Hi! Um über den AD-wandler meines AVR uC Temperaturen mit pt1000-fühlern messen zu können, habe ich angehängte Schaltung realisiert. Über eine H-Brücke und einen Differenzverstärker, wird der gewünsche Widerstandsbereich auf Spannungen zwischen 0V und 5V "abgebildet". Der Pt1000 wird an PTC-1-1 und PTC-1-2 angeschlossen. Die 5.1V Z-Diode soll den Eingang des uC vor Überspannungen schützen. Nach dem Abgleich für den geforderten Temperaturbereich habe ich eine (eingangs)Widerstands-(ausgangs)Spannungs-Kurve aufgenommen (Eigentlich habe ich nicht die Spannung gemessen, sondern den AD-Wert auf einem Display ausgegeben) und war entsetzt, dass die Schaltung so nichtlininear ist. Von 0V bis 3V ging es, danach wurde die Kurve immer flacher. Nach vielem rumrechnen, Widerstände auswechseln etc. habe ich noch als letzten Versuch mal die 5.1V Z-Diode ausgelötet und siehe da, auf einmal war der komplette Bereich annähernd linear. Dass die Z-Diode nicht haarscharf bei 5.1V "abblockt" war mir klar, aber wie kann es sein, dass sie schon ab ca. 3V die Schaltung so stark beeinflusst? Es handelt sich um eine standard-Conrad 5.1V Z-Diode.... Kann mir das jemand erklären? Danke Axel
Angehängte Dateien:
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OPschaltung.gif
9 KB
Ohne Strom Zenereffekt nix gut. Schau dir die Kennlinien an. Bei sehr niedrigem Strom liegt die Kennlienie im Knickbereich und nicht im Arbeitsbereich. Uz ist immer von Iz abhängig. +1V Abweichung bei großem Strom, ist im Arbeitsbereich noch normal. Im Knickbereich kommt da eher zu ca. -2V oder mehr bei sehr kleinem Strom. Gruß Bernhard
Hallo Axel, empfehle dir eine Begrenzerschaltung mit zwei Schottky-Dioden (BAT85 o.ä) mit folgendem Anschluss: Kathode Dx an C1 Anode Dx an GND Anode DY an C1 Kathode DY an +5V Funktion: Solange die Ausgangsspannung des OP`s <= +5V und positiver als GND ist, passiert nichts. Steigt die Spannung auf einen Wert +5V + Schwellspannung der Schottkydiode wird DY leitend. Die Ausgangsspannung wird auf einen Wert um 5,3 - 5,4V begrenzt. Wenn im zweiten Fall die Ausgangsspannung negativer als GND wird, wird DX leitend ind begrenzt die Ausgangsspannung auf den Schwellwert der Diode. Diese Art Begrenzung funktioniert problemlos. Wenn dein OP symetrisch versorgt wird, solltest du DX einbauen´, bekommt er nur positive Versorgungsspannung kann DX entfallen. Gruß, Günter
Der Trick ist, TRIMM1 hinter R1-8 anzuschließen, dann ist der Spannungsabfall an R1-8 egal. R1-8 sollte 1k ... 10k betragen. Ja, so ein PTC ist schon um ein vielfaches umständlicher als z.B. das hier: http://www.mikrocontroller.net/forum/read-4-27035.html Aber wenn man unbedingt über 125°C messen muß, gehen die super einfachen DS18B20 eben nicht mehr. Peter
Hi Axel! Z-Dioden scheinen außerdem eine ordentliche Toleranz zu haben. In einer Schaltung mit zugegebenermaßen recht wenig Strom fällt über einer 5V1-Z-Diode eine Spannung von 4,3 V ab. Mit einer Z-Diode gleichen Types, aber anderer Serie ist die Spannung in der gleichen Schaltung über 5 V. Fazit: Für diesen Zweck wirklich nicht so doll geeignet. Aber brauchst Du überhaupt eine Spannungsbegrenzung? Soviel ich weiß, hat der AVR Schutzdioden an den Eingängen, die genau das tun, was Günter beschrieben hat. Allerdings sollte der Widerstand R1-8 dann so in der Größenordnung 10k liegen, um den Strom für die Dioden zu begrenzen. Und das Poti vielleicht doch hinter den Widerstand, um eventuellen Spannungsabfall auszugleichen. Aber die AVR-Wandler-Eingänge sollten hochohmig sein, was meint das Datenblatt? Sven
Mal danke für die aufschlussreichen Antworten, eigentlich logisch die Sache mit dem zu geringen Strom. Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, wäre die Lösung aber dennoch ok, wenn ich den Rückkoppelzweig hinter R1-8 mit dem Ausgang verbinde, da dann die Ausgangsspannung nicht um den Spannungsabfall an R1-8 verringert wird. Oder wäre das trotzdem nicht ideal? R1-8 hat bisher 1k. Axel
Nicht wirklich. Der OPV muß durch den Widerstand einen Strom treiben, der an der Z-Diode bei 5V Sollspannung eine Z-Spannung von 5V erzeugt. Je nach Toleranz kann dass mehr oder weniger sein. Sagen wir, die Z-Diode hat 5V bei 10mA, dann fällt über den 1k-Widerstand eine Spannung von 10V ab, dass könnte knapp werden. Den Widerstand verringern ist auch nicht toll, weil bei höherer Temperatur oder offenem Eingang der OPV versucht, mehr als 5V zu erzeugen und der Strom eventuell zu groß wird. Du könntest - eine Z-Diode mit höherer Z-Spannung verwenden, dann kann es aber sein, dass eher die interenen Schutzdioden des AVR ansprechen - eine Z-Diode gezielt ausmessen und den Widerstand anpassen, dann aber auch für den Fall, dass der OPV voll aussteuert - die Schaltung mit den externen Schottky-Schutzdioden aufbauen, ist in diesem Fall vielleicht besser Die Z-Diode ist keine gute Begrenzung, wenn Du einigermaßen den Bereich bis 5V ausnutzen willst. Sven
Die nichtlinearität deiner gemessenen Werte kann auch vom verwendeten OpAmp kommen. Wenn du einen standard OpAmp verwendest musst du positive und negative Spannung zur Verfügung stellen. Ansonsten kannst du einen Rail-To-Rail OpAmp verwenden, die haben auch bei Versorgungsspannung von nur +5V und GND eine nahezu lineare Übertragung auf dem gesamten Bereich....gute kosten aber leider leicht um die 10Euro - dadurch spart man sich aber die negative Versorgungsspannung und evtl. wertvollen Platz auf der Platine :)
So habe nochmal ein paar messreihen gemacht... :o) Zu Lars: Der Op ist schon richtig versorgt. Bekommt 9V+ und benötigt keine negative Spannung. Habe jetzt den Rückkoppelzweig nach R1-8 mit dem Ausgang verbunden. Die Kennlinie ist ziemlich linear, kommt eben nicht ganz auf 5V wegen der Z-Diode. Werde sie durch eine Schottky Diode von Ausgang auf +5V ersetzen. Danke für Eure Tips! Axel
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