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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PTC Sensor Analogeingang


Autor: Andi_F (Gast)
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Hallo zusammen,

habe einen PTC Sensor und habe eine Steuerung die folgende Eingänge 
verarbeiten kann bzw. für folgende Sensoren ausgelegt ist:

-NTC (-50T90°C; R/T 10kΩ±1% at 25°C) or HT NTC (0T150°C)
-Voltage: 0 to 1 Vdc, 0 to 5 Vdc ratiometric or 0 to 10 Vdc
-Current: 0 to 20 mA or 4 to 20 mA. Input resistance: 100Ω

Software kann ich beliebig gestalten.

Aber was muss ich dafür tun, dass ich den PTC anschliessen kann?
Braucht man dafür Hardware?

Autor: Bierhaubitze (Gast)
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Ich würde eine messbrücke mit einem messverstärker benutzen, kann man 
relativ einfach aufbauen und auslegen.

R2 ist genau so groß wie der Widerstand des NTC bei 0°C, R1 ist ein 
Widerstand damit sich dort eine messbare Spannung ausbildet. Damit du 
die Spannung da berechnen kannst hast du NTC/(NTC+R1)*V+, an der anderen 
stelle berechnest du das gleiche nur anstatt NTC setzt du da R2 ein. Es 
biete sich auch an R2 durch einen etwas kleineren Widerstand + Trimmer 
zu ersetzen, damit kannst du dann den Nullpunkt relativ genau 
einstellen. Um die Maximalspannung der Brücke zu berechnen rechnest du 
dir den widerstand des NTC bei der maximalen Temp aus (kannst natürlich 
auch eine belibige referenztemp nehmen) und setzt wieder in die Formel 
oben ein, anschließend die Spannungen der brückenpunktevoneinander 
subtrahieren, auf gewünschte Spannung verstärken und fertig. musst nur 
aufpassen das du die widerstände groß genug wählst damit ein möglichst 
kleiner Strom fließt.

P.s.: Das Verhältniss von R4/R3 (glaube war so rum) gibt dir den 
anschließenden Verstärkungsfaktor an, am ende kommt eine 
demendsprechende Spannung raus die du dann in deiner Software 
programmieren kannst.

Autor: Bierhaubitze (Gast)
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Der obere Zweig des OP-Verstärkers ist der negative, hab vergessen die 
symbole rein zu machen^^

Autor: Andi_F (Gast)
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Okay super danke,

ich hoffe dass ich dich richtig verstanden habe?

Ich habe einen PTC Sensor.
Die Software hat nur einen NTC eingang!

Ich möchte statt dem NTC den PTC anschliessen?

...in Deiner Schaltung ist ein NTC benannt und nicht der PTC??

Autor: Peter R. (pnu)
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Den PTC kann  man schon anschalten, da die Eingänge kurzschlussfest 
sind, wirds keinen Schaden anrichten.

Allerdings verhalten sich NTC und PTC ganz verschieden:

Der NTC ändert sich stetig, mit einem nicht sehr großen 
Temperaturkoeffizienten von -2...-6 %, je nach Material man kann einen 
weiten Temperaturbereich von 50 und mehr Grad erfassen.

Der PTC hat im Allgemeinen eine Curietemperatur, bei der der Widerstand 
innerhalb weniger Grade mit mehr als 50% je Grad ansteigt.

Mit PTC's kann man einen Temperatur-Grenzwert erfassen, keine stetige 
Temperaturmessung durchführen. Ein PTC mit 90 Grad Sprungtemperatur hat 
z.B. bei 25 Grad einen negativen Temperaturbeiwert.

Autor: Andi_F (Gast)
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Hi
danke für die Hintegrundinfo!

Also habe ich verstanden dass es zwar geht aber irgendwie benötige ich 
dann einen in der Software prgrammierte Funktion, die mir die daten 
zuallerst in einer genügendgenauen Auflösung zur verfügung stellt als 
auch die daten an dem NTC eingang auf einen PTC Eingang münzt.

Eine Idee wie so eine Funktione aussehen könnte?

P.S: es müsste auch nicht super genau sein  eine eine 
Temperaturschwankung von mehreren 10 Grad ist absolut okay. es geht mir 
nur darum, dass ich den NTC eingang nutzen kann

Autor: Bierhaubitze (Gast)
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Die von mir gezeigte Schaltung ist nur ein Wandler einer 
Widerstandsänderung in eine Spannung ohne offset (wie z.b. bei einem 
normalen Spannungsteiler).
In der Messbrücke (auch Wheatstonebrücke genannt) ist ein 
Spannungsteiler mit einem veränderbaren Widerstand wo demendsprechend 
unterschiedliche Spannungen erzeugt werden und einer dazugehörigen 
Vergleichsspannung die sich auf den 0-Punkt bezieht. Der nachgeschaltete 
OP vergleicht die Spannungen und verstärt die Differenz.
Wenn du nun anstatt des NTC einen PTC einsetzt funktioniert das ganze 
nicht mehr, da bäuchtest du eine komplett andere Schaltung wenn du über 
die kritische Temperatur hinaus gehst, da hier ein ziemlich starker 
Sprung ist, Bleibst du aber darüber/darunter verhalten sich PTCs genau 
andersrum als NTCs. Ein PTC aus BaTiO3 z.b. hat den Sprung bei etwa 
100°C. Willst du trotsdem den PTC benutzen musst du die beiden Eingänge 
des OP vertauschen un wissen wie er sich verhält. Nehmen wir einen PTC 
(um mal ne Kleinigkeit  zu rechnen) mit 100 Ohm bei 0° und 138,8 Ohm bei 
100°C (Beispiel das ich kürzlich bearbeitet habe, hängt aber vom PTC 
ab). Als R1 können wir 900 Ohm nehmen kommen wir bei einer 
Versorgungsspannung von 12V auf U=100/(900+100)*12=1,2V, also liegen bei 
0°C 1,2V Potential auf beiden Knoten Der Messbrücke und 
138,8/(138,8+900)*12=1,6V bei 100°C demendsprechend haben wir eine 
Potentialdifferenz von 0,4V. Wenn wir das ganze jetzt auf 10V verstärken 
wollen kommen wir auf 10/0,4=25 für das Widerstandsverhältniss, heißt R4 
muss 25 mal größer sein als R3, oder anders gesagt R4=25*R3. Dein 
eingang macht 0-10V und 0-20 mA mit, Spannung passt also schonmal. Strom 
noch auf maximal 20 mA begrenzen funktioniert mit einem 500 Ohm 
Widerstand, 100 Ohm hat dein eingang, noch 400 drauf gepackt und wir 
haben 500 Ohm, kommen somit genau auf das was dein Eingang hat.
Da ich mich mit Programmierbaren dingern nicht auskenne weiß ich nicht 
was er misst um daraus was zu machensollte man den Sollte man den Strom 
eventuell weiter begrenzen auf 10 mA, also insgesamt 1kOhm davor (900 
Ohm Vorwiderstand + 100 Ohm Innenwiderstand). Außerdem lässt sich damit 
auch besser rechnen, weil die Anzeige dann lediglich um eine 
Dezimalstelle verschoben ist.

Autor: Andi_F (Gast)
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Hallo,

mmh

ich habe etwas genauer nachgesehen:
Der Eingangswiderstand der Steuerung beträgt 150kOhm

Je nach Wahl des Sensortyps in der Software liegen an dem Eingang des 
Fühlereingangs folgende Spannungen an die zur messung herangezogen 
werden

Sensor typ                  voltage measured
NTC                         2.5 V (3.3 V for pCOxs)
4/20 mA                     0 V
PT1000                      2.5 V
0 to 1 V or 0 to 10 V       0 V
0 to 5 V                    0 V

Am besten wäre keinen zusätzlichen Widerstand oder OP zu verwenden 
sondern direkt mit dem PTC an den Eingang hin. Ich kann in der software 
kennlinien und alles mögliche abbilden... ich weiss bloss nicht wie??

Sorry dass ich da so genau nachfrage...

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