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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PT100 an Microcontroller


Autor: Mike (Gast)
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Hallo!

Bräuchte da mal nen Tipp von den Profis, bezüglich eines PT 100 an 
meinem Microcontroller. Habe das gute Stück noch von der Studienzeit 
rumliegen und wollte mich nu mal wieder dran versuchen. Zu dem 
Microcontroller gab es noch ein paar Zusatzplatinen. Eine davon ist eine 
D-A Wandlerplatine. Wir haben sie an unseren Microcontroller 
angeschlossen und konnten dann mit den Potis R1 bis R8 verschiedene 
Analogwerte simulieren. Meine Frage ist nun, kann ich einen der Potis 
auslöten und nen PT 100 anbringen? Die Potis haben laut Schaltplan 
(Anhang) nen Wert von 25k - 100k. Wie schaffe ich es, mit einem PT 100, 
der ja zwischen 100 und 150 Ohm hat, ein mehr oder weniger genaues 
Messergebnis zu bekommen und wie müßte ich ihn anschließen? Is es 
überhaubt möglich?
Bin für jeden Tipp, der das Überleben meines Controller sichert, sehr 
dankbar! :-)

Gruss

Mike

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Der PT100 aendert um etwa 0.3 Ohm pro Grad. Irgendwas kann man da schon 
messen, die Frage ist eher wie genau es denn sein soll.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Mike schrieb:

> Microcontroller gab es noch ein paar Zusatzplatinen. Eine davon ist eine
> D-A Wandlerplatine.

Wahrscheinlich anders rum:  du hast eine A-D Wandlerplatine

> Wir haben sie an unseren Microcontroller
> angeschlossen und konnten dann mit den Potis R1 bis R8 verschiedene
> Analogwerte simulieren. Meine Frage ist nun, kann ich einen der Potis
> auslöten und nen PT 100 anbringen?

Ja. Kannst du

> Die Potis haben laut Schaltplan
> (Anhang) nen Wert von 25k - 100k.

Das ist ziemlich egal.
Deine Potis sind in erster Linie Spannungsteiler. D.h. der 
Widerstandswert ist zweitrangig. Worauf es ankommt ist, dass am 
Potiabgriff sich durch die Veränderung des Spannungsteilers eine 
Spannung einstellt, die mit dem Poti verädnert werden kann.
Anders ausgedrückt: Durch den Potiabgriff unterteilst du den 
Komplett-Widerstand des Potis in 2 einzelne Widerstände. Und da sich die 
Größe dieser Widerstände je nach Potistellung verändert, hast du jeweils 
einen anderen Spannungsteiler und damit eine andere Spannung.

> Wie schaffe ich es, mit einem PT 100,
> der ja zwischen 100 und 150 Ohm hat,

Wie gesagt: Die Ohm sind hier nach unten hin nicht so wichtig.

> ein mehr oder weniger genaues
> Messergebnis zu bekommen

Da liegt schon eher der Hund begraben.
Grundsätzlich ergänzt man den PT100 mit einem 2.ten Widerstand ebenfalls 
zu einem Spannungsteiler, so dass man am Abgriff wieder eine variable 
Spannung hat. die wird jetzt nicht wie beim Poti mit einem Drehregler 
eingestellt, sondern dadurch das der PT100 seinen Widerstandswert 
verändert.

Und hier liegt der Hund. Denn du möchtest das ganze nach Möglichkeit so 
dimensionieren, dass die Ausgangsspannung möglichst linear der 
Temperatur folgt.

Eine relative gute, knappe Einführung in die Thematik gibt es bei sprut

http://www.sprut.de/electronic/temeratur/temp.htm#ptc
http://www.sprut.de/electronic/pic/projekte/thermo...

> Bin für jeden Tipp, der das Überleben meines Controller sichert, sehr
> dankbar! :-)

Um den Controller musst du dir keine Sorgen machen. Solange du innerhalb 
der Versorungsspannung (5V?) bleibst, passiert dem nichts. Und da du 
keine höheren Spannungen zur Verfügung hast, kann auch aus dem 
Spannungsteiler nicht auf einmal etwas höheres als deine 5V rauskommen.

Autor: Mike (Gast)
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Hallo!

Danke schonmal!

Wegen der Genauigkeit, die sollte so ca bei nem halben Grad liegen. Ein 
lineares Verhalten wäre natürlich perfekt. Was für ein Widerstand würde 
sich denn anbieten. Muss ich da auf was bestimmtes achten ( Leistung 
oder so )?

Gruss

Mike

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Mike schrieb:

> Wegen der Genauigkeit, die sollte so ca bei nem halben Grad liegen. Ein
> lineares Verhalten wäre natürlich perfekt. Was für ein Widerstand würde
> sich denn anbieten. Muss ich da auf was bestimmtes achten ( Leistung
> oder so )?

Auf die Leistung brauchst du nicht achten. Da kommst du mit Sicherheit 
mit den üblichen Widerständen über die Runde.

Tja. Was sich anbieten würde:
Jetzt bist du drann:
   nimm einen an und rechne das Temperaturprofile durch.
   d.h. Temperatur annehmen, den Widerstand des PT100 zu dieser
   Temperatur berechnen, diesen in den Spannungsteiler mit dem anderen
   (dem gesuchten Widerstand R) einsetzen und die Spannung ausrechnen

Das machst du für einen bestimmten Widerstandswert R und Temperaturen in 
5 Grad Schritten von -20 bis (Hausnummer) +70 Grad.
Am besten erzeugt man sich dann auch noch ein Diagramm, bei dem auf der 
X-Achse die Temperatur und auf der Y-Achse die damit ausgerechnete 
Spannung aufgetragen wird.


Und dann veränderst du den Widerstandswert R, machst ein neues 
Temperatur/Spannungsprofil und siehst dir wieder das Diagramm an.
Du bist auf der Suche nach einem Widerstandswert für R, bei dem sich im 
Diagramm eine Gerade möglichst gut ausbildet und die auch noch einen 
möglichst steilen Anstieg hat.


Ach: Mit Excel ist das ganze keine große Hexerei. Excel erledigt das 
Number-Crunching für dich und zeichnet gleich auch noch das Diagram.


Sowas sollte man unbedingt mal selbst gemacht haben. Ist sehr erhellend!

Autor: Mike (Gast)
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Dann werd ich das mal machen! Schauen wir mal was dabei rauskommt! :-) 
Vielen Dank!

Gruss Mike

Autor: Michael (Gast)
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Hallo Mike,

mit dem PT100 wirst du wohl nicht glücklich werden.

Warum ?

Wenn der PT100 nicht zum Heizelement werden soll, dann muss der Strom 
(wenn ich recht erinnere) auf 1mA begrenzt werden.

Gemäß Herrn Ohm darf die anliegende Spannung daher nicht mehr als
U = R * I = 100 * 1/1000 = 0.1 Volt betragen.

Wenn sich die Temperatur von 25° auf 30° ändert und die 
Widerstandsänderung 0.3 Ohm/Grad beträgt, dann ändert sich der 
Widerstand von 100 Ohm auf 101.5 Ohm.
Die Spannung ändert sich folglich von 0.1 Volt auf
(101.5 * 1/1000 =) 0.1015 Volt.
Das bedeutet 1.5 mV Spannungsänderung bei 5 Grad Temperaturänderung.

Bei einem normalen ATxx mit 10Bit ADC und 5Volt VCC beträgt die 
Auflösung des ADC 5mV.
Das bedeutet, dass du nicht einmal eine Temperaturänderung von 15 Grad 
messen kannst.

Autor: Mike (Gast)
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Verdammt, das war ja zu schön um wahr zu sein. Hatte gestern schon was 
gelesen, was die 1mA angeht, aber fachmännisch ignoriert! :-)  Der PT 
100 den ich habe, hat einen zusätzlichen 24V / 4-20mA Messumformer 
eingebaut. Wollte den ja eigentlich nicht verwenden. Wäre es vielleicht 
möglich das ich den verwende? Allerdings hab ich da bei 24 V nen Strom 
von 4- 20mA  die irgendwie auf  en 0 - 5 V Signal runter müßten. Wäre 
das machbar oder is das zu riskant für den Controller?

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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ein einfacher Widerstand ist dein Freund :-), und so wirds üblicherweise 
auch gemacht.
Nimmst du z.B. 200 Ohm, erzeugen die 20mA eine Spannung von 4V, die kann 
man gut auswerten.
Theoretisch bekommst du mit 250 Ohm die beste Auflösung, aber viele 
Transmitter verwenden auch Ströme >20mA. Z.B. um Fehler anzuzeigen, das 
wären dann mehr als 5V.

Autor: Ulf (Gast)
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Hallo, Freunde des PT100!

Mannomann, ich staune immer wieder, WIE OFT das Thema PT100 hier im 
Forum widergekäut wird. Alle beginnen erstmal, aus einem Klotz das Rad 
zu feilen, LESEN war später dran...

Die Suchfunktion bringt es auf 18 mehr oder weniger ergiebige Threads, 
da sollte für jeden was dabei sein.

Also nix für ungut, erstmal lesen, bevor über Widerstandskombinationen 
philosophiert wird. Der PT100 kann nur sauber ausgewertet werden, wenn 
ein Operationsverstärker usw. das Signal für den ADC verstärkt und 
anpaßt.

Mit einfachen Worten ist in angehängtem PDF eine mögliche Variante 
erklärt, die arbeitet bei mir zufriedenstellend.

Viel Spaß!

ulf.

Autor: Ulf (Gast)
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P.S. Der vorhandene Meßumformer sollte nicht achtlos liegengelassen 
werden, meist haben sich da schon richtige Fachleute was ausgedacht. 
Schönes Projekt, das Ding mal schaltungstechnisch unter die Lupe zu 
nehmen.

Vielleicht gibt es ja schon das Rad ;-)

Autor: Mike (Gast)
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@ Ulf

Jo, da muss ich dir Recht geben, jetzt wo du es sagst, das Thema kam 
wohl schon öfter vor! :-) Das Problem ist aber auch, daß ich bei den 
meisten Beiträgen nur Bahnhof verstehe. Sorry, vom Rad erfinden bin ich 
noch meilenweit entfernt. So wie bei der vorgeschlagenen Schaltung. Hab 
mir das mal angeschaut und bin ( wenn ich meinen Messbereich zwischen 0 
und 140 °C) einstelle auf einen R3 von 177 kOhm gekommen. R1 = 49k, R2 = 
1k und R4 = 1k. Passt das soweit? Bin mir da noch nicht so sicher. Und 
was für einen genauen Typ nimm ich denn für die Dioden D1 und D2, und 
was für nen Kondensator?

Is noch en ganz schön eckiges Rad! :-)

Gruss Mike

Autor: Bernd (Gast)
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Hallo Mike
Du bist gut.
Du hast ein 3-eckiges Rad erfunden.
Das holpert 1 mal weniger pro Umdrehung als 1 4-eckiges.

Gruss Bernd

Autor: Ulf (Gast)
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Man lese die Hausarbeit:

"Auch hier wird in der Praxis der Widerstand R3 für den
Feinabgleich als Trimmpotentiometer ausgeführt."

"Soll ein konstanter Meßstrom von z.B. 1 mA erzeugt werden,
muß der Widerstands R1 einen Wert von 1,25 KOhm haben.
In der Praxis wird man hier ein Trimmpotentiometer einsetzen."

>Und was für einen genauen Typ nimm ich denn für die Dioden D1 und D2, und
>was für nen Kondensator?

Bei mir läuft es mit 1N4148 Dioden, der Kondensator m.E. ist nur 
notwendig, wenn der Meßwert "geglättet" werden soll. Da ich die 
Schaltung mit dem PT100 an Lötkolben mit 200W bzw. 400W betreibe, ist 
immer etwas Brumm mit auf dem Signal, also habe ich 1µF gewählt. 
Schnelle Meßwertänderungen sind ja bei meinen groben Lötspitzen nicht zu 
erwarten.

Eichen des Meßverstärkers:
(Widerstände 100 und 250 Ohm statt PT100 verwenden)
1. Meßstrom einstellen:
    Spannung am Meßverstärker muß 5.0V betragen.(Prüfen)
    Eichwiderstand 100,0 Ohm an Meßfühlereingang anschließen
    Mit Potentiometer(R45) Meßstrom einstellen, Voltmeter zeigt
   100mV(am Meßfühlereingang gemessen)
2. Werte im Verstärker überprüfen:
    Am Ausgang IC3A und Minus IC3C müssen 100mV anliegen
3. Verstärkungsfaktor einstellen:
    Mit Potentiometer(R46) bei angeschlossenem Eichwiderstand 250 Ohm
    auf eine Ausgangsspannung von 4,09 V am Meßverstärker einstellen.
    Dann kann im Mikrocontroller der Meßwert in Volt * 100 als 
Temperaturwert ausgegeben werden.

Die Methode ist sicher nicht absolut sauber, reichte aber für meine 
Lötgeräte aus.
Widerstands- u. Temperaturtabelle im Anhang.

ulf.

Autor: Sebastian W. (nixon)
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Hallo zusammen,

auch ich habe meine Probleme mit der Auswertung eines PT100.
Ich habe zur Auswertung die Schaltung verwendet, die Ulf als PDF 
gepostet hat.
Betreibe den LM324 allerdings mit +12V und 0V, sollte laut Datenblatt in 
Ordnung sein, wenn ich nicht komplett was falsch verstanden habe.

Ich habe jetz das Problem, dass ich am Ausgang des Subtrahierers einen 
Offset von 12mV habe.

Habe bereits versucht, die Spannung des PT100 vorab zu verstärken, 
sodass ein Offset von 15mV vernachlässigt werden kann, allerdings steigt 
dann auch die Offsetspannung...

Jemand eine Idee, wie ich den Fehler beheben kann?

Grüße

Autor: stephan_ (Gast)
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> Jemand eine Idee, wie ich den Fehler beheben kann?

OPV mit geringem Offset verwenden 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Standardba...

Autor: MaWin (Gast)
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> Betreibe den LM324
> Jemand eine Idee, wie ich den Fehler beheben kann

Wenn du MESSEN willst solltest du vielleicht nicht
den allerbilligsten vom allerbilligsten OpAmp nehmen
den es so gibt.

Autor: Sebastian W. (nixon)
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Ok, dann werde ich es mit einem anderen OP versuchen, und speziell auf 
die Offsetspannung achten.

Habe mich nur gewundert, da es scheinbar bei anderen funktioniert und 
laut Simulation sollte es auch mit geringerem Offset laufen...

Autor: tt2t (Gast)
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MAX4239 + Brückenschaltung

Autor: Sebastian W. (nixon)
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Sodele,

ich hab jetzt mal paar OP´s verglichen. Habe mich für den LT1079CN 
entschieden.
Laut Datenblatt hat er einen maximalen Offset von 300µV. Wenn man das 
mit dem LM324 vergleicht, der eine maximale Offsetspannung von 9mV 
aufweist, ist jetzt sogar für mich verständlich, wo der Hund begraben 
liegt.

Ein weiterer Vorteil ist, dass der LT1079CN ebenfalls in mein 14-poliges 
DIL-Gehäuse passt und identisch vom Aufbau ist, so dass ich die beiden 
IC`S im besten Fall nur tauschen muss.
Außerdem ist er für Single-Supply ausgelegt, damit ich mit meinen 12V 
Versorgungsspannung klar komme...

Hab ich irgendetwas übersehen oder passt das so?

Viele Grüße

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