Freunde der analogen Welt,
ich bin gerade dran eine PT-100 Messschaltung aufm Steckbrett zu testen.
Beim stöbern nach einer Konstantstromquelle bin ich auf das obige
Wiki-Bild gestoßen. Ich habe die Schaltung mit 10k u. 20k mal testweise
aufgebaut, hab sie dann geändert aber wurde nicht so recht schlau
daraus. Ich denke mal, daß U3 den Strom der durch R_V (Index
V=Verbraucher) fließt, einstellt. Was aber macht U1? Verstärkung
erzeugen? Differenzspannung bilden? Beides?
Ziel ist es eine Schaltung aufzubauen, die einen OP, geschaltet als
Subtrahierer für den PT-100 (0°C/100Ohm/50mV) bzw
100°C/138,5Ohm/69,25mV, Konstantstrom nur 0,5mA wegen mögl. geringer
Eigenerwärmung) einspart und der Verstärker nebenbei noch die 50mV durch
passive Beschaltung wegrechnet.
Ich hab zwei Knotengleichungen für die Ströme aufgestellt und noch
einiges anderes math. ausprobiert... hab dann aber wohl den Überblick
verloren...
Nein stimmt nicht!
Denn genau ein Subtrahierer hat keine Mitkopplung zwischen Ausgang und
+Eingang.
Die von Joachim dargestellte Schaltung ist eine Howland-Stromquelle:
http://www.national.com/an/AN/AN-1515.pdf
Hallo Joachim,
> Freunde der analogen Welt,> ich bin gerade dran eine PT-100 Messschaltung aufm Steckbrett zu testen.> Beim stöbern nach einer Konstantstromquelle bin ich auf das obige> Wiki-Bild gestoßen.
Hast Du nur das Bild, oder auch den zugehörigen Beitrag gefunden?
http://de.wikipedia.org/wiki/Konstantstromquelle#Mit_Operationsverst.C3.A4rker
Dort steht für die rechte Schaltung:
I=(U_3-U_1)/R_3
wenn R_2:R_1=R_4:R_3 . Hier liegen U_1 , U_3 und R_V an Masse.
> Ziel ist es eine Schaltung aufzubauen, die einen OP, geschaltet als> Subtrahierer für den PT-100 (0°C/100Ohm/50mV) bzw> 100°C/138,5Ohm/69,25mV, Konstantstrom nur 0,5mA wegen mögl. geringer> Eigenerwärmung) einspart und der Verstärker nebenbei noch die 50mV durch> passive Beschaltung wegrechnet.
Also Ziel ist es, bei einere PT100-Schaltung einen OPV einzusparen und
irgendwelche 50mV wegzurechnen - mehr verstehe ich aber nicht. Am
besten, Du beschreibst Deine jetzige Schaltung und sagst dann, was Du
erreichen willst, meine Glaskugel hat nämlich gerade Urlaub.
Viele Grüße
Michael
>wenn R_2:R_1=R_4:R_3 . Hier liegen U_1 , U_3 und R_V an Masse.
Yep, den Satz habe ich gestern übersehen. Heute morgen fand ich ihn;-)
Bei dem ganzen Gedöns steht eigentlich das autodidaktische und edukative
Moment im Vordergrund. Ziel ist es, eine vernünftige Schaltung mit max
vier OP (in einem Gehäuse) aufzubauen.
Bei 1 mA Strom durch den PT-100 fallen bei 0°C und 100 Ohm bekanntlich
genau 100mV ab. Da ich aber eine zieeemlich kleine Bauform (halbes
Reiskorn) habe und nicht weiß ob er sich schon bei 1mA erwärmt, möchte
ich einen möglichst kleinen Meßstrom fließen lassen... Bei 0,5mA hätte
ich entsprechend 50mV bei 0°C. Bei einem Meßbereich von ca 20..200°C
möchte ich deshalb die 50mV abziehen; somit kann ich den vollen
(nachgeschalteten) ADC-Eingangsbereich nutzen.
Hallo Joachim,
>>wenn R_2:R_1=R_4:R_3 . Hier liegen U_1 , U_3 und R_V an Masse.> Yep, den Satz habe ich gestern übersehen. Heute morgen fand ich ihn;-)> Bei dem ganzen Gedöns steht eigentlich das autodidaktische und edukative> Moment im Vordergrund. Ziel ist es, eine vernünftige Schaltung mit max> vier OP (in einem Gehäuse) aufzubauen.
Das Thema "Messung mit PT100" ist sehr weit verbreitet, so daß es dazu
hochwertige Standardlösungen gibt. Wenn die besonderen Randbedingungen
des Meßproblems es nicht erforderlich machen, würde ich auf solche
Standardlösungen zurückgreifen.
Eine solche (hochwertige) Standardlösung inkl. Digitalisierung findest
Du hier:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1232.pdf> Bei 1 mA Strom durch den PT-100 fallen bei 0°C und 100 Ohm bekanntlich> genau 100mV ab. Da ich aber eine zieeemlich kleine Bauform (halbes> Reiskorn) habe und nicht weiß ob er sich schon bei 1mA erwärmt, möchte> ich einen möglichst kleinen Meßstrom fließen lassen... Bei 0,5mA hätte> ich entsprechend 50mV bei 0°C. Bei einem Meßbereich von ca 20..200°C> möchte ich deshalb die 50mV abziehen; somit kann ich den vollen> (nachgeschalteten) ADC-Eingangsbereich nutzen.
Die Überlegung ist prinzipiell richtig - du mußt halt sparsam mit dem
Strom sein.
Sind Dir die Begriffe:
- Brückenschaltung (z. B. Wheatstone-Brücke/Viertelbrücke)
- ratiometrische Messung (Mitmessen von Abweichungen der
Versorgungsspannung; Brückenspannung ist ein Bruchteil der
Versorgungsspannung) und
- Vierleitermessung/-technik
bekannt?
Diese Begriffe sind Lösungen einiger Probleme, die Du vielleicht bisher
noch nicht gedacht hast.
Gruß,
Michael
> Bei 1 mA Strom durch den PT-100 fallen bei 0°C und 100 Ohm bekanntlich> genau 100mV ab.
Du könntest auch einen PT1000 verwenden, der braucht nur 0,1 mA für den
gleichen Spannungsabfall und hat dadurch Faktor 10 weniger
Eigenerwärmung.
> Beim stöbern nach einer Konstantstromquelle bin ich auf das obige> Wiki-Bild gestoßen
Das ist die unsägliche Howland-Stromquelle, zu der schon im
Horowitz/Hill Art of Electronics jede Menge Kritik steht, die aber bei
Pt100 Anwendungen einsetzbar ist.
> Ziel ist es eine Schaltung aufzubauen, die einen OP, geschaltet als> Subtrahierer für den PT-100 (0°C/100Ohm/50mV) bzw> 100°C/138,5Ohm/69,25mV, Konstantstrom nur 0,5mA wegen mögl. geringer> Eigenerwärmung) einspart und der Verstärker nebenbei noch die 50mV durch> passive Beschaltung wegrechnet.
Du wirst 2 OpAmps brauchen.
Allerdings sagst du nicht, ob die 0.5mA schon vorhanden sind.
Auch sagt du nicht, ob 50mV ausreichend genau z.B. durch einen
Spannungsteiler aus einer Referenzspannung gewonnen werden können.
Auch ist unklar, ob du eine Schaltung suchst, die direkt nach dem Aufbau
absolut genau ist, oder eine, die dann erst durch Vorlegen definierter
Temperaturen und Speicherung des dazugehörigen Messwerts kalibriert
wird.
Auch ist unklar, ob die Schaltung eine absolute Spannung je nach
Temperatur ausgeben soll, die dann von einem A/D-Wandler mit absolut
genauer Referenzspannung gemessen werden soll, oder ob nicht einfach die
Referenz des A/D-Wandlers zur Generierung eines davon abgeleiteten
Stroms und Spannungsabfalls der proportional verstärkt werden kann, so
daß es auf deren absolute Genauigkeit nicht mehr ankommt, sondern
ratiometrisch gemessen werden kann. Auch fehlt in deiner Beschreibung,
ob der Pt100 in 2-Draht, 3-Draht oder 4-Draht Technik angeschlossen
werden soll.
ksq.png
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