Hallo an alle,
Ich muss in der Schule ein Schaltung zur Temperaturmessung mit einem
PT100 Sensor aufbauen die die Temperatur an z.B. einem kleinen
Elektromotor misst, die Daten dann an einen Prozessor weiterschickt und
dort dann verarbeitet wird. Der E-Motor soll per Pulsbreitenmodulation
gesteuert werden. Soviel zur Aufgabenstellung.
Da sowohl meine Gruppenmitglieder als auch ich nicht gerade in
Elektronik erleuchtet sind wollte ich mich an euch wenden und wäre für
jede Hilfe sehr dankbar!
Ich hab die angehängte Schaltung irgendwo gefunden und wir haben uns
gedacht dass se passen sollte. Nun stehen wieder aber vor einigen
"Rätseln", z.B. wie groß die unbeschrifteten Widerstände sein müssen.
Dies wäre Bitte NR.1: Helft mir bitte die Widerstände zu berechnen.
Ein ehemaliger Schüler hat uns für die Pulsbreitenmodulation noch eine
Art Ausgleichschaltung empfohlen, für eventuelle Störungen oder so. Dort
war ein N-Kanal MOSFET enthalten.
Nun stehen wir vor der Bestellung und sind etwas ratlos wie groß eben
die Widerstände sein müssen, was für einen MOSFET wir nehmen müssen da
Conrad einen da mit Möglichkeiten überschüttet, und bei den OPV´s wissen
wir auch nicht so recht.
Wäre euch für jede Hilfe dankbar!
MfG Georg
Hallo Georg,
Mawin hat Recht: unter "SUCHE" gibst Du den Namen Pt100 ein und bekommst
Seitenweise Treffer mit besseren Auswerteschaltungen.
Für den Motor reicht das Stichwort "PWM". :-)
Muss es denn tatsächlich Pt100 sein? Hast Du Vor- und Nachteile zu einem
anderen Sensor abgewogen?
Welche Auflösung und welche Genauigkeit willst Du denn haben? Welchen
Temperaturbereich?
Wenn Du einen Prozessor nutzt, kannst Du auch einen DS1820 oder z. B.
einen (analogen) KTY 81 am ADC-Eingang nutzen.
Gruß
Helmut
Georg schrieb:> Ich muss in der Schule ein Schaltung zur Temperaturmessung mit einem> PT100 Sensor aufbauen
Neben den schon geschilderten Problemen ist der erste Fehler
schon ganz links: Ein LM317 ist hier nicht als Konstantstromquelle
geeignet. Ganz allgemein gilt: Man kann mit PT100 unheimlich präzise
Thermometer bauen, hat dafür aber einen erhöhten Aufwand. Dieser
erhöhte Aufwand lohnt sich nur, wenn man die hohe Präzision auch
wirklich nutzen will. Bei gewünschter Präzision von >=1° sind
andere Temperaturfühler wesentlich besser geeignet. Der einfachste
Fühler ist übrigens eine gewöhnliche Universaldiode. Die passende
Schaltung dafür findet man im Datenblatt des 7106.
Gruss
Harald
Wenn der Pt100 nur per PWM einen Motor steuern soll,
kann man jede RTD-Schaltung nehmen
+----+---+----------+---+-- +12V
| | | K| |
| P1 | BYW29 Motor
| | | A| |
R1 +---(-R6-+ +-+-+
| | | | |
| +--|+\ | |
| | | >--+--R4--|I MOSFET
+----(--|-/ R5 |S
| | | | |
+-R3-(---(-P2-+ |
| | | | |
R2 Pt100 | C1 |
| | | | |
+----+---+----+-------+
So eine Schaltung kann man ja mit den Widerstandswerten
an jeden Sensor anpassen auch einen Pt100.
So bleibt WENIGSTENS die Berechnung der Widerstandswerte
als einzige intellektuelle Herausforderung übrig.
Danke für die, für diese Zeit, vielen Antworten.
Ja wir gesagt, wir haben so ziemlich die erst beste Schaltung genommen,
da wir einfach nicht wissen worauf wir achten müssen.
Unserer Gruppe wurde der PT100 zugeteilt, deshalb MÜSSEN wir diesen
machen =/
Ferner bräuchten wir eine Genauigkeit mit 0,1 Schritten. Es wäre
zumindest anzustreben. Der Temperaturbereich wird, hab noch keine
Erfahrung damit wie warm son kleiner 12V E-Motor wird, denke ich mal von
Zimmertemperatur bis vielleicht 60°C oder so sein.
Als Prozessor liegt uns ein Infeneon C167 vor.
In der letzten Antwort ist eine Schaltung dabei die mich jedoch etwas
verwirrt^^ (Tut mir Leid wenn ich mich etwas doof anstelle )
Habe mir den Link aus der ersten Antwort angeschaut
(http://www.umnicom.de/Elektronik/Schaltungssammlung/Temperatur/Pt1000/Pt1000.html)
und die Schaltung ganz unten. Dort wird ein PT1000 verwendet. Könnte ich
diese Schaltung auch für den PT100 verwenden und was müsste ich
verändern?
> Könnte ich diese Schaltung auch für den PT100 verwenden
Sicher.
> und was müsste ich verändern?
Die Widerstandswerte anpassen, Formeln stehen ja dabei.
Du verwirrst auch: was meinst Du mit 0,1 Schritten?
Eine Temperaturauflösung von 0,1°C?? Für einen Motor??? Welcher Lehrer
vergibt (sorry) so dämliche Aufgaben??
Was ist ein "Infeneon"? Ein infernalischer Prozessor?
<kopfschüttel>
OK, etwas konstruktiver:
Du hast einen PT100.
Temperaturbereich: musst Du herausfinden.
Ein Infineon C167 löst 10 Bit auf, bei 5V hast du 4,88mV pro Schritt.
Auf welcher Schule bist du denn: darfst du ein fertiges Modul kaufen,
oder sollst du selber mit OPs einen Aufbau starten? :-)
Pt100 ist 1/10 von PT1000. Du hast also z. B. 100 Ohm bei 0°C bei PT100,
bei PT1000 sind es 1kOhm.
Wie Mawin sagt: neu durchrechnen.
Georg schrieb:> Ferner bräuchten wir eine Genauigkeit mit 0,1 Schritten.
Wenn Du damit meinst 0,1° ist das auch für geübte Schaltungs-
Entwickler schon sportlich. Habt ihr denn ein Thermometer
mit einer Auflösung von 0,01° zur Verfügung, mit dem Ihr
Euer Präzisionsthermometer kalibrieren könnt? Auf jeden
Fall braucht Ihr dann einen AD-Wandler mit mindestens 16 Bit.
Gruss
Harald
ich hab das teil von matuta aufgebaut.
das auswertteil schimpft sich elektrometersubtrahierer.
am ausgang kommen 0 ... 10v bei 0 ... 100°c raus.
die schaltung ist für aquarienzwecke mehr als genau genug und zudem rel.
einfach.
pt100 ... weil im schrank vorrätig....
mfg
Tut mir Leid wenn ich in der Hitze verwirrt hab! =/
Ich geh auf ne Berufsschule. Die ganze Schaltung sollen wir selbst aus
einzelnen Komponenten (eben dem Sensor, den Widerständen, den OPV´s
etc.) selbst aufbauen.
Ok, hätte nicht gedacht das so eine Auflösung komplizierter als sonst
schon wird. Wenn dem so ist werde ich den Lehrer davon überzeugen dass
wir die Auflösung in 1°C Schritten machen werde.
@Helmut & Mawin: Was mich bei dem "neuen" Schaltbild verwirrt hat ist
der R5, R51 und der R4, da ich die nirgends in der Rechnung finden kann.
Die Berechnung der "restlichen" Widerstände (R1, R2 und R3) kriegen wir
wohlmöglich hin. Hoffe ich zumindest =/
Muss ich bei den OPV´s irgendetwas beachten? Wir sollen nach Möglichkeit
bei Conrad bestellen und ich weiß nicht welche ich nehmen soll.
Welche Schulform besuchst du genau?
Berufsschule kann von der "Schulpflichterfüllungsklasse" über "Radio und
Fernsehtechniker" zum "Technischem Abitur" reichen.
Auflösung kann man ja ganz leicht umrechen:
Tmax-Tmin (60-20)K
--------- = ------------- = 400 Schritte
delta T 0,1K/Schritt
Sind 8,6 bit -> nächst höhere ist 10bit.
Nur was nützt eine hohe Auflösung wenn es an der Genauigkeit scheitert?
Wenn ich mich recht erinnere liegt der Koeffizent bei 3,85*10-3/K.
Du hast einen Widerstand der zwischen
107,7Ohm 20°C
123,1Ohm 60°C liegt.
Die Schaltung die zuerst gepostet hast besteht aus einem LM317 der wohl
eine Stromquelle darstellen soll(Bauteil Verschaltung kenne ich nicht
aus dem Kopf, benutze mal das Datenblatt) Wie hoch ist der Drop über Vin
und Vout? Wie viel Spannung fällt über R1 und wie viel über den PT100
maximal ab? Das muss unter 5V bleiben.
Dann einen Impedanzwandler um den PT100 nicht zu belasten.
Der 2. OP stellt ebenfalls einen Impedanzwandler dar, hier sollten R1
und R2 so gewählt werden das dort die Spannung gleich dem PT100 bei
Zimmertemperatur ist. Der 3. OP ist als Differenzverstärker verschaltet,
V=1. Naja und der letzte OP ist ein nichtinvertierender Verstärker, hier
müssen die Widerstände so gewählt werden das bei Tmax 5V herauskommen.
Der 4k7 und der C bilden einen Tiefpass, nimm irgendwas 100nF hast du
vielleicht noch rumfliegen, oder gibt es Dynamik-Wünsche?. Die Dioden
sollten dir die Eingänge des Mikrocontrollers retten.
Jetzt sollte es mit einer Formelsammlung klappen das Dingen genau so
einzustellen, wie du es möchtest. Eine Auflösung von 0,1K sollte somit
möglich sein.
Aber keine 0,1K Genauigkeit. Da ist der obrige lineare Ansatz schon zu
grob.
http://www.ces.karlsruhe.de/culm/culm/culm2/th_messtechnik/sensoren/pt100.pdf
> Nur was nützt eine hohe Auflösung wenn es an der Genauigkeit scheitert?
Es ist durchaus üblich, daß die Auflösung höher ist als die Genauigkeit,
die meisten Zimmerthermometer zeigen 0.1 GradC an, sind aber gerade mal
auf 2 GradC genau.
> Aber keine 0,1K Genauigkeit.
Schon gar nicht, wenn die Schaltung so saublöd konstruert ist, daß die
5V eines 7805 als Differenzbildungswert verwendet wird, die sinkt um
typisch 0.8mV/GradC (Maximalwert nicht angegeben) und trägt damit nach
Spannungsteiler 5:1 um die Hälfte dessen sich die Spannung eines Pt1000
bei 1mA verändert, falls der überhaupt 1mA bekommt, der LM317 schwankt
seinerseits um 0.3mV UND steuert noch 50uA aus dem ADJ-Anschluss bei,
also 5% die um 5uA schwanken, also 0.5%, also über 1 GradC.
Die Schaltung ist einfach Scheisse.
Georg schrieb:> Ich muss in der Schule ein Schaltung zur Temperaturmessung mit einem> PT100 Sensor aufbauen die die Temperatur an z.B. einem kleinen> Elektromotor misst, die Daten dann an einen Prozessor weiterschickt und> dort dann verarbeitet wird.
Dann mach es richtig und baue nicht irgendwelchen Murks nach. Bei
Reichelt gibt es kleine 8 beinige ADCs (SigmaDelta) von Microchip, die
sich sehr einfach benutzen lassen. So einen ADC und dazu einen einzigen
Widerstand von ca. 6k8 brauchst du, um deine Temperatur per PT100
stinkegenau messen zu können. Mehr nicht. Alle diese saublöden
Analogschaltungen mit einem Haufen OpV's und tonnenweisen Widerständen
sind OBERMIST und gehören auf den Müllhaufen der Geschichte.
Bedenke mal eines: die PT100 zeichnen sich dadurch von den meisten
anderen Meßfühlern aus, daß sie beim Hersteller auf Normwerte
abgegelichen sind. Deshalb sollte man diesen Abgleich nicht dadurch
zunichte machen, daß man anschließend mit ungenauen Widerständen und
noch ungenaueren Versorgungsspannungen irgendwelche Kompensationen auf
analogem Wege herum hantiert. Wenn schon, dann heißt es zuerst
digitalisieren mit vernünftiger Auflösung und dann digital weitermachen.
Anleitung dazu findest du in den Appnotes von Microchip.
W.S.
Georg schrieb:> schon wird. Wenn dem so ist werde ich den Lehrer davon überzeugen dass> wir die Auflösung in 1°C Schritten machen werde.
Um das nochmal aufzuwärmen (wurde ja auch schon angesprochen).
Wenns denn sein muss, kannst du auch eine Anzeige zaubern, die
tausendstel Grad anzeigt. Nur stimmen wird die Anzeige nicht!
Dazu kommt, dass euer Motor mit Sicherheit nicht durchgängig überall die
gleiche Temperatur hat. Was ist denn die Temperatur des ganzen Motors?
Je nachdem, wo du misst, kriegst du einen anderen Wert. Und der schwankt
mit Sicherheit mehr als nur um ein paar Zehntel.
(Damit du mal ein paar Argumente für den Lehrer hast)
W.S. schrieb:> So einen ADC und dazu einen einzigen> Widerstand von ca. 6k8 brauchst du, um deine Temperatur per PT100> stinkegenau messen zu können.
Ok das klingt auf jeden Fall so als ob sich unsere Gruppe das Leben
unnötig schwer machen wollte. Dann frag ich einfach mal ganz doof: Wie
sollte die Schaltung denn aussehn? Und könnte es in Folge der
"einfachen" Schaltung Probleme mit der Regelung per PWM geben?
An der Stelle möchte ich euch aber schon mal für die zahlreichen
erläuternden Antworten danken! :)
moin !!!
das c würd ich meiden .
total überteuert.
W.S. schrieb:> Alle diese saublöden> Analogschaltungen mit einem Haufen OpV's und tonnenweisen Widerständen> sind OBERMIST
ok meine sps hat kein i2c....
dafür einige 0 ...10v analogeingänge.
verrate mir mal wie ich den ad wandler da ran bekommen soll!
is nich.
da gehen nur vernünftig aufgebaute analoge schaltungen.
kann man i2c nutzen dann ist die vorgeschlagene lösung ok.
mfg
W.S.
Scheint ein Digitaler zu sein, ich muss was messen -> ADC dran und die
Aufbereitung per Software machen.
OPVs würde ich nicht auf den Müll schmeißen, Digitaler Kram kommt
schnell an die Grenzen wenn es um Schnelligkeit UND Genauigkeit geht.
Oft muss man auch schauen was ist günstiger? Was nützt ein
Mikrocontroller im Bügeleisen wenn ein Bimetall ein bruchteil davon
kostet.
Da fällt mir ein:
Ein Bimetallstreifen mit DMS bestückt zum Temperaturmessen...
Pot Wasser mit Ultraschall Ausdehnung des Wassers bestimmen...
Leerda schrieb:> Da fällt mir ein:> Ein Bimetallstreifen mit DMS bestückt zum Temperaturmessen...> Pot Wasser mit Ultraschall Ausdehnung des Wassers bestimmen...
Erinnert mich irgendwie an die Frage: "Wie kann man mit einem
Barometer die Höhe eines Turmes messen?" Eine der Antworten war:
"Barometer runterschmeissen und die Sekunden bis zum Aufprall
zählen."
Gruss
Harald
>Ich muss in der Schule ein Schaltung zur Temperaturmessung mit einem>PT100 Sensor aufbauen
Ich habe die die von dir favorisierte Schaltung mit den vier OPs vor
etwa einem Jahr auf einem Steckbrett aufgebaut. Ich wollte damit den
Meßwerteingang eines PID-Reglers versorgen. Meine Erfahrung: Als
schulischer Versuchsaufbau zur Vertiefung des praktischen Verständnisses
im Umgang mit Operationsverstärkern ist die Schaltung durchaus ok.
Meßtechnisch ist sie allerdings eine Katastrophe (somit auch als
Negativbeispiel für schlechtes Schaltungsdesign edukativ nutzbar ;-) .
Mehr wie drei Grad Genauigkeit waren nicht drin.
Was war los:
Der als Konstantstromquelle geschaltete Spannungsregler hatte elende
Drift, mein Meßstrom lief häufig zwischen 0,9 u. 1,2mA hin und her.
Nächstes Prob: Ich hatte eine sehr kleine PT-100 Perle, vielleicht 2x2mm
die schon durch den rel. hohen Strom unter Eigenerwärmung litt.
Der LM324 ist als OP für so geringe Meßspannungen ungeignet
(wahrscheinlich neben dem LM741 der schlechteste OP aller Zeiten bzw.
einfach nicht mehr zeitgemäß), die hohe Offsetspannung im Vergleich zum
Meßsignal verdirbt dir den Tag. Ich habe ihn schließlich gegen einen
TLC274 ausgetauscht, damit war wenigstens an dieser Front Ruhe. Es war
noch mehr madig, die Spannung meines aufgebauten Subtrahierers reagierte
auf Rauschen und lief ebenfalls weg (könnte aber auch am
Steckbrettaufbau gelegen haben); ich hab dann irgendwann abgebrochen und
ein anderes Konzept gewählt.
Mein Tip:
Baut das Dingens auf (mehr wie 5 EUR Bauteileaufwand werden's ja eh'
nicht sein) und hängt ihn an den 10bit breiten AD-Eingang eures C167 der
auf 0..102.3°C auflösen kann. Zeigt das Resultat eurem Lehrer - und der
Fall hat sich. Zum Abschalten des Motors gegen Übertemperatur bei 125°C
+- 5% ist die Schaltung ja auch brauchbar. Wenn ihr mit der Schaltung
ein bisschen spielen wollt, dann laßt euch aber die Option offen auf der
Platine die 10k-Widerstände gegen 4,7k+10k-Trimmer ersetzen zu können um
eventuelle Spannungsdifferenzen ausgleichen zu können.
hallo joachim_01!
Hier sind die restlichen Mitglieder der Projektgruppe ^^
Bist du zufällig noch in Besitz dieser Schaltung (der verbesserten mit
TLC274)? Sind dort alle Widerstände dimensioniert? Welche
Ausgangsspannung bekommst du da(0-5V,...)? Könnte man für diese
Schaltung ebenfalls den C167 wie geplant verwenden?
da wir die neue Schaltung möglichst bald benötigen schaffen wir es nicht
die PT1000 Schaltung umzurechnen. Wäre es möglich deine Schaltung in das
Forum zu stellen?
mfg
Hallo Georg,
ich hätte da noch etwas. Eine Schaltung für einen PT100 oder PT1000 mit
einem OP. Drei Widerstände haben "krumme Werte" und müssen mit zwei,
drei Widerständen nachgebildet werden. Als OP könnte man auch einen
TL071 nehmen.
http://www.ti.com/lit/an/slyt437/slyt437.pdf
Analog Applications Journal, Fourth Quarter, 2011
Artikel
Analog linearization of resistance temperature detectors, ab Seite 21.
Dazu gibt es noch eine Excel-Datei mit der man die drei Widerstände
berechnen kann. Der Verweis auf die Quelle ist auf Seite 23.
http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=SLYT442&fileType=zip
Gruss Klaus.
Hallo die Schaltung (http://www.ti.com/lit/an/slyt437/slyt437.pdf) ist
sehr hilfreich! Vielen Dank! Wir haben nur noch eine Frage: Wenn wir den
TL071 wählen, bleibt der R8 in der Schaltung dann gleich oder muss
dieser dem OPV angepasst werden?
lg
Hallo nein dass war uns leider nicht klar...
was gäbe es denn dann für alternativen (OPV)? also diesen INA826 können
wir bei Conrad leider nicht finden...
Vielen Dank für die Hilfe! Wir haben unsere Schaltung nun
dementsprechend angepasst :) ...
Nun haben wir aber noch ein Problem: Wir benötigen einen passenden
Treiber für einen Mosfet;
Wir wollen damit einen Elektromotor(Nennspannung 12VDC und Stromaufnahme
1,46A) betreiben -mithilfe einer PWM; (benötigte Eigenschaften: Ein- und
Ausschaltzeit unter einer µs -ungefähr-; für n-Kanal-MOSFET(VDSS 200V,
RDS(on)typ: 17mOhm max: 20mOhm;ID 76A;) Spannung des Signalgebers (C167)
betragen 5V).
Es wäre nett wenn ihr uns auch noch hier helfen könntet :)
Vielen Dank im Vorraus!
Schaltung.jpg
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