Hallo,
bin heute auf ein merkwürdiges Phänomen gestoßen. Die oben dargestellte
Schaltung funktioniert in der Simulation einwandfrei. Im aufgebauten
Zustand ist die Spannungsquelle ein PT100 gespeist mit einer 1mA
Konstantstromquelle. Damit der ADC besser genutzt werden kann soll
zusätzlich eine Offsetspannung von 100mV subtrahiert werden.
Anfangs funktioniert der reale Aufbau auch ohne erkennbare Probleme, ab
etwa 1.9V Ausgangsspannung (V_adc) flacht die Kurve jedoch mehr oder
weniger schlagartig ab als ob der OP schon in Begrenzung wär. Testhalber
habe ich deshalb an Vdd statt 5V 15V gelegt jedoch keinerlei
Verbesserung erreicht. Die Begrenzung von etwa 3,8V (bei Vdd = 5V) wird
erreicht sobald der PT100 abgezogen wird, dann liegen ca. 5V am Eingang
(V_pt100) an, insofern kann die Ausgangsspannung wesentlich höher als
die erreichten 1,9V sein.
Messe ich beispielsweise mit 148mV Eingangsspannung (V_pt100) die
Spannungen am Subtrahierer (OP ganz links), erhalte ich dort die
Spannungen am invertierende Eingang von 143,9mV bzw. 145,3mV am
nichtinvertierten Eingang und 1,88V am Ausgang (müssten um die 2,7V
sein). Sollte nicht der negativ rückgekoppelte Eingang höher sein als
der Positive? Liegt da das Problem da der OP die Leistung nicht
Aufbringen kann? Warum geht er dann aber in Begrenzung wenn 5V an
V_pt100 anliegen?
Hat jemand eine Erklärung für dieses Phänomen? Jemand ähnliche
Erfahrungen mit dem LM324 gemacht?
Vielleicht steh ich nur ordentlich auf dem Schlauch aber je länger ich
drüber nachdenk desto weniger Gründe fallen mir ein...
Vielen Dank schonmal für eure Ratschläge und hoffentlich auch
Lösungsansätze!
Schönen Abend noch Gruß Max
PS: LTSpice OP Modell ist ein LM324 (Spicedaten geladen von National
Semiconductor), Widerstand R7 eigentlich auch 47k
Der LM324 ist kein Rail to Rail OP, sondern nur ein Single Supply OP.
Die Spannung können am Ein und Ausgang bis an GND ran gehen, aber nach
oben geht es halt nur bis auf etwa 1,5 bis 2 V an die positive
Versorgung ran.
>Die Begrenzung von etwa 3,8V (bei Vdd = 5V) wird erreicht sobald der>PT100 abgezogen wird, dann liegen ca. 5V am Eingang (V_pt100) an,>insofern kann die Ausgangsspannung wesentlich höher als die erreichten>1,9V sein.
Wieso sollte irgendjemand den PT100 abziehen? Was erwartest du dann für
einen Meßwert??
Mal abgesehen davon, verlangt ein PT100 Präzisionsmeßtechnik. Da kannst
du den LM324 völlig vergessen...
> Hat jemand eine Erklärung für dieses Phänomen?
Steht im Datenblatt.
Der OpAmp an Offset soll 0.1V am Ausgang liefern,
Output Characteristics Current Sinking im Datenblatt
zeigt aber, daß er Spannungen unter 0.7V nur bei
sehr wenig Strom (unter 70uA) halten kann,
und der Strom über die 820 Ohm wird halt ab 1.9V
zu hoch, du ziehst den Ausgang des OpAmp mit hoch,
die 0.1V werden grösser, die Verstärkung schlechter.
Du brauchst einen besseren OpAmp. Rail-To-Rail
CMOS-OpAmps können Spannungen knapp über 0V halten.
Falls du wirklich die Temperatur des Pt100 und nicht
die des OpAmps messen willst, solltest du sowieso
einen anderen OpAmp als den allerbilligsten der billigen
nehmen, dessen Offsetspannung und Toleranz deutlich
grösser sind als die des Pt100.
39uV pro GradC erzeigt der Pt100, d.h. der LM324 könnte
18 GradC Abweichung bringen. Von den Toleranzen die die
Widerstände des Differenzverstärkers bringen ganz zu
schweigen, irgendwie befürchte ich schon daß du keine
0.01% Widerstände kaufen willst.
Für 1 GradC sollte es eher so was wie ein AD8622 sein,
oder AD8671.
So unmöglich ist der LM324 für eine Brücke mit PT100 nun auch wieder
nicht - zumindest wenn man die Brücke mit Wechselspannung betreibt. Dann
sollt man auch da auf 0,01K Genauigkeit kommen können - zumindest
theoretisch.
O Gott, wie oft hatten wir hier dieses leidige PT100-Thema schon.
Mein Rat:
nimm keinen OpV, sondern einen Vorwiderstand und einen SigmaDelta-ADC
und fertig ist die Laube. Das ist klein und unkompliziert und kostet bei
Reichelt so übern Daumen 3.50 Euro. Der Rest ist digital und da müßte
man sich schon recht blöd anstellen, um da noch Meßfehler einzubauen.
Guck dir einfach mal die Appnotes von MicroChip an oder suche hier im
Forum nach PT100-Beiträgen.
W.S.
Hallo,
erstmal danke für die zahlreichen Antworten. Mir geht es hier nicht um
den PT100 und nicht um die 0,01 K die jeder messen will...
@Ulrich das ist mir schon klar nur geht er in die Begrenzung halt doch
erst bei 3,8V und nicht schon bei 1,8V (5V Versorgungsspannung,
Testweise deshalb auch die 15V angeschlossen damit die Begrenzung erst
bei ~13V statt findet)
@Abziehi keiner soll den PT100 abziehen aber damit konnte ich sehen das
die Begrenzung eben bei 3,8V liegt.
@MaWin danke für die Erklärung!! Die Hilft mir weiter, das muss ich mir
nochmal genauer anschauen.
@W.S. wie gesagt es geht mir nicht um den PT100 oder um Genauigkeit,
Auflösung oder sonst irgendwas! Sondern um die Messtechnik bzw. die OP
Schaltung. Wollte nur kurz den Zweck beschreiben, ob der jetzt sinnvoll
oder nicht ist soll hier nicht debattiert werden.
Nochmals vielen Dank euch Allen.
Gruß Max
Max H. schrieb:> @W.S. wie gesagt es geht mir nicht um den PT100 oder um Genauigkeit,> Auflösung oder sonst irgendwas! Sondern um die Messtechnik bzw. die OP> Schaltung. Wollte nur kurz den Zweck beschreiben, ob der jetzt sinnvoll> oder nicht ist soll hier nicht debattiert werden.
Du willst also eine Schätzschaltung bauen. Oder ist das mal
wieder eine Hausaufgabe?
Gruss
Harald
Guten Morgen Harald,
keine Hausaufgabe da kann ich dich beruhigen, die Zeiten sind Gott sei
Dank vorbei!
Eine gute Schätzung ist schließlich auch einiges Wert, zumindest hat man
das im Matheunterricht gelernt (zu der Zeit als es noch Hausaufgaben
gab)! Hängt euch doch nicht am bösen PT-Wort auf das Problem würde bei
jedem anderen Sensor genauso auftreten.
Gruß
Max
Max H. schrieb:> Hängt euch doch nicht am bösen PT-Wort auf das Problem würde bei> jedem anderen Sensor genauso auftreten.
Nein, ein NTC-Fühler könnte z.B. ohne zusätzliche Verstärker
ein Messgerät direkt ansteuern. PT-Fühler sind zwar äusserst genau,
aber dafür auch deutlich anspruchsvoller, was die nachgeschaltete
Analogelektronik angeht.
Gruss
Harald
Ja klar, war bezogen auf Sensoren die 0V...5V ausgeben z.B. für
Luftfeuchtigkeit/CO2 Messung/DMS usw. Das man PT100 nicht ohne Weiteres
durch NTCs ersetzen kann ist mir bewusst.
Gruß Max
Max H. schrieb:> wie gesagt es geht mir nicht um den PT100 oder um Genauigkeit,> Auflösung oder sonst irgendwas! Sondern um die Messtechnik
Hä??
Also, worum geht es dir denn nun eigentlich? Bloß darum, andere auf Trab
zu halten, die so freundlich sind, dich mit gut gemeinten Ratschlägen zu
versorgen? Ich fühle mich von dir ein bissel verscheissert, mein Lieber.
Wenn es dir um "Die Messtechnik" geht, dann nimm die gebotenen
Ratschläge doch einfach an - und meiner, der darin besteht, mit wenig
Bauteilen und geringem Geld zu einer richtig guten Lösung zu kommen
ist Messtechnik!
W.S.
pt100.png
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