstände haben 10ppm/°C bei 350 Ohm. Daher wird wohl das Poti, dass parallel zu den Widerständen hänge KEINEN Einfluss haben. Es sind schon 2%. Aber 2% auf das Messsignal und nicht auf die Widerstandswerte bezogen :-( hmg Mandi
@Manfred: OK, dann ist es das Poti halt nicht. Dann ist aber eine detailliertere Beschreibung der Schaltung notwendig. Poste dazu mal den Schaltplan und ggf. auch ein Bild vom mechan. Aufbau. Wenn, wie in einer Brückenmessschaltung üblich, einer oder gar zwei der Widerstände veränderbar sind (irgendetwas will man ja schließlich ermitteln/messen), und die unveränderlichen Widerstände sind von derartig 'hoher' Präzision (Grundtoleranz von 0,1% und einem TK von 25ppm/K), kann der von Dir beobachtete Fehler von 2% nie und nimmer von diesen Widerständen hervorgerufen werden (meine 'These') und er entsteht an anderer Stelle, an die Du/Ich/Wir noch nicht gedacht haben. Dies klärt sich aber ggf. sobald man näheres über die Schaltung und den Aufbau erfahren könnte.
Angehängte Dateien:
-
Messbr_cke.png
8,6 KB
Hallöchen Es handelt sich um eine einfache wheatonsche Messbrücke aus vier 350 Ohm Widerständen. Die Schaltung besteht zur Zeit nur aus den vier Widerständen. Ich hab' das ganze mal in Target simuliert und dabei als Widerstandswerte die zu erwartenden Werte eingegeben. 350 Ohm als Standartwert 350,035 und 349,965 um 10ppm/°C bei 10°C unterschied zu simulieren 350,175 und 349,825 um die Genaugkeit der Widerstände von 0,05% zu simulieren. Die Messbrück liefert bei einer Versorgungsspannung von 10V und 0,5mV/V als Messbereichsendwert eine Spannung von 5mV ! Laut Simulatiuon ergeben sich durch die Temperaturfehler bereits ein Signal von 1.000mV ( siehe Simualtion - mittlere Schaltung ) Das wären dann sogar ein maximal möglicher Fehler von 20% ( bezogen auf das gewünschte Ausgangssignal von 5mV ) hmg Mandi P.S.: Hatte auch schon die Idee, dass es sich um einen Thermospannung handeln könnten. Aber der Fehler ändert sich auch mit der Versorgungsspannung der Brücke. Wenn es eine Thermospannung wäre müsste der Fehler nur von der Temperatur abhängen.
Aha, Manfred, da haben wir ja das Problem!!! Wer viel misst, misst Mist - und wer viel simuliert, simuliert auch viel Mist. Aber kommen wir mal zur Begründung: Im Titel zu Deinem eröffneten Thread stand was von 'Messbrücke DMS'. Ergo sind alle vier Brücken-Widerstände auf einem Trägermaterial (meist mäanderförmig) aufgebracht und dann z.B. auf einer runden Metallwelle montiert. Durch diese Anbringung geht man davon aus, das die Temperatur aller vier Widerstände identisch ist (dies ist in der Realität auch fast tatsächlich so, sodass man Temperatureinflüsse annähernd ausschliessen kann). Lediglich die absoluten Widerstandswerte zueinander, genauer gesagt sogar nur die der beiden Brückenzweige (d.h. die beiden, die von (+) nach (-) der Brückenspeisespannung gehen, um die Brückenspeisespannung exakt auf die Hälfte zu teilen), sind für das Gleichgewicht der Brücke wichtig. In reellen Ausfertigungen sind diese i.d.R. mit einem Laser getrimmt, um die entsprechende Genauigkeit zu erreichen. Dies bedeutet somit, dass es praktisch keinen Fall gibt, wo der eine Widerstand 10K wärmer als ein anderer der Brücke ist und damit sein TK in die zu messende Brückenspannung eingeht. Genau das ist ja u.a. der große Vorteil von Messbrücken!!! Da der TK eine physikalische Eigenschaft des Materials darstellt aus dem der Widerstand gefertigt wurde, ist er für alle Widerstände aus der gleichen Produktionscharge so gut wie identisch und wird als Null (in Zahlen: '0') angenommen. Um auf Dein Schaltbild Bezug zu nehmen, müssten für eine abgeglichene Messbrücke nur das Widerstandsverhältnis von R9/R10 identisch sein mit dem von R11/R12, um eine Brückenspannung von 0V zu erhalten. Nicht 100%-ig identische Brückenzweige verändern lediglich den Skalenfaktor, den man aber entsprechend analog einstellen oder digital kompensieren kann.
-Wieso wirkt die Temperatur nicht auf alle 4 Brückenwiderstände ? Habe ich da was übersehen ? -Notalls könnte man sie in ein Thermostat stecken. (Nachteil Anlaufzeit) -Vor 100 Jahren hätte man evtl. Poti mit Heißleiter kombiniert. Im digtalen Zeitalter nimmt man eine Korrekturtabelle. Dann sind die Widerstände ziemlich Wurst, WENN man die wirklichen Fehler kennt. -Was ist mit den Meßfehlern + Anzeigefehlen ? Die kämen ja zu den bisherigen Differenzen noch hinzu. Dann stellt sich mir die Frage, ob die "Temperaturfehler" gegenüber den Meßfehlern überhaupt auffallen.
10V ueber der Bruecke mit 350 Ohm Widerstaenden ist auch recht viel. Zuviel.
Hallöchen >-Wieso wirkt die Temperatur nicht auf alle 4 Brückenwiderstände ? Habe >ich da was übersehen ? Es wirkt schon auf alle 4 Widerstände. Aber die Teile haben halt Abweichungen zueinander. >-Notalls könnte man sie in ein Thermostat stecken. (Nachteil Anlaufzeit) Geht nicht >-Vor 100 Jahren hätte man evtl. Poti mit Heißleiter kombiniert. Im >digtalen Zeitalter nimmt man eine Korrekturtabelle. Dann sind die >Widerstände ziemlich Wurst, WENN man die wirklichen Fehler kennt. Kein Controller in der Schaltung. >-Was ist mit den Meßfehlern + Anzeigefehlen ? Die kämen ja zu den >bisherigen Differenzen noch hinzu. Dann stellt sich mir die Frage, ob >die "Temperaturfehler" gegenüber den Meßfehlern überhaupt auffallen. Der Messfehler der Messgeräte liegt bei 0.01%. Anzeigefehler bei einem Digitalmessgerät ? Da muss ich schon viel gedrucken haben ;-) >10V ueber der Bruecke mit 350 Ohm Widerstaenden ist auch recht viel. >Zuviel. Ist aber so. Wenn ich die Schaltiung nur mit 1V Versorge hab ich nur ein Signal von 0,5mV !! Dadurch wird das Signal noch empfindlicher als es eh schon ist. hmg Mandi
Manfred Schön wrote: > Hallöchen > >>-Wieso wirkt die Temperatur nicht auf alle 4 Brückenwiderstände ? Habe >>ich da was übersehen ? > > Es wirkt schon auf alle 4 Widerstände. Aber die Teile haben halt > Abweichungen zueinander. Wenn dem so wäre ist der mechanische Aufbau besch...! Bei DMS, wenn sie denn auf dem zu (ver)messenden Objekt aufgebracht sind, sind die Temperaturunterschiede äußerst gering - wenn nicht sogar vernachlässigbar (wie ich bereits erwähnt habe). Auf jeden Fall liegen sie nie, wie in Deiner Simulation angenommen, um 10K auseinander. > ... > >>10V ueber der Bruecke mit 350 Ohm Widerstaenden ist auch recht viel. >>Zuviel. Tja, 10 V an 350 Ohm sind schon etwa 286 mW. Wenn ein Trägermaterial mit guten thermischen Eingenschaften zur Anwendung kommt und ein 'massives' Objekt vorliegt, wo die DMS-Brücke aufgeklebt wird, sehe ich da kein Problem. > > Ist aber so. Wenn ich die Schaltiung nur mit 1V Versorge hab ich nur ein > Signal von 0,5mV !! Dadurch wird das Signal noch empfindlicher als es eh > schon ist. Wenn die DMS-Brücke so vorgegeben ist und sich nichts daran ändern läßt (d.h. eine mit höheren Widerstandswerten zu nehmen, um ein größeres Nutzsignal zu erhalten), haste halt verloren und das Design ist schlecht! Wenn Du also weiterhin Dinge simulierst die real nicht vorkommen (können) - Stichwort: Plausibilität - dann werde ich mich hier ausklinken. Aus einem schlechten Design läßt sich nunmal kein hochqualitatives Signal 'herauskitzeln'. > > hmg > Mandi
Hallöchen >>Wenn die DMS-Brücke so vorgegeben ist und sich nichts daran ändern läßt >>(d.h. eine mit höheren Widerstandswerten zu nehmen, um ein größeres >>Nutzsignal zu erhalten), haste halt verloren und das Design ist >>schlecht! >>Wenn Du also weiterhin Dinge simulierst die real nicht vorkommen >>(können) - Stichwort: Plausibilität - dann werde ich mich hier >>ausklinken. Aus einem schlechten Design läßt sich nunmal kein >>hochqualitatives Signal 'herauskitzeln'. Was heist real nicht vorkommen ? DMS gibt es nun mal auch mit 120 und 350 Ohm und diese werden immer noch auch mit 10V versorgt. Es handelt sich um Anwendungen im Industriebereich und nicht Hobby oder Labor! > Es wirkt schon auf alle 4 Widerstände. Aber die Teile haben halt > Abweichungen zueinander. Nicht die Temperatur weicht zueinander ab. Sondern die Bauteile haben Abweichungen der Bauteilwerte zueinander. Habe auch gedacht, dass Bauteile aus einer Serie zueinander nicht so stark abweichen könnten. Scheint aber schon so zu sein. Ausserdem reden wir hier um Werte im Mikrovoltbereich. Ich lasse mir jetzt Widerstände mit 0,1ppm/°C anbieten. hmg Mandi
Deine Simulation stimmt nicht. Grund: bei Erwärmung ändern sich die Widerstände in gleicher Richtung! Die Richtung der Änderung ist von dem eingestzten Widerstandsmaterial abhängig und immer entweder positiv oder negativ und nicht positiv und negativ. Für deine Brücke gilt mit R9, R10, R11 R12 Ua/Ue = ((R12*R9)-(R11*R10))/((R11+R12)*(R9+R10)) mit R9=R10=R11=R12=R Ua/Ue = R/2R-R/2R = 0 Mit R' = R + DeltaTheta*Tc*R (wenn DeltaTheta für alle gleich) Ua/Ue = R'/2R'-R'/2R' = 0 Tc ist also völlig egal. GB
Hallöchen Meine Simulation ist soweit richtig, dass der WorstCase-Fall angenommen wird. Also der Extremfall der nie eintretten sollte. Tc ist egal, wenn alle Widerstände die gleich Tc haben. Du hast selbst geschrieben : "(wenn DeltaTheta für alle gleich)" Es scheint aber eine sehr starke Streuung in der Tc zu geben :-( Es reicht bereits eine Streuung der Tc von Widerstand zu Widerstand von 1ppm/°C hmg Mandi
1.Wenn ich das oben nochmals lese, dann spielt wohl bei 10V die Eigenerwärmung der Widerstände schon eine gewisse Rolle als Ursache. Auch mit Laser abgeglichene Widerstände haben keinen atomgenau gleichen Aufbau. An der dünnsten Stelle wird es immer etwas wärmer sein. 2.Bist Du sicher, daß Dein Super-Meßgerät bei Deiner Umgebungstemperatur den richtigen Wert anzeigt? Digital heißt noch lange nicht richtig.
Hallöchen >>1.Wenn ich das oben nochmals lese, dann spielt wohl bei 10V die >>Eigenerwärmung der Widerstände schon eine gewisse Rolle als Ursache. >>Auch mit Laser abgeglichene Widerstände haben keinen atomgenau gleichen >>Aufbau. An der dünnsten Stelle wird es immer etwas wärmer sein. Darum wartet mit der Messung man auch bis 30 Minuten nach dem Einschalten da erst dann ein Messgerät seine größte Genaugkeit erreicht ! >>2.Bist Du sicher, daß Dein Super-Meßgerät bei Deiner Umgebungstemperatur >>den richtigen Wert anzeigt? Digital heißt noch lange nicht richtig. Hab' es mit zwei Messgeräte probiert. Beide kosten je ca. Euro 1000.-- Wäre traurig wenn beide falsch messen würden. Ausserdem lässt sich die Messung jederzeit mit den selben Ergebis nachvollziehen. Ich kann es ja selbst fast nicht glauben. Aber die Schaltung besteht nur mehr aus den vier Widerständen :-O hmg Mandi
@ GB: Du sprichst mir aus der Seele! Irgendwie scheint es in Manfred nicht 'reingehen' zu wollen, das die Temperatur (so gut wie) keinen Einfluß auf das Ergebnis hat, wenn man die Sache nur richtig aufbaut. @ Manfred: Nach Deinen letzten Statements (von 09:21) habe ich den Eindruck, das Du einzelne DMS erst zu einer Brücke zusammenschaltest?!? Wenn dem so ist haste halt selber schuld. Fix und fertige DMS-Brücken(!) sind üblicherweise derart (Laser-)abgeglichen, das im kraftfreien Zustand Null Volt in der Brücke zu messen sind. Allein schon das Aufkleben mit dem falschen Klebstoff bzw. sogar die falsche Klebetechnik/-methodik an sich kann die Brücke beim Aushärten des Klebers verziehen und wieder die Brücke 'verstimmen'. Dieser Effekt ist sogar stärker als man annehmen möchte. Mein Tipp wäre, endlich die Brücke praktisch aufzubauen (dabei sind utopische TKs von 0.1ppm/K) für die DMS absolut nicht notwendig. Sollte sich die Eigenerwärmung, wie 'oszi40' befürchtet, aus meiner praktischen Erfahrung (bei 286 mW und einer recht 'flächigen' DMS-Brücke) aber vernachlässigbar sein, dennoch zutreffen, so kann man zu Testzwecken die Brückenversorgungsspannung mal halbieren. Das sollte die (Verlust-)Leistung vierteln und auch bei 'kleinvolumigen/-flächigen' DMS und thermisch schlechtleitenden Aufbringungsorten den von Euch befürchteten Effekt verringern. Nach meinen Erfahrungen ist aber die Eigenerwärmung mit dem guten 1/4 Watt (noch) nicht kritisch.
Nein, deine Simulation ist falsch! Worst Case ist nicht 1. Widerstand R + Tc DeltaTheta R und 2. Widerstand R - Tc DeltaTheta R mit Tc = Tempereturkoeffizient und DeltaTheta = Temperaturänderung sondern 1. Widerstand R + Tc DeltaTheta1 R und 2. Widerstand R + Tc DeltaTheta2 R Tc ist eine Materialkonstante und entweder positiv oder negativ! Wenn sich der eine Widerstand in positiver und der andere in negativer Richtung ändern soll, muß die Temperatur an einem ansteigen und an dem anderen abfallen. Dies lässt sich verhindern, indem Du diese Widerstände dicht beieinander auf eine Trägerplatte klebst. GB
> Um eine Messbrücke mit Widerständen zu simulieren, bräuchte ich 350 > Ohm-Widerstände die extrem Temperaturstabil sind. Mit vier Einzelwiderständen kann mann keine Messbrücke simulieren. Schuld ist der unterschiedliche Tk-Verlauf der Widerstände. > Darum wartet mit der Messung man auch bis 30 Minuten nach dem > Einschalten da erst dann ein Messgerät seine größte Genaugkeit erreicht Wenn eine Auflösung <10µV verlangt wird, reichen 30min nicht. Seriös wird es erst bei 1h, besser 24h, für Messgeräte UND Messobjekt. Klimatisierter Messraum bei +23°C ist für reproduzierbare Messungen ebenfalls Pflicht.
Eine Meßbrücke mit DMS baut man prinzipiell mit 2 besser 4 DMS zur Temperaturkompensation auf. Nur so wird es genau und das wird dann ziemlich genau. Ließ mal was über die Anbringung der DMS.
Hallöchen Ob ich jetzt DMS nehme oder Widerstände mit 0,1ppm/°C wird auch vom Preis her egal sein :-( Ich habe halt wirklich nicht damit gerechnet, dass wenn ich eine Brücke mit lauter gleichen präzisen Widerständen aufbaue, dass es einen so großen Fehler ergibt. hmg Mandi
>Ob ich jetzt DMS nehme oder Widerstände mit 0,1ppm/°C wird auch vom
Preis her egal sein :-(
Deshalb ja vier DMS, such doch mal unter temperaturkompensierte DMS
Meßbrücke im Netz. Außerdem ordnet man auf Zug und Stauchung an, das
macht die Brücke empfindlicher. Der Temperatur unterschied ist dann auch
praktisch Null. Wenn es mechanisch keinen Platz gibt am Meßobjekt und
man das deshalb anders machen muß -> ok, aber sonst...
Schmeiss die 10V ueber der Bruecke weg. Das macht man mit viel kleinerer Spannung. Ich wuerd mal mit 1V beginnen. Falls die 500uV schwierig zu messen sind, was sie natuerlich sind, so macht man eben eine AC Messung mit Lock-in Verstaerker, da kommt man dann voll auf das einzelne uV runter. Problemlos. Eine DC Messung mit Verstaerkung 10000 ist fast unmoeglich, eine AC Messung mit Verstaerkung 10000 ist immer noch trivial.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.