PT100 - Verstärker

[Shrek (Gast)]

hallo,

ich möchte gerne die schaltung von c't für den pt100 nachbauen, nur dazu 
habe ich noch ein paar fragen:

reicht für den OPV eine versorgung von nur 5V aus?

wäre es möglich statt den TLC2264 einen LM324 zu verwenden?

wie genau sollten die widerstände in der schaltung sein reichen normale 
metallschicht widerstände mit 1% toleranz?

[Anja (Gast)]

Bei der Schaltung brauchst du dir um die Genauigkeit der Widerstände 
keine Sorgen zu machen. Auch kannst Du beliebige Operationsverstärker 
verwenden.

Wenn Du wirklich Temperatur messen willst solltest Du eine Schaltung 
verwenden die die Stromquelle ratiometrisch aus derselben 
Referenzspannung speist wie Dein ADC. Gibt hier im Forum einige 
Beispiele für gute Schaltungen.

Gruß Anja

[sonocke (Gast)]

Hallo Shrek,

wenn auch schon etwas Zeit zurückliegt, zeigt die Anzahl der 
Bilddownloads doch die Aktualität - und den Inhalt des Beitrags für mich 
schwer nachvollziehbar.

Zu messen ist eine Temperatur (mit Pflicht:)
P1) an einem Analogeingang eines µC
P2) durch einen PT100

Vorab angemerkt: die Schaltung wirkt zusammengeschustert und nicht 
wirklich durchdacht (wie auch Anja andeutete), daher ein kurzer 
Überblick:

Bei einem PT-100 handelt es sich um einen mit hoher Genauigkeit 
verfügbaren Temperatursensor, der in professioneller Prozesstechnik 
nahezu allgegenwärtig ist.


- ein TSic201 kann alternativ direkt (statt PT100 und der ganzen 
Schaltung) an den Analogeingang des µC angeschlossen werden.
(alternativ LM35, bei anderem internen Prinzip)

- volldigital arbeiten der TSic206, der DS18B20, (je mit eigenem 
Protokoll) und Sensoren anderer Hersteller mit I2C-Interface

Darüber hinaus werden nichtlineare Halbleiter (NTC) als billige 
Massenware eingesetzt.


Zurück zum PT100, für den es zwei Anwendungsfälle gibt:
- 2-Draht-Betrieb in einer langen Stromschleife:
     temperaturabhängige Verlustleistung und damit nichtlineare 
Eigenerwärmung des Sensors (geringer bei PT1000), dafür kann leicht ein 
Verstärker gebaut werden, der den Strom in eine Spannung für den µC 
wandelt/verstärkt.
- 4-Draht-Betrieb (oder 3-Draht wie im Bild) führen Sense-Leitungen mit 
der Spannung des PT-100 zum Messwandler. Diese sollten 
verdrillt/geschirmt sein und zudem in der Wandlerschaltung 
tiefpassgefiltert. (Wo PT100-Sensoren sitzen sind oft Pumpen nicht weit, 
die störende Wechselspannung einkoppeln). Darauf wird im Bild nicht 
eingegangen, ebensowenig auf die von Anja angedeutete Unzulänglichkeit 
der Schaltung:

Es gibt eine Spannungsreferenz im Linearregler und eine davon 
unabhängige im µC. Läuft eine von beiden Spannungen weg, verfälscht es 
das Messergebnis (Anja kann ein Lied von Präzisionsspannungsquellen 
singen). Im Anwendungsfall ist das aber gar nicht erforderlich, denn 
wenn sowohl Eingang wie auch Ausgang aus der gleichen Referenz leben, 
kompensiert sich ein Großteil dieses Fehlers selbst 
(radiometrische/relative Messung statt absolut).

Etwas kritisch ist der OPV dann aber doch, schließlich ändert der PT100 
seinen Wert mit ca. 0.4% pro K nicht gerade viel. Heißt konkret:
Die Schaltung stabilisiert die Spannung vom PT100 (und einem 
Spannungsteiler) -> zwei unity-gain-buffer.
Der verwendete OPV sollte daher explizit dafür (eine Verstärkung von 
1/direkte Rückkopplung geeignet sein). Danach wird fast die volle 
Spannung Messspannung als Offset abgezogen (gute Linearität nahe GND 
wäre gut, der LM324 ist da ;-( und anschließend im vierten OPV über 
nahezu den vollen Betriebsbereich verstärkt.

Linearität ist hier dennoch nicht so wichtig, da das Eingangssignal nahe 
GND bleibt (auch da ist der LM324 nicht gut). Spürbar ist aber, dass die 
bisherigen Offset-Fehler der OPV mit verstärkt werden...und die sind 
kaum kalibrierbar.