Hallo liebe Forengemeinde, wie so viele andere, habe auch ich Probleme eine geeignete Auswertelektronik zu konstruieren, die es mir erlaubt den Spannungsabfall am PT100 auf 0-5V umzumünzen um dann damit auf den ADC meine µC zu gehen. Kurz zu mir, bin 17 Jahre alt und mache gerade mein Fachabitur-Technik im bereich Elektrotechnik. Ich bin also noch ganz am Anfang meiner elektrotechnischen Ausbildung. Ich hoffe ihr habt daher Verständnis für meine Situation und geht nicht zu hart mit mir ins Gericht, falls ich mal eine blöde Frage stelle. Die Schaltung ist eine Projektaufgabe die ich für die Schule mache. Also, jetzt zur Schaltung. Grundsätzlich habe ich mich an folgender Schaltung orientiert: http://son.ffdf-clan.de/misc/uploads/forum/46_PT100-Messwertverst_E4rker.pdf Allerdings muss ich die Schaltung so realisieren, dass ich mit einem 12V-Akku auskomme. Der Messbereich geht von 0 - 25°C. Dementsprechend habe ich die Widerstände berechnet, so dass am Ausgang des Subbtrahierers bei 0°C entsprechend 0V anliegen und die Verstärkung von dem nichtinvertierenden Verstärker so ausgelegt, dass bei 25°C entsprechende 5V am Ausgang anliegen. Außerdem habe ich die OP`s (LM324) mit 12V und GND betrieben und die ganze Sache erstmal simuliert, siehe Anhang. In der Simulation war die Genauigkeit mit einem Offset von 34mV am Ausgang ausreichend, wenn man bedenkt, dass 1°C theorethisch 200mV entspricht. So weit, so gut! Hab gedacht ich müsste die Geschichte nur noch zusammenlöten und gut ist. Leider war dem nicht so, da ich am Ausgang des Subtrahierers im besten Fall einen Offset von 16mA hatte. Was natürlich schon den Messbereich sprengt, da hier bei 25°C 8,734mV anliegen sollten! Dann habe ich versucht, das Spannungssignal vorba zu verstärken, so dass der Offset von 16mA vernachlässigbar ist. Doch durch eine Verstärkung vor dem Subtrahierer ist auch der Offset größer geworden, wodurch dies auch nicht als Lösung brauchbar war. Als nächstes versuchte ich die Schaltung genau so aufzubauen wie in der Simulation, also Versorgungsspannung der OP`s separat von der Spannung für die Spannungsteiler. Daraufhin verhielt sich die Schaltung ganz merkwürdig. Ich denke ich habe hier irgendeinen Fehler mit der Bezugsmasse gemacht.... Naja, jedenfalls bin ich gerade am verzweifeln! Normalerweise müsste es doch mit dem LM324, wie auch bei anderen Leuten, funktionieren. Mir würde eine Genauigkeit von 1°C ausreichen. Also, wenn mir jemand helfen kann wäre ich euch sehr dankbar. Habe ein wenig Angst, dass ich es nicht fertig bekomme. Wenn mir jemand zielbringend eine Lösung liefert wäre ich sogar bereit einen kleinen Obolus zu bezahlen... Die Suche hat mir leider bei meinem speziellen Problem auch nicht weitergeholfen....:( Liebe Grüße, Nicklas
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warum nimmst du nix fertiges gibt doch genug messumformer pt100 auf einheitssignal zb 4-20ma oder 1-5 v ???
Der LM324 ist für die Meßtechnik nicht so optimal. Es gibt da Typen mit viel geringeren Toleranzen, auch was den Offset betrifft. Nebenbei sollte man der Betriebsspannung vielleicht ein paar Kondensatoren gegen Masse spendieren.
Übrigens: Berücksichtigt die Simulation auch die Toleranzen der Widerstände?
Hey, wirklich schnelle Antworten, top! @jam jam: Wäre wahrscheinlich einfacher, aber die Aufgabenstellung meines Projektes zielt ja gerade darauf ab, dies selbst zu bauen. Allerdings könnte ich das in meinem Abschlussvortrag mal aufgreifen und die Pro und Contras gegenüberstellen. Kannst du da einen konkreten Messumformer empfehlen? @Sebastian: Daran habe ich auch schon gedacht, einen anderen OP zu verwenden. Was mich hier allerdings stuzig macht ist, dass es bei anderen auch mit diesem OP funktioniert. Daher habe ich erstmal vermutet, dass ich irgendwo einen Fehler gemacht habe. Die Simulation berücksichtigt die Toleranzen der Widerstände nicht, allerdings könnte man die Schaltung dann trotzdem entsprechend einstellen. Habe die verbauten Widerstände auch schon nachgemessen und ausgerechnet, was am Subtrahiererausgang rauskommt. Theoretisch stimmt das Ergebnis mit der Simulation überein. Masse ist ja der Minuspol der Batterie. Warum ist es hier sinnvoll einen Kondensator dazwischen zu schalten? Hat sich mal jemand die Schaltung angeschaut? Danke soweit!
ich hab hier hundertfach die Protemp INOR Miso-h im einsatz http://www.protemp.de/deutsch/Produkte/produkte.html kleine feine programier und bezahlbare produkte es gibt noch einige andere wenn du willst such ich dir die raus aber pt sind die stabilsten
Hey jam jam, bei dem Link sind nur Messfühler aufgelistet, oder? Wo liegen die Messumformer preislich?
Dir ist schon aufgefallen, dass die Beispielschaltung mit +/- 12V symmetrisch versorgt wird und deine Schaltung nur mit +12 V? Da scheiterts schon am ersten OP, der gar nicht bis auf 100mV an die 0V rankommt.
Clair Grube schrieb: > Dir ist schon aufgefallen, dass die Beispielschaltung mit +/- 12V > symmetrisch versorgt wird und deine Schaltung nur mit +12 V? > > Da scheiterts schon am ersten OP, der gar nicht bis auf 100mV an die 0V > rankommt. Hi, ja klar, ist mir aufgefallen. Aber laut Datenblatt des OP`s machbar, wenn ich nicht komplett was falsch verstanden habe. Aus dem Grunde habe ich vorher auch die Simulation mit 12V und 0V als Versorgungsspannung gemacht, die zufriedenstellend funktioniert hat... Was meinst du mit deinem letzten Satz? > Da scheiterts schon am ersten OP, der gar nicht bis auf 100mV an die 0V > rankommt. Der erste OP ist als Impedanzwandler gedacht, der funktioniert übringens einwandfrei. auch der zweite OP erfüllt seine Dienste. Das Problem entsteht erst bei dem Subtrahierer, da ich hier den Offset nicht wegbekomme.
Der LM 324 ist meines Wissens nicht Rail to Rail fähig. D.h. Du kannst damit die Ausgangsspannung nicht bis auf 0V herunter ziehen. Mögliche Abhilfe: Virtuelle Masse einführen. Ein OP wird zur Erzeugung von 6 V verwendet. Die sind dann Deine Masse. Weiters verwendet Dein OP1B die 12V Versorgung als Referenz. Deren Schwankung geht direkt in das Meßergebnis ein. Daher: Referenzspannungsquelle (z.B 2,5 V Typ oder mit Zenerdiode + OP) gegen die virtuelle Masse mit einstellbarem Spannungsteiler zur Offsetkompensation verwenden. An U1A + ist dann der PT 100 gegen virtuelle Masse, An U1A - ist die einstellbare Referenz über Widerstände dto R2 und R4. Verstärkung = (R4+R2)/R2 Somit hast Du 3 OP's verbraucht: - Virtuelle Masse - Referenzspannungsquelle gg. virtuelle Masse - einstellbarer Differenzverstärker Der vierte kann evtl. als Stromquelle für den PT 100 verwendet werden. Weiters kann sein, dass deine Schaltung schwingt -> daher die Blockkondensatoren an der Versorgungsspannung. Dein System muss eh nicht schnell sein-> in der Rückkopplung des Verstärkers (der mit R2 und R4) von Ausgang nach - Eingang einen Kondensator, z.B. 100 nF. Bei Deiner gewählten Verstärkung von 500-fach tut das sonst leicht schwingen. Abhilfe: Evtl. zwei Verstärkerstufen hintereinander.
Der LM 324 kann wohl den Ausgang sehr weit runter lassen, benötigt dazu aber eine Last gegen Masse, da er das nicht aktiv machen kann. Schließ mal am OP3 Ausgang einen Widerstand von 1kOhm gegen Masse an.
Hi Roland, danke für deine Hilfe. Das mit dem Widerstand am Ausgang des OP3 werde ich direkt morgen mal versuchen. Die Vorschläge aus deinem ersten Post werde ich ersteinmal in einer Simulation testen bzw. aufbauen und dann hier posten. Vllt kannst du ja dann nochmal drüber schauen. Auf jedenfall sehr hilfreich. Hast du schon Erfahrungen mit ähnlichen Schaltungen mit einem PT100 gemacht? VG
jam jam schrieb: > ich hab hier hundertfach die Protemp INOR Miso-h im einsatz > > http://www.protemp.de/deutsch/Produkte/produkte.html Merkwürdige Website, auf deutsch nichts und auf englisch garnichts. Sind so auch deren Produkte?
Habe ich das richtig verstanden, dass wenn ich meinen OP mit +/-6V betreiben will, ich das Massepotential der übrigen Elektronik um 6V anheben muss?
RolandK schrieb: > Der LM 324 kann wohl den Ausgang sehr weit runter lassen, benötigt dazu > aber eine Last gegen Masse, da er das nicht aktiv machen kann. Schließ > mal am OP3 Ausgang einen Widerstand von 1kOhm gegen Masse an. Wär mir aber trotzdem zu kniffelig. Genau an den Betriebsspannungsgrenzen kommt man ja beim OP in den nicht linearen Bereich. Wenn ich ein Ausgangssignal habe, das sich meist in der Mitte der Versorgungsspannung bewegt und ich den Bereich möglichst ausnutzen muss, und deswegen in die Nähe der Versorgungsspannung komme, dann macht Rail-to-Rail sicher Sinn. Aber in dieser Schaltung ist das ja der normale Betrieb. Alles spielt sich im Bereich 0-100mV ab. Sonst nirgens. Find ich halt schon sehr auf Kante genäht. Man muss ja die Angaben in den Datenblättern nicht immer bis aufs letze ausreizen. Robuster ists auf jeden Fall, den PT100 irgendwo in die Mitte zu heben oder halt symmetrisch zu Versorgen. Für den Notfall reicht ja auch eine oder zwei Dioden. Dann liegt er wenigstens nicht ganz an der Kante.
Wie mache ich denn eine symmetrische Versorgung, wenn ich nur eine 12V-Batterie zur Verfügung habe? Muss ich dann das Massepotential aller anderen Bauelemente auf 6V, also meine Virtuelle Masse, anheben? Das könnte ich doch dann mit einem spannungsregler machen, oder?
Lieber ein vernünfiger OP als 3 oder 4 schlechte wie vom LM324. Wenn es einem nicht darauf ankommt, dass die Spannung linear ist, müsste eine einfache Brückenschaltung reichen. Zur Not auch mit dem LM324 oder LM358: den PT 100 mit einem Serienwiderstand an die Versorgung als einen Brückenzweig und den Abgriff an den + Eigang des OPs. Den Ref. Zweig aus 2 Widerständen an den - Eingang des OPs. Dazu ein passender Widerstand als Rückkopplung - und das war es dann auch schon, bis auf die Dimensionierung der Widerstände. Bei einen OP wie LM324 müsste man den AD wandler besser mit etwa VCC/2 als Ref-spannung laufen lassen oder man braucht etwas mehr Spannung (z.B. 8 V) als Versorgung für den OP selber. Die Eingange des OPs werden bei etwa 0,2 V liegen (bei 2 mA Strom für den PT100). Am Ausgang hat man ggf. einen Spannungsbereich der nicht ganz bis 0 V (z.B. 100 mV) geht -> so viel verschenkt man damit aber vom Wertebereich des AD wandlers nicht.
>Grundsätzlich habe ich mich an folgender Schaltung orientiert: > >http://son.ffdf-clan.de/misc/uploads/forum/46_PT10... Tja, dein Pech, daß 99,9% der im Internet veröffentlichten Schaltungen Schrott sind! So wird das nichts! Wenn du das Abitur machst, dann kannst du wohl auch rechnen, oder? Also, erst mal die Spezifikationen der Aufgabenstellung anschauen und durchrechnen wie genau das Ganze überhaupt sein muß. Dann kannst du dir überlegen, wie konstant der eingeprägte Strom sein muß und ob ein LM317 reicht. Was ist mit der Selbsterwärmung des PT100, schon abgeschätzt? Reicht 2-Leitertechnik oder muß es 4-Leiter-Technik sein? Als nächstes kannst du abschätzen, wie viel Offsetspannung bei den OPVs auftreten darf. Ein Tipp, den LM324 wirst du wohl in der Wühlkiste liegen lassen, wenn deine Schaltung nicht gerade die Temperatur raten soll. Auch wenn sich der Autor noch so über die niedrigen Kosten seiner "Meßschaltung" freut... Eine solche Fehlerabschätzung sollte rund 50% deiner Projektarbeit aus machen. Einfach irgend eine Schaltung aus dem Internet hinwürgen, is nich...
nim die wenn du ne profesionelle seite suchst sind aber die selben produkte frag mich nicht was sie sich bei der webseite gedacht haben keinen Schimmer aber telefonnummer stimmt ich kenn nur den hundert stück preis und der dürfte die nicht viel nützen http://www.inor.com/pdf/Company%20presentation/ForetagPres%20Tysk.pdf
Nicklas Speier schrieb: > Also, jetzt zur Schaltung. > Grundsätzlich habe ich mich an folgender Schaltung orientiert: > > http://son.ffdf-clan.de/misc/uploads/forum/46_PT10... Abgesehen davon, daß Du in Deiner Schaltung keine Stromquelle für Deinen Pt100 drin hast, ist die in der verlinkten Schaltung verwendete Stromquelle auch falsch aufgebaut: Sie würde Deinen Pt100 schnell zerstören. Eine recht präzise Stromquelle hast Du im Gegenkopplungszweig eines OPs, wenn am Eingang eine Präzisionsspannungsquelle sitzt (z.B. TL431). Schaltest Du die Referenzspannung nur zu wenn Du misst, dann kannst Du die Eigenerwärmung weiter reduzieren. Gruß Jobst
Christina schrieb: >>Grundsätzlich habe ich mich an folgender Schaltung orientiert: >> >>http://son.ffdf-clan.de/misc/uploads/forum/46_PT10... > > Tja, dein Pech, daß 99,9% der im Internet veröffentlichten Schaltungen > Schrott sind! > > So wird das nichts! Wenn du das Abitur machst, dann kannst du wohl auch > rechnen, oder? Also, erst mal die Spezifikationen der Aufgabenstellung > anschauen und durchrechnen wie genau das Ganze überhaupt sein muß. Dann > kannst du dir überlegen, wie konstant der eingeprägte Strom sein muß und > ob ein LM317 reicht. Was ist mit der Selbsterwärmung des PT100, schon > abgeschätzt? Reicht 2-Leitertechnik oder muß es 4-Leiter-Technik sein? > > Als nächstes kannst du abschätzen, wie viel Offsetspannung bei den OPVs > auftreten darf. Ein Tipp, den LM324 wirst du wohl in der Wühlkiste > liegen lassen, wenn deine Schaltung nicht gerade die Temperatur raten > soll. Auch wenn sich der Autor noch so über die niedrigen Kosten seiner > "Meßschaltung" freut... > > Eine solche Fehlerabschätzung sollte rund 50% deiner Projektarbeit aus > machen. Einfach irgend eine Schaltung aus dem Internet hinwürgen, is > nich... Stimmt, ich kann rechnen...:) Der LM317 ist meiner Meinung nach durchaus zu gebrauchen, konnte jedenfalls keine großen Spannungsänderungen bemerken. Ich denke 2-Leitertechnik müsste ausreichen, da die Verbindungskabel und dementsprechend ihre Widerstände sehr gering sind und das Messergebnis nicht signifikant beeinflussen werden. Allerdings ist mein Problem zur Zeit eher, dass meine Schaltung selbst mit einem Testwiderstand von 100ohm nicht läuft. Da am Ausgang des Subtrahierers werte von 0-9,8mV auftreten, sollte der Offset maximal 0,2mV betragen um eine Genauigkeit von 0,5K zu erreichen. Was mich halt die ganze Zeit stuzig macht, ist dass die Schaltung bei anderen entsprechend funktioniert?! Welchen OP würdet ihr mir denn empfehlen. Am besten einen der in ein DIL-Gehäuse passt... Wär toll, wenn mir jemand hierzu weiterhelfen kann... Liebe Grüße
Was die Eigenerwärmung betrifft, mache ich mir erstmal keine Sorgen, da sie bei 1mA sehr gering sein sollte....
RolandK schrieb: > Der LM 324 ist meines Wissens nicht Rail to Rail fähig. > D.h. Du kannst damit die Ausgangsspannung nicht bis auf 0V herunter > ziehen. > > Mögliche Abhilfe: > Virtuelle Masse einführen. Ein OP wird zur Erzeugung von 6 V verwendet. > Die sind dann Deine Masse. > > Weiters verwendet Dein OP1B die 12V Versorgung als Referenz. Deren > Schwankung geht direkt in das Meßergebnis ein. Daher: > Referenzspannungsquelle (z.B 2,5 V Typ oder mit Zenerdiode + OP) gegen > die virtuelle Masse mit einstellbarem Spannungsteiler zur > Offsetkompensation verwenden. Stimmt, das ist ein Aspekt über den ich noch nicht nachgedacht habe, dass die Schwankungen der Versorgungsspannung sich über den Spannungsteiler am OP1B natürlich auch auf mein Messergebnis auswirken. Hier könnte ich doch auch einen Spannungsregler wie den LM317 einsetzen, oder? > An U1A + ist dann der PT 100 gegen virtuelle Masse, > An U1A - ist die einstellbare Referenz über Widerstände dto R2 und R4. > Verstärkung = (R4+R2)/R2 > > Somit hast Du 3 OP's verbraucht: > - Virtuelle Masse > - Referenzspannungsquelle gg. virtuelle Masse > - einstellbarer Differenzverstärker > > Der vierte kann evtl. als Stromquelle für den PT 100 verwendet werden. > > Weiters kann sein, dass deine Schaltung schwingt -> daher die > Blockkondensatoren an der Versorgungsspannung. Das verstehe ich noch nicht so ganz. Wo genau muss man die Kondensatoren anschließen, um ein Schwingen zu verhindern? > Dein System muss eh nicht schnell sein-> in der Rückkopplung des > Verstärkers (der mit R2 und R4) von Ausgang nach - Eingang einen > Kondensator, z.B. 100 nF. Bei Deiner gewählten Verstärkung von 500-fach > tut das sonst leicht schwingen. Abhilfe: Evtl. zwei Verstärkerstufen > hintereinander. Im Grunde genommen hebe ich doch dadurch die Spannung am Ausgang des Subtrahierers um 6V gegen tatsächliche Masse an und messe nur gegen die virtuelle Masse Spannungen von 0-9mV, oder? Also im Endeffekt das, was auch "Clair Grube" in seinem Post vorgeschlagen hat, oder? >Robuster ists auf jeden Fall, den PT100 irgendwo in die Mitte zu heben >oder halt symmetrisch zu Versorgen. Nur nochmal zum Verständnis, eine symmetrische Versorgung bedeutet also nur, dass ich gegen ein anderes Massepotential messe bzw. das Massepotential entsprechend anhebe? Vielen Dank für eure Hilfe, hoffe ich habe jetzt nicht wieder zu viele Fragen gestellt. Aber habe mich wirklich über die tolle Beteiligung gefreut. Hoffentlich krieg ich das alles gebacken... Liebe Grüße
Da fällt mir schon die nächste Frage ein! Wenn ich mein Signal dann von 6-6,009V gegen tatsächliche Masse noch verstärke, damit meine 9mV 5V entsprechen, wie soll ich das dann machen, immerhin sprechen wir hier über einen Verstärkungsfaktor von V=500...
Wenn man es denn braucht, hebt man die Masse nur ein ganz kleine bischen an. Also nicht nach 5 V sondern eher nach 0,5 V. So wichtig ist das mit der symmetrischen Versorgung oder der Anhebung der Masse bei PT100 nicht: selbst mit nur 1 mA hat man 100 mV am Eingang. Das ist ausreichend für OPs die für single supply geeigent sind, so wie der LM324. Eine Stromquelle mit LM317 für den PT100 ist vermutlich Murks, wenn man die Spannung danach per AD Wandler in den µC einlesen will. Da sollte man eine ratiometrische Messung machen, d.h. die Ref. Spannung für den AD Wandler wird auch für die Erzeugung des Stromes benutzt. Die Ref. Spannung muss dann nicht mehr genau sein - es kann dann selbst eine ungeregelte Batteriespannung sein. Für die Messung eines Widerstandes sollte man als Referenz auch einen Widerstand nehmen - nicht eine Strom- und eine Spannungs-Referenz.
Ulirch schrieb: > Wenn man es denn braucht, hebt man die Masse nur ein ganz kleine bischen > an. Also nicht nach 5 V sondern eher nach 0,5 V. So wichtig ist das mit > der symmetrischen Versorgung oder der Anhebung der Masse bei PT100 > nicht: selbst mit nur 1 mA hat man 100 mV am Eingang. Das ist > ausreichend für OPs die für single supply geeigent sind, so wie der > LM324. > > Eine Stromquelle mit LM317 für den PT100 ist vermutlich Murks, wenn man > die Spannung danach per AD Wandler in den µC einlesen will. Da sollte > man eine ratiometrische Messung machen, d.h. die Ref. Spannung für den > AD Wandler wird auch für die Erzeugung des Stromes benutzt. Die Ref. > Spannung muss dann nicht mehr genau sein - es kann dann selbst eine > ungeregelte Batteriespannung sein. Für die Messung eines Widerstandes > sollte man als Referenz auch einen Widerstand nehmen - nicht eine Strom- > und eine Spannungs-Referenz. Hallo Ulrich, die Sache ist ja die, dass ich möglichst in den Bereich 0V kommen will am Ausgang des Subtrahierers, damit am Ausgang des selbigen nur die Spannungsänderung von 0-9,8mV anliegen, die dann auf 0-5V verstärkt werden.
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