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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Bewertung pt100 Schaltung


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Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
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Guten Morgen,

wie die Beitragstopic mitteilt, geht es um eine Schaltung für einen 
PT100/RTD. Das Forum stellt eine Vielzahl von Beiträgen bereit, die eine 
Auslegung mit verschiedenen Ansätzen beschreiben. Derzeit habe ich eine 
Schaltung im Betrieb, die mit einem Instrumentenverstärker von TI 
(XTR105 ~10€ + zusätzliche Verschaltung) läut. Damit bin ich auch soweit 
zufrieden. Allerdings möchte ich jetzt eine Schaltung mit 8-10 Pt100 
realisieren (es handelt sich um 3-Leitersystem SCHALTUNG IST NICHT GANZ 
KORREKT). Deshalb würde ich gerne eine günstige Alternative zum XTR105 
umsetzen wollen.

Von einer Konstantstromquelle, die 1mA liefert, habe ich mich etwas 
distanziert, da die Meinungen bzw. Widersprüche im Forum 
auseinandergehen.

Deshalb habe ich mich für einen Schaltungsaufbau mit der Wheatstone 
Bridge entschieden. Die Schaltung soll über einen AtMega2560 an den ADC 
10Bit Ports angeschlossen werden. Der Messbereich soll sich im Bereich 
0-100°C bewegen. Wobei die zu messenden Temperaturen ~20-80°C umfassen 
werden. Es werden einerseits H2O-, Luft- und Oberflächentemperaturen 
aufgezeichnet. Sensoren habe ich schon vorliegen.

Im Anhang findet ihr meinen derzeitigen Ansatz. Kurze Erläuterung:
1.1) Der zweite Strang (2.4k + 100) erzeugt mir 200mV, damit ich 0°C als 
untersten Messwert führen kann.

1.2) Der erste Strang beinhaltet den PT100 (2.4k + Pt100). Dabei fließen 
ungefähr 2mA. Wenn ich jetzt also den Messbereich bis 100°C vorgehe, 
erhalte ich Spannungen von 200mV (100 Ohm) und ~272,79mV (138.5 Ohm).

1.3) Spannungen vom Strang 1 und Strang 2 wollte ich direkt an einen 
Differenzverstärker schicken. Ich war mir aber nicht ganz im Klaren, ob 
diese Werte die nachfolgende Schaltung nicht beeinflussen. Deshalb habe 
ich noch Impedanzwandler dazwischen geschaltet.

1.4) Der Differenzverstärker arbeitet mit einer Verstärkung von 68, 
sodass ich auf einen Messbereich von 0..4950mV komme, welche ich dann 
über den ADC einlesen kann.

1.5) Für die Operationsverstärker habe ich bei den ersten Überlegungen 
einen TS912 vorgesehen. Im Datenblatt sind mir aber der hohe Offset und 
Temp Drift aufgefallen. Der OPA2340 wäre optimal, aber mit ~2,5€ teuerer 
als ein MCP6022 (500µV Offset, 3.5µV/C Drift).

Kurz zusammengefasst:
R1 R2   2.4k 0.1%
R3      100  0.1%
R6 R7   1k   0.1%
R8 R9   68k  0.1%
OP      MCP6022

Zum Schluss hätte ich noch ein paar Fragen an euch:
2.1) Impedanz + Diffverstärker durch ein IC Differenzverstärker mit prog 
Gain ersetzen? (habe allerdings noch nichts passendes gefunden)
2.2) zusätzliche Potis einsetzen für den Abgleich und wenn ja wo?

Ich hoffe ihr könnt mir noch ein paar Tipps und Verbesserungsvorschläge 
zu diesem Schaltungsaufbau geben.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

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Dennis B. schrieb:
> Allerdings möchte ich jetzt eine Schaltung mit 8-10 Pt100
> realisieren (es handelt sich um 3-Leitersystem SCHALTUNG IST NICHT GANZ
> KORREKT). Deshalb würde ich gerne eine günstige Alternative zum XTR105
> umsetzen wollen.

Einfach vor dem Eingang einen Analogmultiplexer schalten.

4051 oder so.

Dein OP Eingang ist ja hochohmig deshalb macht auch der Rdson des 
Multiplexer nichts aus. So brauchst du deinen Verstaerker nur einmal.
Eventuelle Messwertkorrekturen kannst du in Software machen sollten aber 
fast nicht noetig sein wenn du die R1 alle gleich hast.
Wenn du anstatt R1 eine Stromquelle einsetzt kannst du die auch noch 
ueber einen Multiplexer an die PT100 anlegen. Der Innenwiderstand faellt 
in diesem Fall dann auch nicht in Gewicht.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Helmut Lenzen schrieb:
> Einfach vor dem Eingang einen Analogmultiplexer schalten.

Das ist eine gute Idee. Allerdings wird es beim XTR105 schwierig die 
pt100 durchzuschalten, da alle 3 Leitungen mit dem IC verbunden sind.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

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Dennis B. schrieb:
> Allerdings wird es beim XTR105 schwierig die
> pt100 durchzuschalten, da alle 3 Leitungen mit dem IC verbunden sind.

Einen kannst du immer dran lassen. Der andere ist der Eingang und damit 
Hochohmig, also problemlos mittels Analogschalter schaltbar. Und die 
Speissung geht mittels Stromquelle also auch problemslos schaltbar.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:
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Helmut Lenzen schrieb:
> Einen kannst du immer dran lassen. Der andere ist der Eingang und damit
> Hochohmig, also problemlos mittels Analogschalter schaltbar. Und die
> Speissung geht mittels Stromquelle also auch problemslos schaltbar.

Es ist nicht ganz rübergekommen was du genau damit meinst.
Ich habe die Schaltung für ein RTD 3-Leiter am XTR105 angefügt. Kannst 
du vielleicht kurz einzeichnen, wie du das genau meinst? Dann können wir 
weiter darüber diskutieren. Danke dir!

Autor: mr. mo (Gast)
Datum:

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Dennis B. schrieb:
> Guten Morgen,
Moin!

> Im Anhang findet ihr meinen derzeitigen Ansatz. Kurze Erläuterung:
> 1.1) Der zweite Strang (2.4k + 100) erzeugt mir 200mV, damit ich 0°C als
> untersten Messwert führen kann.

Rechnung passt.

> 1.2) Der erste Strang beinhaltet den PT100 (2.4k + Pt100). Dabei fließen
> ungefähr 2mA. Wenn ich jetzt also den Messbereich bis 100°C vorgehe,
> erhalte ich Spannungen von 200mV (100 Ohm) und ~272,79mV (138.5 Ohm).

Kommt ebenfalls hin.

> 1.3) Spannungen vom Strang 1 und Strang 2 wollte ich direkt an einen
> Differenzverstärker schicken. Ich war mir aber nicht ganz im Klaren, ob
> diese Werte die nachfolgende Schaltung nicht beeinflussen. Deshalb habe
> ich noch Impedanzwandler dazwischen geschaltet.

Gute Idee. Du hast dir vom Prinzip her einen Instrumentenverstärker 
diskret aufgebaut. Den könnte man so sogar benutzen. Aber man kann den 
noch ein bisschen umbauen, dann ist es sogar möglich die 
Differenzverstärkung über nur einen Widerstand einzustellen. (Wie beim 
Insturmentenverstärker halt).
http://www.mikrocontroller.net/articles/Operations...

> 1.4) Der Differenzverstärker arbeitet mit einer Verstärkung von 68,
> sodass ich auf einen Messbereich von 0..4950mV komme, welche ich dann
> über den ADC einlesen kann.

Dein OPV ist ein Rail-to-Rail und du willst gar nicht die 100°C komplett 
haben, dann kommt das auch dicke hin.

> 1.5) Für die Operationsverstärker habe ich bei den ersten Überlegungen
> einen TS912 vorgesehen. Im Datenblatt sind mir aber der hohe Offset und
> Temp Drift aufgefallen. Der OPA2340 wäre optimal, aber mit ~2,5€ teuerer
> als ein MCP6022 (500µV Offset, 3.5µV/C Drift).

Den Offset kann man auch noch ganz gut per Software rausrechnen. Der 
TS912 hat 5µV/C, der Unterschied ist nicht gerade groß. Bei einem 
Messbereich von 0-5V schaffst bei 10Bit auch noch keine µV aufzulösen. 
Bei rund 4mV pro Schritt brauchst eine Temperaturänderung von rund 800°C 
(Wenn ich da jetzt nicht falsch gerechnet habe ...) damit der ADC das 
überhaupt sieht.
Rechnung: 4mV/(5µV/°C) = 800°C
Natürlich überzeugen die 500µV Offset.

Es ist daher irgendwo eine Kostenfrage.
Für deine OPV Schaltung brauchst zwei OPVs, das wären bei dem TS912 rund 
2€ und mit dem MCP6022 rund 5€. Und wenn du dann auch noch 8-10 Stück 
aufbauen willst, dann kann man sich den Offset in der Software lieber 
rausrechnen.

> Zum Schluss hätte ich noch ein paar Fragen an euch:
> 2.2) zusätzliche Potis einsetzen für den Abgleich und wenn ja wo?

Man könnte an zwei Stellen eins einbauen. Einmal um die Verstärkung noch 
etwas abgleichen zu können und dann um den 0°C Punkt genau auf 200mV zu 
legen.

Wie sieht deine Idee überhaupt genau aus. Willst du die Elektronik pro 
Sensor direkt an der Messtelle haben und den Wert zu einem zentralen 
Controller schicken?  Oder willst die ganze Elektronik direkt zenztral 
haben und dann zu den Sensoren gehen?

Man muss nicht umbedingt diese Schaltung 8-10mal aufbauen. Du kannst 
auch mehrere Sensoren direkt an einem Multiplexer hängen und dahinter 
dann mit deinen gewohnten XTR105 diese auslesen. Dann ist die 
Kosten/Nutzenfrage auch direkt geklärt.

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
Datum:

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Dennis B. schrieb:

> Von einer Konstantstromquelle, die 1mA liefert, habe ich mich etwas
> distanziert, da die Meinungen bzw. Widersprüche im Forum
> auseinandergehen.

Wieso das? Das ist  d i e  typische Standardschaltung für PT-Fühler.
Wenn man die 1mA allerdings dauernd fliessen lässt, kommt es zu
einer messbaren Eigenerwärmung des Fühlers. Um das zu verhindern,
muss man takten.
Gruss
Harald

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Harald Wilhelms schrieb:
> Wieso das? Das ist  d i e  typische Standardschaltung für PT-Fühler.
> Wenn man die 1mA allerdings dauernd fliessen lässt, kommt es zu
> einer messbaren Eigenerwärmung des Fühlers. Um das zu verhindern,
> muss man takten.
> Gruss
> Harald

Du hast recht. Dadurch kann ich das Driftverhalten etwas kompensieren.

mr. mo schrieb:
> Wie sieht deine Idee überhaupt genau aus. Willst du die Elektronik pro
> Sensor direkt an der Messtelle haben und den Wert zu einem zentralen
> Controller schicken?  Oder willst die ganze Elektronik direkt zenztral
> haben und dann zu den Sensoren gehen?
>
> Man muss nicht umbedingt diese Schaltung 8-10mal aufbauen. Du kannst
> auch mehrere Sensoren direkt an einem Multiplexer hängen und dahinter
> dann mit deinen gewohnten XTR105 diese auslesen. Dann ist die
> Kosten/Nutzenfrage auch direkt geklärt.

Zu allererst möchte ich mich für deine ausführlichen Bemerkungen 
bedanken. Prinzipiell hätte ich die Schaltung 8mal aufgebaut an 8 
verschiedenen ADCs. Aber wie vorher schon erwähnt könnte ich natürlich 
auch die einzelnen pt100 multiplexen (gibt bestimmt schöne mit 
I2C-Interface), entweder über die Schaltung (Beitrag 1 oder dein 
Vorschlag mit dem Instrumentenverstärker) oder ich nutze den XTR105.
IDEE1) In der Schaltung (Beitrag 1) muss ich lediglich die 
"Messleitung", die zum Diffverstärker/Instrumentenverstärker geht 
multiplexen.
IDEE2) XTR105 (Beitrag 27.04.2012 09:33) weiß ich noch nicht wirklich wo 
ich den Multiplexer ansetzen soll.

Autor: mr. mo (Gast)
Datum:

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Dennis B. schrieb:
> Aber wie vorher schon erwähnt könnte ich natürlich
> auch die einzelnen pt100 multiplexen (gibt bestimmt schöne mit
> I2C-Interface), entweder über die Schaltung (Beitrag 1 oder dein
> Vorschlag mit dem Instrumentenverstärker) oder ich nutze den XTR105.

Keine Ahnung ob es Multiplexer mit I2C gibt. Du musst aber auf jeden 
Fall darauf achten, dass man diesen auch für analoge Signale nehmen 
kann.

Was mir auch noch hierzu eingefallen ist:
Dennis B. schrieb:
>Dabei fließen ungefähr 2mA.

Ich weiß nicht in wie weit sich ein PT100 dabei erwärmt, evtl. sollte 
man darüber nachdenken. Harald Wilhelms hat das mit der 
Konstantstromquelle schon angesprochen.

Wenn du aber dann einen Multiplexer nimmst und einen Sensor immer nur 
dann ausliest, wenn es nötig ist dann bleibt in Eigenerwärmung in 
Grenzen und kontrollierbar. (Natürlich nicht mehr wenn du den Sensor 10x 
pro Sekunde ausliest, kommt auf deine Anwendung an.)

Autor: mr. mo (Gast)
Datum:

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mr. mo schrieb:
> Wenn du aber dann einen Multiplexer nimmst und einen Sensor immer nur
> dann ausliest, wenn es nötig ist dann bleibt in Eigenerwärmung in
> Grenzen und kontrollierbar. (Natürlich nicht mehr wenn du den Sensor 10x
> pro Sekunde ausliest, kommt auf deine Anwendung an.)

Nehm ich nochmal zurück. Habe gerade daran gedacht die Brücken damit 
einzuschalten. Ist natürlich total der Schwachfug.

Autor: Kara Ben Nemsi (Gast)
Datum:

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Harald Wilhelms schrieb:
> Wenn man die 1mA allerdings dauernd fliessen lässt,

Hier fliessen 2mA dauernd durch den PT100. Ist das so gewollt? Bedenke: 
Doppelter Strom = vierfache Verlustleistung!

Damit ist dein PT-System nicht kompatibel/vergleichbar/austauschbar mit 
dem Industriestandard.

Als Insellösung kannst du natürlich machen was du für Fehler-tolerierbar 
hälst.

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
Datum:

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Dennis B. schrieb:

> Aber wie vorher schon erwähnt könnte ich natürlich
> auch die einzelnen pt100 multiplexen.

Ja, aber bitte sowohl Strom- wie auch Spannungspfad multiplexen.
Dafür reichen einfache CMOS-Multiplexer. Wenn man zusätzlich
einen oder mehrere Meßwiderstände mit in den Multiplexzyklus
aufnimmt, kann man die Genauigkeit deulich steigern, weil z.B.
der Fehler der KSQ dann rausfällt.
Gruss
Harald

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:
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Harald Wilhelms schrieb:
> Ja, aber bitte sowohl Strom- wie auch Spannungspfad multiplexen.
> Dafür reichen einfache CMOS-Multiplexer. Wenn man zusätzlich
> einen oder mehrere Meßwiderstände mit in den Multiplexzyklus
> aufnimmt, kann man die Genauigkeit deulich steigern, weil z.B.
> der Fehler der KSQ dann rausfällt.
> Gruss
> Harald

1) Bezogen auf die Schaltung (Anhang) würde ich, erster Ansatz, zwei 
Multiplexer verwenden und Rlin1(MUX1) und Rlin2(MUX2) trennen.
2) Bezogen auf meine ursprüngliche Schaltung/Instrumentenverstärker) 
würde ich lediglich die Messleitung trennen, also ein Multiplexer

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

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Dennis B. schrieb:
> 1) Bezogen auf die Schaltung (Anhang) würde ich, erster Ansatz, zwei
> Multiplexer verwenden und Rlin1(MUX1) und Rlin2(MUX2) trennen.

Noe. Als erstes wuerde ich die Linearisierung eh in Software machen. 
Spart schon mal 2 Widerstaende und ist genauer.
Dann wuerde ich die Schaltung auf Seite 1 vorschlagen.
Ein Mux kommt in die Leitung zum + Eingang.
Der zweite Mux kommt in die Versorgung vom PT100 also dort wo die 0.8mA 
fliessen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

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Dennis B. schrieb:
> 2) Bezogen auf meine ursprüngliche Schaltung/Instrumentenverstärker)
> würde ich lediglich die Messleitung trennen, also ein Multiplexer

Wenn du fuer jeden PT100 einen Widerstand vorsiehst.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Dennis B. schrieb:
>> 1) Bezogen auf die Schaltung (Anhang) würde ich, erster Ansatz, zwei
>> Multiplexer verwenden und Rlin1(MUX1) und Rlin2(MUX2) trennen.
>
> Noe. Als erstes wuerde ich die Linearisierung eh in Software machen.
> Spart schon mal 2 Widerstaende und ist genauer.
> Dann wuerde ich die Schaltung auf Seite 1 vorschlagen.
> Ein Mux kommt in die Leitung zum + Eingang.
> Der zweite Mux kommt in die Versorgung vom PT100 also dort wo die 0.8mA
> fliessen.

Die Linearisierung in der Software zu machen ist natürlich auch eine 
gute Variante.

Helmut Lenzen schrieb:
> Dennis B. schrieb:
>> 2) Bezogen auf meine ursprüngliche Schaltung/Instrumentenverstärker)
>> würde ich lediglich die Messleitung trennen, also ein Multiplexer
>
> Wenn du fuer jeden PT100 einen Widerstand vorsiehst.

Da muss ich mich selber noch etwas Widersprechen, da ich auch hier zwei 
MUX brauche wegen Ron Widerstand...

...für beide Varianten XTR105 und Diffverstärker brauche ich die 
Multiplexer. Allerdings haben die doch einen ziemlich hohen Ron ~100 
Ohm. Das wird doch die Messung stark beeinflussen oder bin ich da auf 
dem Holzweg?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

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Dennis B. schrieb:
> ...für beide Varianten XTR105 und Diffverstärker brauche ich die
> Multiplexer. Allerdings haben die doch einen ziemlich hohen Ron ~100
> Ohm. Das wird doch die Messung stark beeinflussen oder bin ich da auf
> dem Holzweg?

Im Prinzip ja aber ist gibt ja Tricks. Der Mux im Eingang stoert ja 
nicht.
Wenn der Eingangswiderstand des OPs wesenlich groesser ist als der On- 
widerstand des Mux tritt an der Stelle keine Nennenswerte 
Spannungsteilung auf. Der ander Mux der den Versorgungsstrom umschaltet 
(deshalb ist hier eine KQ besser geeignet) macht auch nichts aus. Ein 
zusaetzlicher RDS On in der Leitung aendert ja den Strom nicht ist ja 
eine KQ.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Helmut Lenzen schrieb:
> Der ander Mux der den Versorgungsstrom umschaltet
> (deshalb ist hier eine KQ besser geeignet) macht auch nichts aus. Ein
> zusaetzlicher RDS On in der Leitung aendert ja den Strom nicht ist ja
> eine KQ.

Stimmt natürlich! Den Punkt habe ich wieder nicht beachtet.
Dann werde ich wohl den XTR105 nehmen und zwei Multiplexer (z.B. 4051) 
verwenden, die über ein I/O Expander über I2C gesteuert werden.
Dadurch brauche ich lediglich die I2C Leitungen und eine Leitung zu 
einem ADC Port.

Nochmal kurz zurück zu der Linearisierung. Ich werde die Schaltung 
umsetzen für das 3-Wire-Konzept inkl. Linearitätswiderständen, die ich 
zu Testzwecken einlöten kann oder unbeschaltet lasse, um eine 
softwareseitige Lösung zu generieren. Wenn ich es schaffe, dann werde 
ich am Wochenende einen Schaltplan hochladen.

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

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Mit dem XTR105 geht es nicht so einfach mit einem MUX, da bräuchte man 
schon 4 MUX kanäle: für den PT100 Strom und Spannung und dann nochmal 
für den Ref. Kreis auch Strom und Spannung getrennt.

Einfacher wäre da ggf. eine ganz andere Schaltung, mit einem köher 
auflösenden AD, alle RTDs Strommässig in Reihe und dann eine 4 
Leitermessung über 2 Multiplexer.  Nur die Linearisierung muss man dann 
in Software machen.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Ulrich schrieb:
> Mit dem XTR105 geht es nicht so einfach mit einem MUX, da bräuchte man
> schon 4 MUX kanäle: für den PT100 Strom und Spannung und dann nochmal
> für den Ref. Kreis auch Strom und Spannung getrennt.


Hi Ulrich,
den ersten Absatz musst du mir nochmal erklären. Wieso brauche ich vier 
MUX? Wenn ich doch Rline1 und Rline2 trenne, dann hängt der PT100 doch 
gar nicht mehr an der Schaltung bzw. gibt es keinen "Stromkreis". Oder 
habe ich etwas übersehen?

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

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Die Widerstände R Line1 und R Line 2 sollte man nicht unnötig vergrößern 
durch den MUX. Im Idealfall sind die Widerstände gleich groß (oder 
besser klein) und der Spannungsabfall über die Widerstände stört nicht 
so sehr. Die Diffrenz R_Line1-R_Line2 geht aber als Fehler ein.

Die Leitungswiderstände sind eher so von der Größe 1 Ohm, und relativ 
konstant und gleich. Die Widerstände der einfachen MUX sind mehr so bei 
50-100 Ohm und relativ stark von der Temperatur abhängig. Da sind dann 
schon mal Unterschiede von einigen Ohm drin, selbst wenn mit ICs mit 
beiden MUX in einem IC nimmt.

Wenn man es richtig machen will gehören da getrennte MUX hin für die 
Pins IR1 , IR2, Vin+ und Vin-.  Wie man das dann mit der Linearisierung 
noch machen kann ist dabei noch nicht klar - eventuell geht es mit MUX, 
eventuell auch nicht.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Ulrich schrieb:
> Die Widerstände R Line1 und R Line 2 sollte man nicht unnötig vergrößern
> durch den MUX. Im Idealfall sind die Widerstände gleich groß (oder
> besser klein) und der Spannungsabfall über die Widerstände stört nicht
> so sehr. Die Diffrenz R_Line1-R_Line2 geht aber als Fehler ein.

stimmt...

Ulrich schrieb:
> Die Leitungswiderstände sind eher so von der Größe 1 Ohm, und relativ
> konstant und gleich. Die Widerstände der einfachen MUX sind mehr so bei
> 50-100 Ohm und relativ stark von der Temperatur abhängig. Da sind dann
> schon mal Unterschiede von einigen Ohm drin, selbst wenn mit ICs mit
> beiden MUX in einem IC nimmt.
>
> Wenn man es richtig machen will gehören da getrennte MUX hin für die
> Pins IR1 , IR2, Vin+ und Vin-.  Wie man das dann mit der Linearisierung
> noch machen kann ist dabei noch nicht klar - eventuell geht es mit MUX,
> eventuell auch nicht.

getrennte MUX hätte ich vorgesehen. Wenn ich nach dem Datenblatt von 
z.B. 74HC4051 gehe, dann kann ein deltaR zwischen den Channels von bis 
zu 9 Ohm vorliegen. Bei zwei verschiedenen MUX bleibt das natürlich auch 
nicht aus. Also nochmal die Lösung überdenken...

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

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@Dennis

Deshalb sagte ich ja das du die Linearisierung am besten in Software 
machst, dann brauchst du die beiden Widerstände nicht.

Autor: Arc Net (arc)
Datum:

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Darf es auch ein passender ADC (+ u.U. Multiplexer) sein?
AD7794/95, ADS1248/1148, LMP90100
http://www.ti.com/lit/an/snaa130/snaa130.pdf
(je nach Kontruktion der Sensoren bzw. in Abhängigkeit vom 
Einsatzbereich, reichen dann als ext. Schaltung simple RC-Filter + ein 
Referenzwiderstand)

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
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Also die Idee mit dem XTR105 und multiplexen der einzelnen PT100 habe 
ich mir aus dem Kopf geschlagen. Das wird aufgrund des Ron des MUX nicht 
funktionieren. Wie schon erwähnt werde ich nicht 8 XTR105 besorgen, da 
das preislich uninteressant ist.

Ich habe bei Mouser einen interessanten Instrumentenverstärker gefunden 
MAX4460, der ein variablen GAIN hat und unipolar betrieben werden kann. 
Davor packe ich dann die Messbrücke. Ein IC kostet 2,29€. Ein paar 
Widerstände und dann sollte es laufen.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:
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So ich habe mich jetzt etwas näher mit dem MAX4460 beschäftigt und ein 
Schaltungsvorschlag angehängt.

Am Eingang des Instrumentenverstärker habe ich wieder meine Messbrücke 
angefügt. Ein Strang beinhaltet ein Spannungsteiler der mir 200mV 
erzeugt, um den Messbereich von 0°C starten zu lassen. Der Strang mit 
dem PT100 erzeugt mir 200mV @0°C und 272,799mV @100°C. Dadurch ergibt 
sich ein deltaU von 0..72,799mV. Um die ganzen 10Bit des ADC ausnutzen 
zu können lege ich den variablen Gain des MAX4460 fest. Mit 5V und 
72,799mV ergibt sich eine theoretische Verstärkung von ~68,68. Deshalb 
werde ich den Gain mit einer Aufteilung von 68k + 1k Poti und 1k 
festlegen. Dadurch ist es mir möglich den Endwert genau festzulegen.

Gibt es eurerseits noch irgendwelche Verbesserungsvorschläge?

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
Datum:

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Dennis B. schrieb:
> So ich habe mich jetzt etwas näher mit dem MAX4460 beschäftigt und ein
> Schaltungsvorschlag angehängt.

Hast Du eigentlich irgendwo geschrieben, welche Genauigkeit Du
erwartest? Z.Z. sieht mir das ganze eher wier ein Schätzeisen aus.
Für Genaigkeiten von 2...3K braucht man eigentlich keine PT100.
Gruss
Harald

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Harald Wilhelms schrieb:
> Hast Du eigentlich irgendwo geschrieben, welche Genauigkeit Du
> erwartest? Z.Z. sieht mir das ganze eher wier ein Schätzeisen aus.
> Für Genaigkeiten von 2...3K braucht man eigentlich keine PT100.

Oh wo siehst du denn die Probleme?
Stimmt zu der Genauigkeit habe ich noch nichts gesagt. Also 1K 
Genauigkeit sollten es mindestens sein. Wenn ich 0.5K bekommen sollte, 
dann wäre es top.

PS: Zeichnung wieder nicht ganz korrekt. Habe 3-Leiter und kein 2-Leiter 
Pt100

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
Datum:

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Dennis B. schrieb:

> Stimmt zu der Genauigkeit habe ich noch nichts gesagt. Also 1K
> Genauigkeit sollten es mindestens sein. Wenn ich 0.5K bekommen sollte,
> dann wäre es top.

Dann solltest Du auch die Standardschaltung mit Multiplexer und
KSQ nehmen. Andererseits; für 0,5...1K könnte man auch Standard-
Halbleiterfühler für Direktanschluss an µCs nehmen und hätte
dann einen wesentlich geringeren Aufwand.
Gruss
Harald

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
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Harald Wilhelms schrieb:
> Dann solltest Du auch die Standardschaltung mit Multiplexer und
> KSQ nehmen.

Welche Standardschaltung meinst du?

Kannst du denn eine KSQ empfehlen? Ich habe im Forum geschaut und viele 
haben vom LM334 (für 1mA) abgeraten oder einen großen Schaltungsaufwand 
betrieben.

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
Datum:

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Dennis B. schrieb:
> Harald Wilhelms schrieb:
>> Dann solltest Du auch die Standardschaltung mit Multiplexer und
>> KSQ nehmen.
>
> Welche Standardschaltung meinst du?

Einfache KSQ, und Multiplexer, der vierpolig zyklisch zwischen
allen Messstellen und ein bis zwei Präzisionswiderständen umschaltet.

> Kannst du denn eine KSQ empfehlen?

Typisch würde ich da die normale ein OPV-Schaltung nehmen, wie sie
z.B. im Tietze/Schenk beschrieben ist. Dazu brauchst Du einen AD-
Wandler mit mindestens 16 Bit.

Mit einer ähnlichen Schaltung habe ich ein Präzisions-Thermometer
mit einer Genauigkeit von wenigen mK gebaut. Zusätzlich war da
allerdings eine Thermospannungskompensation drin. Darauf kann man
bei geringen Genauigkeitsanforderungen verzichten. Durch den
niedrigen Übersetzungsfaktor Temp./Spannung von PT100 wird eine
entsprechende Auswertung immer aufwändiger, als Schaltungen mit
Halbleiterfühlern. Andererseits ist so eine Genauigkeit von
besser 1mK möglich. Selbst die PTB verwendet PT-Fühler für Ihre
Kalibrierungen mit allerdings niedrigeren Widerständen.
Gruss
Harald

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Aber ich hätte noch eine Frage bezüglich meines letzten 
Schaltungsaufbaus. Du sagtest, dass ich damit keine genauen Messwerte 
erzielen kann. Wo siehst du denn da die Ungenauigkeiten? Bitte nicht 
falsch verstehen. Ich muss in dem Bereich noch dazulernen.


Harald Wilhelms schrieb:
> Typisch würde ich da die normale ein OPV-Schaltung nehmen, wie sie
> z.B. im Tietze/Schenk beschrieben ist.

hast du vielleicht irgendwo ein Bild dieser KSQ? Ich komme erst am 
Mittwoch an unsere Bib.

Harald Wilhelms schrieb:
> Dazu brauchst Du einen AD-
> Wandler mit mindestens 16 Bit.

Im AtMega habe ich 10Bit Wandler verbaut. Wenn du aber sagst mit deiner 
Schaltung wird es viel genauer und ich brauche keinen weiteren großen 
Aufwand betreiben, dann werde ich mir wohl diese Bausteine besorgen 
müssen.


Also habe ich das richtig verstanden? Ich nehme eine KSQ (1mA?) und 
greife die Spannung über den PT100 direkt ab (welche über einen MUX 
zu-/abgeschaltet werden) und werte mit dem ADC aus ohne zu verstärken?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

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Hier ist mein Version des PT100 Multiplexing

Beitrag "Re: Temperaturmessschaltung möglichst genau?"

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
Datum:

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Dennis B. schrieb:
> Aber ich hätte noch eine Frage bezüglich meines letzten
> Schaltungsaufbaus. Du sagtest, dass ich damit keine genauen Messwerte
> erzielen kann. Wo siehst du denn da die Ungenauigkeiten?

Z.B. in dem Vorwiderstand an 5V. Dadurch bekommst Du einen zusätz-
lichen Temperaturfehler. Das Poti zur Verstärkungseinstellung
bringt auch zusätzliche Fehler. Dann die Eigenerwärmung. Einen
echten Vierpolanschluss hast Du ja wohl auch nicht. Wenn ich noch
länger suche wird mir vermutlich noch mehr auffallen.

>> Typisch würde ich da die normale ein OPV-Schaltung nehmen, wie sie
>> z.B. im Tietze/Schenk beschrieben ist.
>
> hast du vielleicht irgendwo ein Bild dieser KSQ? Ich komme erst am
> Mittwoch an unsere Bib.

Nein, aber KSQ-Schaltungen gibts ja nun wirklich massenhaft im Netz.
Wenn Du abwechselnd den PT und einen Meßwiderstand misst, spielt
eine etwaige Langzeitdrift überhaupt keine Rolle.

>> Dazu brauchst Du einen AD-
>> Wandler mit mindestens 16 Bit.

> Im AtMega habe ich 10Bit Wandler verbaut.

Da Du ja nur eine kleine Widerstandsänderung nutzen kannst,
wären mir die 10 Bit zu knapp, zumal Du ja 1...2Bit am Ende
wohl sowieso nicht nutzen kannst. Du brauchst ja gar keinen
speziellen AD-Wandler, sondern nur einen etwas genaueren.
Sinnvoll wäre es natürlich, da ein Modell zu wählen, welches
scon kleine Spannungen umsetzen kann. Spontan fällt mir da
der 7109 ein; es gibt da aber sicherlich X andere Modelle.

> Also habe ich das richtig verstanden? Ich nehme eine KSQ (1mA?) und
> greife die Spannung über den PT100 direkt ab (welche über einen MUX
> zu-/abgeschaltet werden) und werte mit dem ADC aus ohne zu verstärken?

Kommt auf Deinen AD-Wandler an.
Gruss
Harald

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

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Harald Wilhelms schrieb:
> Spontan fällt mir da
> der 7109 ein; es gibt da aber sicherlich X andere Modelle.

Den hatte ich auch schon mal dafür benutzt. War problemlos 
anschliessbar. Wenn man seinen Takt so einstellt das es ein vielfaches 
der Netzfrequenz ist fällt diese aus dem Messergebnis raus.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Ich muss mich bei euch (Harald & Helmut) echt bedanken, dass ihr so 
geduldig mit mir seid.
Nach ein paar Recherchen ist es doch ratsamer, dass ich eine KSQ 
verwende. Durch Zufall ist mir dieser IC aufgefallen. Von Linear gibt es 
eine programable current source LT3092, die es ermöglicht durch zwei 
Widerstände einen festen Strom von 0.5mA-200mA auszugeben.
Dann werde ich euren Vorschlag mit dem MUX anwenden. 1 KSQ mit der ich 
die PT100 Versorgungsleitung speise und die Messleitung aller PT100 an 
den Instrumentverstärker. Und über einen Spannungsteiler hole ich mir 
den Spannungsabfall bei 0°C...hmm aber wahrscheinlich ist es besser für 
jeden PT100 ein Instrumentverstärker zu nutzen oder?

Autor: Thorsten S. (whitejack)
Datum:

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Hi,

die:

http://www.pollin.de/shop/downloads/D810144B.PDF

machen es mit einem TLC2264. Vielleicht als Anregung.

TS

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

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Nicht schon wieder diese grottige Schaltung mit einem LM317 als 
Stromquelle

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

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Für jeden PT100 einen eigenen Differenzverstärker ist aufwendig - den 
MUX 3-polig auszuführen ist da weniger Aufwand. Ein Pin der PT100 kann 
immer an GND bleiben, deshalb reichen 3 Pole. Für viele Sensoren lohnt 
dann halt auch schon ein etwas besserer AD Wandler - die haben teils 
auch schon gleich einen Differenzeingang mit drin, und oft auch gleich 
eine gute Unterdrückung von 50 Hz / 100 Hz Störungen. Durch das mehr am 
Auflösung kann man sich den 2. Zweig der Brücke sparen und eine 4 
Leitermessung ist kaum mehr Aufwand.

Eine billige und trotzdem nicht schlechte Lösung wäre als AD so etwas 
wie MCP3426 und dann 3 MUX wie 74HC4051 für 8 Kanäle und einen Kanal 
Ref. Widerstand (über MUX des ADs). Dazu dann eine Konstantstromquelle 
mit OP - besonders genau muss die auch nicht sein, da könnte ggf. auch 
eine Version einfach mit JFET und Widerstand schon reichen.  Die 3 MUX 
können parallel gesteuert werden (3 bzw. 4 Leitungen) und der AD geht 
per I2C. Das einzige ist, das die Messung nicht besonders schnell geht, 
also eher 1 Sekunde für alle 8 Sensoren.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Aber in meinem System habe ich nur ein 3-Leitersystem. Wenn ich die KSQ 
dann für jeden PT100 durchschalte ist ja alles in Ordnung, da der Strom 
ja wichtig ist. Aber wenn ich dann noch die Messleitung zum ADC mit dem 
MUX betreibe, dann kann das doch nicht gehen, weil ich doch den 
Widerstand des MUX in der Leitung habe oder nicht?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

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Wenn du eine Spannung schalten willst must du dafür sorgen das der Strom 
über den Schalter klein ist. Also die Last wesentlich grösser als der 
RDS On ist.

Willst du einen Strom schalten dann sorge dafür das der Strom konstant 
bleibt der über den Schalter fliest. Dann ändert der RDS On den Strom 
nicht.
Also eine KQS

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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So ich habe mich wieder etwas schlau gemacht.
Ich habe von TI einen ADC mit 16Bit und PGA gefunden (ADS1115).
Meine PT100 werde ich jetzt über eine KSQ versorgen LT3092. Diese 
schalte ich dann jeweils mit einem MUX (ggf. 4051)durch. Die dritte 
Leitung der PT100 hängt dann direkt an dem ADC. Durch den GAIN von 16 am 
ADC kann ich einen max. Hub von 256mV am Eingang fahren. Allerdings 
bringt mir das ja nicht viel, da ich keinen definierten Messbereich 
habe, sodass ich nur ein paar mV Hub von 0-100°C habe und die 
Genauigkeit wieder flöten geht. Hmhmhm alles doof.

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

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So schlimm ist das mit dem Messbereich nicht: Von 0-100 C ändert sich 
der Widerstand, und damit die Spannung am PT100 um etwas über 30%. 
Gegenüber der Brückenschaltung, wo der Nullpunkt abgezogen wird, 
vergrößert sich der Wertebereich also um rund den Faktor 4 - da reichen 
2 Bits mehr bei der Auflösung um das zu kompensieren und die Hälfte der 
Brückenschaltung einzusparen. Das sind zwar nur Widerstände, aber bei 
hohen Ansprüchen werden auch die teuer, ggf. sogar teurer als der AD.
Die Änderungen der Spannung sind in beiden Fällen kleine - daran kann 
man so einfach nichts ändern, außer einen anderen Sensor zu nehmen.

Wenn es unbedingt bei der 3 Leiterverbindung bleiben soll, kann man dies 
auch über den MUX machen. Es wird dann halt je 2 Spannungen gemessen und 
dann rechnerisch Korrigiert. Das braucht aber mehr Aufwand beim MUX als 
die 4 Leiterschaltung.

Alternativ ginge die Korrektur auch analog mit einem OP: Die Spannung 
über den Draht nach GND wird verdoppelt, und der AD misst dann dagegen 
die Differenz.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Ulrich schrieb:
> Wenn es unbedingt bei der 3 Leiterverbindung bleiben soll, kann man dies
> auch über den MUX machen. Es wird dann halt je 2 Spannungen gemessen und
> dann rechnerisch Korrigiert. Das braucht aber mehr Aufwand beim MUX als
> die 4 Leiterschaltung.

Also ich hätte das jetzt so aufgebaut. Da messe ich doch lediglich 1 
Spannung! Oder habe ich da etwas verpasst?

KSQ (1-2mA, je nachdem wie nah ich an die 256mV komme)
 |
 |
MUX          MUX...
 |            |
 |            |
PT1--ADC1    PT2--ADC2...
 |            |
 |            |
GND          GND

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

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So wie es angedeutet ist, wird nichtmal eine richtige 3 Leitermessung 
gemacht.
Eine mögliche Lösung wäre die folgende Schaltung, für eine richtige 
3-Leitermessung:

KSQ
 |----------------
 R_Ref             Ref. Eingang/Kanal  des AD
 |----------------
MUX1
 |
 |-------MUX2-----------------
 |                           |
PT100                        AD (Differenz)
 |-------MUX3--- Verst * 2 --
 |
 - GND

Der PT100 ist für die Kanäle getrennt, der Rest ist nur einmal da für 
alle Kanäle.

Ohne die Verstärkung geht es, wenn man getrennt noch einmal die Spannung 
von GND zum MUX3 misst und dann rechnerisch von der Spannung zwischen 
MUX2 und MUX3 abzieht.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Ulrich ist muss dir völlig recht geben, dass ich die 3-Leitermessung 
nicht korrekt dargestellt habe. War schon etwas spät gestern Abend.
Dank deiner Darstellung habe ich hoffentlich eine Lösung.

Als ADC nehme ich den ADS1115 von TI mit 16Bit, 4CH und 4.096V Ref. Über 
ein Gain von 16 kann ich auf bis zu 256mV am Eingang runter.

Für die drei MUX nehme ich den 74HC4051 und zur Ansteuerung den PCA9557 
(I/O Expander) von TI

KSQ
 |-------------- AD CH0
 R_Ref 100 Ohm           Differential Mode Messung
 |-------------- AD CH1
MUX1
 |
 |-------MUX2--- AD CH2 Single Ended bezogen auf GND
 |
PT100
 |-------MUX3--- AD CH3 Single Ended bezogen auf GND (Softwareseitig x2)
 |
 - GND

Jetzt muss ich mir das gleich nochmal genau auf Papier malen damit sich 
keine Fehler mehr einschleichen. Kurz gegenrechnen und hoffentlich kommt 
jetzt ein "OK" von euch :)

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Nachtrag:

Ich hatte erst Bedenken, dass ich die MUX nicht mit einem I/O Expander 
(8Bit) steuern kann. Aber ich kann MUX1, MUX2, MUX3 gleichzeitig über 3 
Outputs ansteuern, sodass ich 5 I/O Pins noch für etwas anderes 
gebrauchen kann.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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-----
| KSQ |
 -----
   |
   |------------ ADC CH0
 -------
| R 100 |
 -------
   |------------ ADC CH1
   |
   |
   |
   |------------ ADC CH2
   |
 -------            So müsste ich doch nur CH2 von CH3 abziehen ohne
| PT100 |           das Ergebnis von CH3 zu verdoppeln oder? Dadurch
 -------            habe ich doch den Leitungswiderstand rausgerechnet?!
  |   |
  |    --------- ADC CH3
  |
 GND

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

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Einfach nur die Differenz von CH2 nach CH3 eliminiert nur den einen 
Zuleitungswiderstand, nämlich den vom PT100 nach GND. Am einfachsten 
wäre da ein 4 Leiter Anschluss des PT100 und CH2 an die 2. Leitung zum 
PT100.

Sonst muss man halt noch einmal die Spannung von CH3 (rel. zu GND) 
abziehen, mit der für 3 Leiter üblichen Annahmen das der 
Leitungswiderstand gleich ist.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Ulrich schrieb:
> Einfach nur die Differenz von CH2 nach CH3 eliminiert nur den einen
> Zuleitungswiderstand, nämlich den vom PT100 nach GND. Am einfachsten
> wäre da ein 4 Leiter Anschluss des PT100 und CH2 an die 2. Leitung zum
> PT100.
>
> Sonst muss man halt noch einmal die Spannung von CH3 (rel. zu GND)
> abziehen, mit der für 3 Leiter üblichen Annahmen das der
> Leitungswiderstand gleich ist.

Ich habe mich in der Darstellung vertan. Ich meine bei der Rechnung 
CH2-CH3 nicht CH3-CH2.

-----
| KSQ |
 -----
   |
   |------------ ADC CH0
 -------
| R 100 |
 -------
   |------------ ADC CH1
   |
   |
   |
   |------------ ADC CH2
   |
   W1
   |
 -------
| PT100 |
 -------
  |   |
  W2  W3
  |    --------- ADC CH3
  |
 GND


Ich habe doch bei der Messung CH2...
     --> Leitung - Pt100 - Leitung - GND
Bei der Messung CH3 habe ich---
     --> Leitung - Leitung - GND

Wenn ich dann CH2 - CH3 rechne, dann habe ich doch nur den PT100 übrig 
und die Leitung ist eliminiert oder habe ich bei der Konfiguration etwas 
falsch angedacht?

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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so noch eine kurze Änderung der Zeichnung

Hoffentlich passt es jetzt. Ich war etwas verwirrt wie ich den PT100 
anschließe.
Also...

über CH0-CH1 bekomme ich die Spannung über R100
und über pt100 = 2xCH2 - CH1

 -----
| KSQ |
 -----
   |
   |------------ ADC CH0
 -------
| R 100 |
 -------
   |------------ ADC CH1
   |
  MUX1
   |
   |
   |
   W1 W2----MUX2---- ADC CH2
   |  |
 -------
| PT100 |
 -------
  |
  W3
  |
  |
 GND

So in Ordnung oder muss noch etwas geändert werden?

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

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Die letzte Version funktioniert nicht, weil man den MUX für den Strom 
dazwischen hat.

Die Version davor geht im Prinzip, nur muss man noch einmal die Spannung 
zwischen GND und CH3 abziehen. Bei der Kompensation der 
Leitungswiederstände fällt am Widerstand W3 keine Spannung ab, weil da 
kein Strom fließt. Das würde erst gehen, wenn man da noch eine 
Zusätzliche Stromquelle gleicher größe an W3 hätte - das bräuchte dann 
aber noch eine Stromquelle und einen zusätzlichen MUX. Das Prinzip wird 
bei der Brückenschaltung genutzt.

Die Alternativen habe ich schon oben 2 mal genannt: zusätzlich die 
Spannung von CH3 nach GND messen und abziehen, oder die Spannung an CH3 
um den Faktor 2 verstärken. Die Verstärkung kann hinter dem MUX sein, 
wird also nur einmal benötigt.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:
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Ulrich schrieb:
> KSQ
>  |----------------
>  R_Ref             Ref. Eingang/Kanal  des AD
>  |----------------
> MUX1
>  |
>  |-------MUX2-----------------
>  |                           |
> PT100                        AD (Differenz)
>  |-------MUX3--- Verst * 2 --
>  |
>  - GND

Ich weiß, du meintest die Schaltung die du schon einmal kurz erläutert 
hast. Sei mir bitte nicht böse, aber leider liegen mir immer noch ein 
paar Unklarheiten vor bezogen auf...Wo genau die MUX und wo die AD CH 
anschließen. Wahrscheinlich mache ich mir das Problem komplizierter als 
es ist.

Wir reden doch von der Dreileiterschaltung wie ich sie als Bild angefügt 
habe? Oder muss ich noch einen MUX an W3 schalten damit es funktioniert. 
So würde ich dann einmal die Leitungswiderstände W1-W3 haben und ein MUX 
in Reihe.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Ulrich schrieb:
> Die letzte Version funktioniert nicht, weil man den MUX für den Strom
> dazwischen hat.

Meintest du damit, dass in der Leitung nach GND ein MUX fehlt, um 
einerseits den Leitungswiderstand und den Ron des MUX rausrechnen zu 
können?
Wenn ich deine Aussage jetzt richtig verstanden habe, dann müsste es 
prinzipiell so aussehen...

 -----
| KSQ |
 -----
   |
   |------------ ADC CH0 (Single Ended - GND)
 -------
| R 100 |
 -------
   |------------ ADC CH1 (Single Ended - GND)
   |
  MUX1
   |
   |
   |
   W1 W2----MUX2---- ADC CH2 (Single Ended - GND)
   |  |
 -------
| PT100 |
 -------
  |
  W3
  |
 MUX3          <--- "Änderung"
  |
 GND


...zusammenfassend hätte ich dann:

R_Ref
   --> CHO - CH1 = R_Ref

PT100
   --> CH1 - 2xCH2 = PT100

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

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Die Leitungswiderstände geben nur dann einen Spannungsabfall, wenn da 
auch ein nennenswerter Strom fließt. Die Eingänge des ADs haben einen 
eher vernachlässigbaren Strom, eine MUX oder einen lange Leitung am 
Eingang des ADs hat also keinen Effekt, nicht negativ, aber auch nicht 
zum kompensieren einer Spannung.

Für die Widerstände der Zuleitung hat man 2 Möglichkeiten:
1. Man hat eine Leitung für den Strom, und misst die Spannung über eine 
2. Leitung. Das macht man bei der 4 Leitertechnik an beiden Seiten, bei 
der 3 Leitertechnik teilweise bei der anderen Seite.

2. Als Ausgleich für die Spannung am Leitungswiederstand wird eine 
gleich große Spannung abgezogen, die sich auch aus Strom mal 
Leiterwiderstand ergibt, allerdings mit einer anderen Leitung. Das macht 
man bei der 3 Leitertechnik.

Der Plan von 29.04.2012 21:27, war doch eigentlich schon OK, nur was man 
als Ergebnis nutzt muss man noch richtig machen:
Die Widerstände W2 und W3 geben keinen Beitrag zur Spannung zwischen CH2 
und CH3, denn W2 ist nicht im Umlauf für die Spannung, und W3 ist 
praktisch Stromlos. Den Widerstand W1 muss man aber noch Rechnerisch 
kompensieren: Unter der Annahme das W1 und W2 gleich groß sind, sind die 
Spannung an W1 und W2 gleich groß. Die Spannung an W2 kann man messen ( 
= CH3 gegen GND) und dann abziehen.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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okay jetzt habe ich es verstanden...hoffentlich :)

Die Erklärung aus deinem letzten Beitrag habe ich hier als Diagramm 
(inkl. MUX) und Beschreibung übernommen...

W1      z.B. Leitung weiß
W2 & W3 z.B. Leitung rot

MUX jeweils 4051

1. Messung CHO-GND minus CH1-GND --> R100
2. Messung CH1-GND minus 2x CH2-GND (weil zweimal die Zuleitung 
abgezogen werden muss)


  KSQ
   |
   |------------ ADC CH0
  R 100
   |------------ ADC CH1
   |
  MUX
   |
   W1
   |
   PT100
  |    |
  W2   W3
  |    |
 MUX2 MUX3
  |     --------- ADC CH2
  |
 GND

Segnest du die Schaltung ab oder gibt es noch wichtige Anmerkungen?

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

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Das Problem hatten wir schon einmal, so wird das nichts.

Die Multiplexer haben einen relativ großen, schlecht definierten 
Widerstand, und sollten daher exakt raus-fallen, wie bei der 
4-Leitermessung. Das heißt der MUX dient entweder dazu da einen Strom 
durch zu schicken oder darüber einen hochohmigen AD oder Verstärker mit 
der Schaltung zu verbinden. Die Spannung über einem MUX wo der Messstrom 
durchfließt ist als weitgehend undefiniert zu betrachten.

Wie es richtig geht hab ich jetzt schon häufig genug geschrieben, hier 
ein letzter Versuch, eigentlich so ähnliche wie 29.04.2012 22:12, nur 
die noch fehlenden Multiplexer dazu:

-----
| KSQ |
 -----
   |
   |------------ ADC CH0
 -------
| R 100 |
 -------
   |------------ ADC CH1
   |
  MUX 1
   |
   |------MUX 2 ------ ADC CH2
   |
   W1
   |
 -------
| PT100 |
 -------
  |   |
  W2  W3
  |    ----MUX 3----- ADC CH3
  |
 GND

Die Auswertung dann mit (ADC0-ADC1) für die Referenz und (ADC2-ADC3) - 
(ADC3-GND) für die Signalspannung.

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Ohne deine Erklärungen wäre ich wahrscheinlich wieder bei einer 
Genauigkeit von +-10K oder noch schlechter. Deshalb möchte ich mich 
nochmals bei dir bedanken, dass du so lange mit mir weiter diskutiert 
hast. Deinen letzten Vorschlag werde ich jetzt in meiner Schaltung 
übernehmen. Wenn morgen die Schaltung fertig ist, dann werde ich noch 
einen Screenshot hochladen für diejenigen, die sich dafür interessieren.
Nochmals danke!!!

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:
Angehängte Dateien:

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Nachtrag:
Im Anhang die durch das Konzept umgesetzte Schaltung.


Danke nochmal für die Unterstützung

Autor: Johannes Kugele (firefuzy)
Datum:

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Hey, funktioniert deine Schaltung wie abgebildet?
Ich suche gerade nach einer Möglichkeit 4 PT100 auszulesen.

Wenn ich die Schaltung richtig verstehe, dient der 100 Ohm Widerstand 
zur Messung des Stroms, den die KSQ liefert.
Dann könnte man doch auch eine OpAmp KSQ nehmen, da es sowieso nicht so 
sehr auf Genauigkeit ankommt?

Ulrich schrieb:
> Die Auswertung dann mit (ADC0-ADC1) für die Referenz und (ADC2-ADC3) -
> (ADC3-GND) für die Signalspannung.

Müssten nicht 2x (ADC3-GND) abezogen werden, wegen 2 Zuleitungen?

Autor: Dennis (Gast)
Datum:

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Hi!

Schuldigung für die späte Antwort!
Ich habe jetzt meine Platinen fertig bestückt. Wenn ich es schaffe, dann 
werde ich kommende Woche einen Testlauf mit einen PT100 starten bzw. mit 
Referenzwiderständen.

@Johannes
Du hast Recht ich muss den zweiten Term doppelt nehmen damit ich den 
Leitungswidestand raus rechne.

Gruß Dennis

Autor: Johannes Kugele (firefuzy)
Datum:

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Hey, gibt es schon was neues zu der Schaltung?

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Hi Johannes!

Die Temperaturschaltung ist nur ein Teil meines Projektes. Allerdings 
habe ich schon die Funktion überprüft und feststellen können, dass es 
funktioniert. Über die Genauigkeit kann ich mir noch kein Urteil 
erlauben, da ich dazu noch mehr Messungen durchführen muss. Prinzipiell 
geht es aber :)

Gruß

Autor: Dennis B. (Firma: Home) (deboman)
Datum:

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Noch ein kurzes Statement von mir bezüglich der Schaltung.
Gestern habe ich mich wieder um meine Elektronik gekümmert und auch die 
Temperaturmessung getestet.
Über meinen Ref Widerstand konnte ich ermitteln, dass ich nicht ganz 
1.5mA habe sondern 1.63mA. Ich konnte auch den PT100 durchmessen. 
Allerdings blieb mir die Messung der Zuleitung über Wire3-Wire2 
verwehrt. Der ADC konnte das Signal nicht erfassen. Ich weiß leider 
nicht wieso. Mit dem Messgerät habe ich an der Leitung 0.3mV anliegen. 
Diese liegt auch direkt am ADC an. Allerdings spuckt mir dieser im 
Debugger immer -1 => -0.0078mV (bei PGA +-0.256V) aus.
Es wundert mich etwas, da ich einen 16Bit ADC habe und diese Messung 
eigentlich möglich sein sollte. 16Bit-1Bit(Vorzeichen)-1Bit(LSB) => 
14Bit und das entspricht bei +-0.256V => 0.015mV.

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