multikanal PT100 Thermometer

LM324 ... aaaahhhhhhh.... schon mal den Offset angeschaut ?

Biin doch noch ein Anfänger auf dem Gebiet :)

Der Offset beträgt beim LM324 3,5mV.

Hab jetzt mal bei einem elektronik anbieter die OP's verglichen und bin 
auf den LMC6484 gestossen. Der ist relativ günstig knapp 2,5€ und hat 
einen Offset von 0,75mV

Denke der sollte für meinen Einsatz ok sein :)

Da habe ich schon etwas gelesen.

Wie ich sehen konnte bevorzugen tust du den OPA2340 ....
Kostet aber fasst das doppelte wie ein
IC LMC6484AIN

und da ich mindestens 4 davon benötige sammelt sich der Preisunterschied 
:)

Schon mal eine Fehlerrechnung gemacht ? Welchen Temperaturfehler 
produziert 1mV offsetspannung ?

Nur mal als Hinweis. Es kommt nicht darauf an sehr genau zu messen.
Auch ein Fehler von 0.5° C ist für meine Anwendung OK!

Das Thermometer soll für kryotech Anwendungen benutzt werden.
Messbereich -200°C bis 50°C. Wichtig ist die schnelle Reaktionszeit 
(Ansprechzeit)

Ein weiterer Chip im Bereich von 2,5€ ist der
IC AD8604ARU ( Drift 2µV / °C) , Offset 0.6mV

Warum nimmst Du nicht einfach ganz simple OP07?

Weil ein OP07 ein einfacher OP ist ich brauche aber 4 Stück in einem 
Gehäuse :)

@Helmi

Danke für den Tip bezüglich PT100box !
Muss es nur noch schaffen die Schaltung zu verstehen.

Deine Multiplexer Variante ist sicherlich eleganter und Kostengünstiger.
Aber ich wollte es erstmal mit 4 quad Op's machen.

Der ATMega8 hat 6 ADC Kanäle wenn ich an 4 davon 4 Verstärkte PT100 
Spannungen lege müsste ich doch in der Lage sein auch ohne multiplexer 
auszukommen.

Ich bin Softwareentwickler also sollte der Assembler / C Teil für mich 
kein Problem darstellen.

Stellt sich die Frage welches 4 Zeiliges Display für die anzeige 
verwenden.
Und kann ich über den ATMega8 dieses ansteuern ?

Ok, Helmi hasst mich überzeugt !

Werde dein Board so wie es ist nachbauen !
Was muss ich an deiner Schaltung anpassen damit der Messbereich für die 
4 PT100 Wiederstände für -200°C bis +50°C ausgelegt wird ?

Gruß

OK, hab deine Beschreibung nochmal genauer durchgelesen.
Die zwei anderen Kanäle kalibrieren sich anhand von zwei 
Festwiederständen.

-200C entspricht 18,49 Ohm
+50°C entspricht 119,40 Ohm

Demzufolge müsste ich sowieso um die Werte einzustellen Potis verwenden 
da es keine Festwiederstände mit diesen werten gibt :)

Nimm einfach Festwiderstände und als Softwareprofi sollte es für Dich 
kein Problem sein, die Meßwerte auf °C entsprechend genau umzurechnen.

@thermo
Potis haben eine "Schleifbahn". Die ist niemals ganz exakt.
Möglicherweise bei Verwendung von 10-Gang-(Spindel-) Poti lässt sich das 
hinreichend genau einstellen.
Aber Du brauchst ein exaktes Multimeter mit mind. 4 1/2 Stellen 
Genauigkeit im 200 Ohm Messbereich.
Beachte: Nicht nur der Anzeigeumfang des Ohmmeters, sondern die 
WIRKLICHE spezifizierte Genauigkeit muss stimmen. Und das Gerät muss neu 
sein, oder gültig kalibriert.
Wer hat sowas schon?

Alternative:
===========
Festwiderstände   ( ja, nur mit einfachem "i" ):
Hast Du schonmal was von Reihen- oder Parallelschaltung gehört ?

119,40 Ohm
Aus einem Vorrat von 120 Ohm Werten, mit 1% Toleranz, da findet sich 
bestimmt ein "passender". Allerdings wieder das Problem des 
Herausmessens mit exaktem Ohmmeter...
Wert kann theoretisch exakt erreicht werden durch Parallelschalten eines 
24 kOhm zum 120 Ohm.
Wenn der 120 Ohm ein hochgenauer Messwiderstand ist (z.B. 0,01%), so 
wird durch einen 1% Wert des 24k das Ergebnis trotzdem im 0,01% 
Genauigkeitsbereich liegen.
Nachteil ist: Messwiderstände mit 0,01% sind leider recht teuer.

18,49 Ohm
Kann sinngemäß ebenso zusammengesetzt werden.
Wichtig wäre wiederum ein hochgenauer Grundwert, möglichst exakt am 
Wunschwert.
Z.B. zwei 10 Ohm Messwiderstände (0,01%), in Reihe, gibt 20 Ohm.
Dazu fehlt jetzt die Parallelschaltung eines 245 Ohm (rechnerisch 
ermittelt).
Wenn sowieso die obigen 120 Ohm als hochgenaue Werte vorrätig sind, 
bietet sich an, zwei davon in Reihe, also 240 Ohm, ergänzt um einen 4,99 
oder 5,11 aus der E96 Reihe.

Ob allerdings deine restliche Schaltung die hiermit erzielte Genauigkeit 
hergibt, kann ich nicht beurteilen.

Ich bin zwar kein Elektroniker aber Reihen oder Parallelschaltung ist 
mir bekannt :)

Die 119,4 Ohm sollten denke ich mit etwas Auswahl der 1% 
Metallschichtwiderstände leicht ausgepickt werden können mit 
entsprechendem DMM.

R2 = 18,49 Ohm / (1 - 18,49/R1)

Hab auf die schnelle etwas C-Code geschrieben um zu ermitteln welche 
Widerstandskombination bis 100 Ohm rein rechnerisch am besten passen 
müsste.

Hier der Source :

1

#include "stdafx.h"

2

#include <math.h>

3

4

const int widcount = 23;

5

6

float rg = 18.49f;

7

float r1[]={20.0f,

8

      22.0f,

9

      23.2f,

10

      24.0f,

11

      24.9f,

12

      27.0f,

13

      30.0f,

14

      33.0f,

15

      36.0f,

16

      39.0f,

17

      43.0f,

18

      47.0f,

19

      51.0f,

20

      51.1f,

21

      56.0f,

22

      62.0f,

23

      68.0f,

24

      68.1f,

25

      75.0f,

26

      82.0f,

27

      90.9f,

28

      91.0f,

29

      100.0f};

30

31

32

int findeoptimalenR2(float r2)

33

{

34

  float difopt = 0.0f;

35

  int opt = 0;

36

37

  for(int n=0;n<widcount;n++)

38

  {

39

    if(difopt == 0.0f)

40

      difopt = (float) fabs(r2 - r1[n]);  

41

    else

42

    {

43

      if(fabs(r2 - r1[n]) < difopt)

44

      {

45

        difopt = (float) fabs(r2 - r1[n]);  

46

        opt = n;

47

      }

48

    }

49

  }

50

51

  return opt;

52

}

53

54

int main(int argc, char* argv[])

55

{

56

  float r2 = 0;

57

58

  printf("R1        R2        Ropt      (r2-Ropt)        RGes=18,49 Ohm\n");

59

  printf("-------------------------------------------------------------\n");

60

61

  for(int i=0;i<widcount;i++)

62

    {

63

    r2 = rg / (1 - (rg/r1[i]));

64

65

    int opt = findeoptimalenR2(r2);

66

    printf("%7.3f   %7.3f   %7.3f   %7.3f\n",r1[i],r2,r1[opt],(float) fabs(r2 - r1[opt]));

67

  }

68

69

  return 0;

70

}

Hab mir die verfügbaren Metallschicht-Widerstände (1%) bis 100 Ohm bei 
rs-online ausgepickt und darauf ist der surcecode entstanden.

Als Ergebnis bekommt man eine Tabelle mit den einzelnen verfübaren 
Widerständen für R1 dann den entsprechend idealen Wert für R2 bzw. den 
nächsten optimalen und die diferenz von tatsächlich errechneten und 
verfügbaren R2.

Rein rechnerisch bekommt man mit der Kombination aus R1=91 Ohm und 
R2=23.2 Ohm das nächst beste Ergebnis um auf den Wert von 18.49 Ohm zu 
kommen.

Trotzdem hier der Sourcecode für das Reichelt Sortiment bis 1KOhm 
Metalschicht 1%

// parallel.cpp : Definiert den Einsprungpunkt für die 
Konsolenanwendung.
//

#include "stdafx.h"
#include <math.h>

const int widcount_reichelt = 151;

float r1_reichelt[]={19.1f,
          20.0f,
          21.0f,
          22.0f,
          22.1f,
          24.0f,
          24.9f,
          25.5f,
          26.1f,
          27.0f,
          27.4f,
          30.0f,
          30.1f,
          33.0f,
          33.2f,
          34.8f,
          36.0f,
          36.5f,
          38.3f,
          39.0f,
          39.2f,
          40.2f,
          43.0f,
          46.4f,
          47.0f,
          47.5f,
          49.9f,
          51.0f,
          51.1f,
          52.3f,
          56.0f,
          56.2f,
          59.0f,
          60.4f,
          61.9f,
          62.0f,
          63.4f,
          66.5f,
          68.0f,
          68.1f,
          69.8f,
          71.5f,
          75.0f,
          80.6f,
          82.0f,
          82.5f,
          84.5f,
          86.6f,
          88.7f,
          90.9f,
          91.0f,
          93.1f,
          95.3f,
          97.6f,
          100.0f,
          102.0f,
          105.0f,
          110.0f,
          113.0f,
          115.0f,
          120.0f,
          121.0f,
          124.0f,
          127.0f,
          130.0f,
          133.0f,
          137.0f,
          140.0f,
          150.0f,
          154.0f,
          158.0f,
          160.0f,
          169.0f,
          174.0f,
          180.0f,
          182.0f,
          196.0f,
          200.0f,
          210.0f,
          215.0f,
          220.0f,
          221.0f,
          232.0f,
          237.0f,
          240.0f,
          243.0f,
          249.0f,
          255.0f,
          261.0f,
          270.0f,
          274.0f,
          280.0f,
          294.0f,
          300.0f,
          301.0f,
          316.0f,
          324.0f,
          330.0f,
          332.0f,
          340.0f,
          348.0f,
          357.0f,
          360.0f,
          365.0f,
          374.0f,
          383.0f,
          390.0f,
          392.0f,
          402.0f,
          412.0f,
          422.0f,
          430.0f,
          432.0f,
          442.0f,
          453.0f,
          464.0f,
          470.0f,
          475.0f,
          487.0f,
          499.0f,
          510.0f,
          511.0f,
          523.0f,
          536.0f,
          549.0f,
          560.0f,
          562.0f,
          590.0f,
          604.0f,
          619.0f,
          620.0f,
          634.0f,
          649.0f,
          665.0f,
          680.0f,
          681.0f,
          698.0f,
          715.0f,
          732.0f,
          750.0f,
          787.0f,
          806.0f,
          820.0f,
          825.0f,
          845.0f,
          866.0f,
          887.0f,
          909.0f,
          910.0f,
          953.0f,
          976.0f};


int findeoptimalenR2(float* r1,float r2,const int anzahl)
{
  float difopt = -1;
  int opt = 0;

  for(int n=0;n<anzahl;n++)
  {
    float dif = (float) fabs(r2 - r1[n]);

    if(difopt == -1)
      difopt = dif;
    else
    {
      if(dif < difopt)
      {
        difopt = dif;
        opt = n;
      }
    }
  }

  return opt;
}

void rechne_tabelle(float rg,float* r1,const int anzahl)
{
  float r2 = 0;
  float optdif = -1;
  float bestr1 = 0;
  float bestr2 = 0;


  printf("R1          R2           Ropt        (r2-Ropt) 
RGes=%7.3f Ohm\n",rg);
  printf("---------------------------------------------------------------- 
------\n");

  for(int i=0;i<anzahl;i++)
    {
    if(rg < r1[i])
    {
      r2 = rg / (1 - (rg/r1[i]));

      int opt = findeoptimalenR2(r1,r2,anzahl);

      float dif = (float) fabs(r2 - r1[opt]);

      printf("%9.3f   %9.3f   %9.3f   %9.3f\n",r1[i],r2,r1[opt],dif);

      if(optdif == -1)
        optdif = dif;
      else
      {
        if(dif < optdif)
        {
          optdif = dif;
          bestr1 = r1[i];
          bestr2 = r1[opt];
        }
      }
    }
  }

  printf("\n\n beste kombination r1=%9.3f || r2=%9.3f\n",bestr1,bestr2);

}

int main(int argc, char* argv[])
{
  rechne_tabelle(18.49f,r1_reichelt,widcount_reichelt);

  printf("\n\n");

  rechne_tabelle(119.4f,r1_reichelt,widcount_reichelt);

  return 0;
}

beste Werte für 18,49Ohm mit 63,4 Ohm || 26,1 Ohm
und für 119,4 Ohm -> 470 Ohm ||  160 Ohm

OK!

120 & 20 !

Gruß

So,

hab nun nach Helmis Vorschlag eine Schaltung mit einem OPA4340 
aufgebaut.
Kontsantstromquelle über den ersten OP und dann einen 
Differenzverstärker dahinter.

Als Spannungs-Referenz füt die Konstantstromquelle habe ich einen 
REF5050 von TI eingesetzt. Liefert konstant 5.02V laut meinem 
Multimeter.

Funktioniert auch alles Prima ! Die gemässene Spannung am Ausgang 
entspricht
relativ genau der erforderlichen Spannung in Bezug auf die Temperatur.

Mein nächstes Problem liegt darin das ich zwei externe SPI Devices an 
den ATMega16 anschliessen muss.

Einen externen 12Bit ADC + das Siemens S65 Display.

Wie geht man da am besten vor ?

Das Display soll unter anderem die Temperatur von vier PT100 Sensoren 
anzeigen die über multiplexer geschaltet werden.

Der Ablauf sollte wie folgt sein :

- Multiplexer auf PT100-1 schalten.
- ADC initialisieren.
- Wert digitalisieren
- ADC deaktivieren
- Digitalisierten Wert auf Temperatur umrechnen
- Wert auf dem Display anzeigen.

Die oben aufgeführten Schritte für die anderen drei PT100 Widerstände 
wiederholen.

Wie am besten beide SPI Interfaces ansteuern ?

Gruß

Danke Helmi für den Vorschlag , hört sich logisch an.

Als Multiplexer habe ich die ADG709BRUZ im Auge.
Haben 14nS Umschaltzeit und einen relativ geringen Wiederstand von 3 
Ohm.

Mall sehen wie Weit ich komme.