Hallo! Nach langem Suchen hab ich mir jetzt meine ersehnte Pt1000-Versärkerschaltung zusammengebaut. Allerdings: Die herauskommenden Werte sind, gelinde gesagt, schwachsinnig. Ich hab alles überprüft, die Bauteile müssten funktionieren. Könnte sich das einer von euch mal schnell durchschauen, ob die Schaltung prinzipiell richtig ist? Damit wär mir sehr geholfen! Noch ein paar zusätzliche Angaben: Links ist eine Wheatstone-Brücke zu sehen. Sie ist bei genau -50°C ausgeglichen; der Pt1000 hat bei -50°C 803,06 Ohm Widerstand. Die Maximaltemperatur beträgt +200°C; hier besitzt der Pt1000 genau 1758,56 Ohm. Die Ausgangsspannung soll zwischen 0 und 2,4 Volt betragen, für den AD-Wandler. Rechts ist dann die Verstärkerschaltung. (Dazu noch ne Frage: Könnte ich die Widerstände R_6A..R_6D auch weglassen? Vielen Dank schon mal!
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du hast dir einen instrumentenverstärker diskret nachgebaut. das kannst du auch integriert haben, wobei du den R_4 extern anschließen kannst. ansonsten siehts gut aus, die werte hab ich jetzt aber nicht nachgerechnet.
Danke für deine Antwort. Wie siehts aus, zwischen Pt1000 und R_1 müsste doch ein niedrigeres Potential sein als zwischen R_2 und R_3. Wird hier jetzt der untere Zweig vom oberen abgezogen, oder anders rum? Das würde vielleicht erklären, dass ich falsche Werte herausbekomme.
in deiner schaltung wird die spannung über dem Pt1000 von der spannung zwischen den festen widerständen abgezogen. Der INA114 ist ein Integrierter Instrumentenverstärker (ca 9€): http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ina114.pdf
Die Abgriffe von der Brücke tauschen, sonst wird die Ausgangsspannung (theoretisch) negativ. Was Du beachten solltest: Der OP07 arbeitet laut Datenblatt erst ab +/-3V, also 6V Betriebsspannung. Der OP07 ist kein Rail-to-Rail-OPV, anderen verwenden. Über den PT1000 fließen 3mA, das ist für manche schon ausserhalb des zugelassenen Maximalstromes. Da passiert noch nichts, aber je nach Größe des PT1000 führt das durch die Eigenerwärmung zu falschen Messungen. Zusätzlich zur Krümmung der Kennlinie des PT1000 ist die Kalibrierkurve stark gekrümmt, weil die Brücke nur bei -50°C im abgeglichenen Zustand ist. Muss der Controller rausrechnen. Vielleicht erklärt das die Abweichung von Deinen erwarteten Werten. Da der Controller eh korrigieren muss, kannst Du Dir die 0.1%-Widerstände sparen, 1%-Metallfilm sollten reichen. Oder einen fertigen Instrumentenverstärker nehmen, INA118 oder so. Außerdem solltest Du im Interesse von Stromverbrauch und Eigenerwärmung für die Brücke die Spannung runterteilen, mit C stabilisieren und gleich als Referenz für den ADC nehmen, dann bleiben Spannungschwankungen aussen vor. Die übrigen Widerstände im Bereich 10k ansiedeln. Die Eigenerwärmung sorgt sonst für Messwertdriften beim Einschalten, bis sich ein thermisches Gleichgewicht an den Widerständen eingestellt hat. Das Poti RX kannst Du Dir sparen, was soll das dort machen?
Das Poti ist für die genaue Kalibrierung der zu erwartenden Messwerte bei 0 und 100°C (über Eiswasser und kochendes Wasser). 3mA? verdammt, das hab ich gar nicht berücksichtigt... Dann nehm ich besser 2,5Volt, oder? Die Referenzspannung des ADC kann ich nicht verändern, weil da an andren Kanälen noch 3 andre Thermometer dranhängen. OK, Einen andren OPV. Welchen würdest du mir vorschlagen? Vielen Dank für Deine ausführliche Antwort!
Da Pep wrote: > Der INA114 ist ein Integrierter Instrumentenverstärker (ca 9€): > http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ina114.pdf
Ach ja, 9 Euros sind mir eigentlich zu teuer... Der INA114 schaut aber trotzdem ganz gut aus. Vielleicht bau ich den ja nach ;)
Du könntest noch näher beschreiben, was Du mit "schwachsinnigen Werten" meinst. So tappt man ja doch sehr im Dunkeln, ob Dein Aufbau oder die Schaltung an sich das Problem ist.
Naja mit schwachsinnigen Werten mein ich, dass immer viel zu hohe Spannungen rausgekommen sind; 1,5 Volt bei 0° und ca 4 Volt bei 100°C. Doppelt schwachsinnig vor der Tatsache, dass eigentlich negative Werte herauskommen hätten müssen... Ich hab natürlich auch direkt an der Brücke mal nachgemessen; hier ist alles in Ordnung, ich hab nach etwas Justieren genau die zu erwartenden Werte bekommen; bei 0°C ca. 0,27 Volt und ca. 0,9V bei 100°C. Allerdings gabs ziemlich krasse Abweichungen von an die 0,15 Volt bei 0°C. Dies hab ich nur verhindern können, wenn ich das Wasser um den Sensor umgerührt hab... jetz weiß ich ja, warum :) Über 5mA sag ich nur... Hätt ich eigentlich selber draufkommen können! So, und aus dem Ganzen hab ich dann geschlossen, dass der Fehler in der Verstärkung liegen muss. Wahrscheinlich liegts am fehlenden Rail-to-Rail. Ich denk mal ich nehm den LMC6484, der hat sogar 4 OPVs und kostet nur 2,35€. Mehr Kopfzerbrechen bereitet mir dann eher die krasse Eigenerwärmung. Soll ich jetz einen Spannungsteiler nehmen, oder gleich eine Referenzspannung mit nem LM336-2,5? Oder noch weniger als 2,5?
Das Poti an der Stelle bringt nichts. Vielleicht falsch eingezeichnet. Wenn die Brücke nicht abgeglichen ist (alles über -50°C), geht die Referenzspannung in die Messung ein. Woher bekommt der ADC seine Referenz. Vielleicht kannst Du die abgreifen und über einen Spannungsfolger (OPV mit Verstärkung 1) abnehmen oder über einen Spannungsteiler runterteilen und mit OPV puffern. Als OPV würd ich OPA2340 oder OPA347 nehmen, aber Achtung! Nur bis 5.5V! Den INA bekommst Du eventuell als Sample, dauert nur ein bißchen. Aber diskret aufbauen ist auch in Ordnung, lernt man was bei... Btw, Du kannst auch die Brücke anders aufbauen: Obere Widerstände je 3.3k..10k, untere Widerstände PT1000 und 750ohm. Mit den 750ohm verschiebt sich Dein -50°C Wert etwas, so dass der OPV nicht bis GND runter muss, mit den 10k wird die Krümmung der Kalibriergeraden stärker. Aber der Controller muss eh kompensieren. Dann kannst Du die Brücke direkt an 5V hängen, es fließen nur 0.5..1mA, das sollte gehen.
Der µC kriegt seine Referenz von... keine Ahnung :) Irgendwo von der Platine her, wo er drauf ist. Aber ich könnt sie schon abgreifen, da gibts nen extra Anschluss für, hab ich grad im Datenblatt gesehn, gute Idee! Aber das zweite scheint mir fast einfacher... Der µC muss eh nix rechnen, der schickt bloß die digitalen Spannungswerte an den PC. Der darf dann rechnen. Ich werde das auf jeden Fall mal ausprobieren, und sag Bescheid, obs geklappt hat!
...alias... wrote: > Das Poti ist für die genaue Kalibrierung der zu erwartenden Messwerte > bei 0 und 100°C (über Eiswasser und kochendes Wasser). Eiswasser? PT1000-Thermometer werden mit Festwiderständen abgeglichen und nicht durch Wasserpanschen. Die entsprechenden Werte sind hier drin: http://www.ephy-mess.de/deutsch/daten/pt1000d.pdf Widerstandswert ablesen, anklemmen, die dazugehörende Temperatur muß vom Meßgerät angezeigt werden. PT100/PT1000-Emulatoren sind nichts anderes als einstellbare Widerstandsdekaden. > 3mA? verdammt, das hab ich gar nicht berücksichtigt... > Dann nehm ich besser 2,5Volt, oder? Bißchen viel, würde ich sagen. > Allerdings gabs ziemlich krasse Abweichungen von an die 0,15 Volt bei 0°C. > Dies hab ich nur verhindern können, wenn ich das Wasser um den Sensor > umgerührt hab... jetz weiß ich ja, warum :) Über 5mA sag ich nur... > Hätt ich eigentlich selber draufkommen können! Bißchen sehr viel. Konstantstromquelle mit 0.1mA paßt da schon eher. Angesichts einer Sensorgröße von 2*2 mm (M222-Sensor von Heraeus) ist es zwangsweise notwendig, deutlich unter 1 mA zu bleiben. Wenn die Linearisierung softwareseitig erfolgen soll, geht anstatt einer Konstantstromquelle auch einfach ein Vorwiderstand von 47kOhm. Nur muß dann die Kennlinie aufgenommen werden. Hier findet sich noch mehr zum Thema DIN-genormte Sensoren: http://www.ephy-mess.de/deutsch/daten/tdframe.htm Gruß Jadeclaw.
Naja, ein Sensor, den er in Wasser taucht, hat hoffentlich ein Metallgehäuseund damit eine ausreichend hohe Wärmekapazität / Wärmeleitung zu Umgebung. Unter 0.2mA würde ich nicht gehen, sonst werden die Spannungen zu klein und OPV-Driften machen sich zu stark bemerkbar. Oder hat er einen blanken Sensor in Wasser getaucht? Hat er...? Das mit dem Abgleich stimmt, dafür sind die PT1000 ja genormt und austauschbar. Geht ausserdem vieeel schneller als die Wasser-Messung.
Tut mir leid, wenn ich das so sage, aber Deine Schaltung ist am Ziel vorbeigeschossen! Du hast Deinen PT1000 mühsam zu einer Messbrücke ergänzt, die du mit einem mühsam aufgebauten Instrumentenverstärker verstärkst. ABER: Du brauchst für den PT1000 nur eine kleine STROMQUELLE(!!!) Damit wäre dann den Ausgangssignal linear zur Temperatur, welche Du dann sehr einfach mit einem yC berechnen könntest. Mit Deiner Schaltung bekommst Du trotz Deiner Mühe eine quadratische Abhängigkeit deines Ausgangssignals zur Temperatur, damit kannst du die Temperatur nicht mehr so einfach berechnen, ( es sei denn, dein yC kann quadratische Gleichungen lösen...) ggv. mußt du sogar mit einer Tabelle arbeiten, aus der Du den richtigen Temperaturwert ermitteln kannst. Dann könntest du aber gleich einen primitiven Spannungsteiler nehmen, den du, falls nötig auch nur mit einem OPAMP verstärken kannst.
Das Ganze geht viel einfacher. Eine 2.5V Referenz, einen 10k 0.1% in Serie zum PT1k, das Ganze radiometrisch an einen 24bit ADC und gut ist. Den Rest braucht man nicht.
klar, 24bit ADCs liegen auch in jeder schublade so rum... ;)
Es gibt ja keine anderen mehr. Frueher gabs noch die 7109, die wurden alle durch die 24bitter ersetzt. Dass man einen Contoller internen 10bitter nicht nehmen kann sollte wohl klar sein.
warum sollte das klar sein? dT: 250K Schritte: ~1000 Schrittweite: 0,25K Rauschen: 1bit -> Auflösung: 0,5K Wenn das reicht, ists doch OK...
Hier stehen PT100/1000 Messchaltung drin Beitrag "Temperaturmessschaltung möglichst genau?" Gruss Helmi
> Das Ganze geht viel einfacher. Eine 2.5V Referenz, einen 10k 0.1% in > Serie zum PT1k, das Ganze radiometrisch an einen 24bit ADC und gut ist. > Den Rest braucht man nicht. Gibt es hier eine Fehlerberechnung zu?
Pauli der Längsregler wrote: >> Das Ganze geht viel einfacher. Eine 2.5V Referenz, einen 10k 0.1% in >> Serie zum PT1k, das Ganze radiometrisch an einen 24bit ADC und gut ist. >> Den Rest braucht man nicht. > > Gibt es hier eine Fehlerberechnung zu?! Wie gesagt, es geht, aber das Ausgangssignal ist nich linear! Denn: ändert sich der Widerstand des PT1000 dann ändert sich auch der Strom durch den PT 1000 bzw. Spannungsteiler! Deshalb: Strom konstant halten, mit Spannungsquelle, dann ist das Ausgangssignal proportional zur Temperatur. Die Auflösung des ADC hängt natürlich von der benötigten Genauigkeit ab.Also sind nicht automatisch 24 bit notwendig. Ich selbst habe mit einer Tabelle gearbeitet, und mit einem einfachen Spannungsteiler. Ich habe mir die ADC-Schritte ausgerechnet und lasse den yC nach der ADC Wandlung aus der Tabelle zuerst einen Index ermitteln, dann aus dem Index und einer zweiten Tabelle die passende Temperatur.
Was werden denn hier für Halbwahrheiten verbreitet? Ein PT1000 ist IMMER nichtlinear, auch mit Stromquelle. Die Widerstandskennlinie ist angenähert eine quadratische Funktion, je größer der Messbereich, desto größer die Abweichungen. Man KANN versuchen, die Nichtlinearität durch eine Stromquelle mit negativem Innenwiderstand einigermaßen auszugleichen, muss man aber nicht. Eleganter macht das der µC. Die Messbrücke ist so schlecht nicht, weil bei einer Lösung mit Konstantstromquelle die Drift der Stromquelle (temperaturabhängig) direkt mit gemessen wird. Ohne Angaben zur geforderten Genauigkeit zu haben, kann man eigentlich keine Aussage treffen, ob vielleicht ein einfacher Spannungsteiler mit direktem Abgriff zum ADC auch ausreicht. In den meisten Fällen würde er das wohl. 24bit-ADC sind im Bastelbereich was für Nerds, die sich Widerstände auf 12 Stellen nach dem Komma ausrechnen. Was soll der Schwachsinn? Alles ab 16bit Auflösung ist nur mit hohem Aufwand beherrschbar, schon allein an einer ausreichend stabilen Referenzspannung scheitert das Ganze. Quadratische Gleichungen einen µC lösen lassen: Wozu? Ein Lookup-Table mit Werten in 2, 5 oder 10K-Schritten, dazwischen wird linear interpoliert. Geht schnell, ist einfach zu programmieren und die Stützpunkte gibt es für PT1000 zuhauf im Internet. Offset und Verstärkung natürlich mit einrechnen.
LOL, 24 Bit- ADC. Hab gar ned gewusst dass es sowas gibt! Nein, ich hab 12 Bit zur Verfügung. Mir ist auch klar, dass ein Pt1000 NICHT linear ist! Und: Der µC muss überhaupt nix berechnen, sondern bloß den digitalen Spannungswert an den PC schicken. (Mehr Code würd ich eh nicht draufkriegen, da ich eine 2k - Grenze vom Compiler her hab) Den Sensor hab ich natürlich nicht blank ins Wasser getan ^^ Und am Ziel vorbei geschossen würd ich mal nicht sagen... Eine gescheite Konstantstromquelle ist mit Sicherheit mindestens so aufwendig! (Eine richtig gute für unter 1mA hab ich sowieso noch nie gesehn.) Ich könnte locker mit den 4096 Unterteilungen eine Auflösung von 0,1K erreichen, rein von der Auflösung her (auch am anderen Ende der Skala, wo es nicht mehr ansatzweise linear ist). Mir ist natürlich klar, dass ich das nie so genau hinkriegen werde - aber das muss ja mein Physik-Lehrer nicht wissen :D (Facharbeit.) Aber so 0,25-0,5K wäre schon schön.
Höhö, die Wandlung und Umrechnung bekommst Du locker rein, 1k für den Code, 1k für die Lookup-Table. Assembler heisst das Zauberwort. Aber klar kann die Umrechnung auch der PC machen, dann kann der auch den Offset- und Verstärkungsabgleich rechnen. Mach das mal so, ist schon in Ordnung.
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