Widerstandsthermometer via Messbrücke + Signalaufbereitung

Hallo,

die Messbrücke würde ich viel hochohmiger auslegen. Dies verändert auch 
nix an den Werten solange die Bedingungen der Weathstone-Brücke erfüllt 
sind:

http://de.wikipedia.org/wiki/Wheatstonesche_Messbrücke

R1 * R4 = R2 * R3 => Im Abgeglichen Zustand müssen die Verhältnisse 
gleich sein. Du musst nur darauf achten das du den Spannungsteiler nicht 
belastetest, die BIAS-Ströme bei einen Opv sind in der Größenordnung von 
100 uA. Man sagt als Näherung wenn der Strom durch den Spannungsteiler 
ungefähr 10 mal größer ist als der durch die Belastung hervor gerufene, 
dass der Spannungsteiler unbelastet ist.

Zu den OPVs: Für deine Anforderungen genügen "Feld-Wald und Wiesen OPVs" 
wie z.b. der TL084.

Die Ausgangsspannung deiner Schaltung ( für ideale OPVs ) :
Uaus = 2*( UB2 - UB1 ), das kann man auch aus dem Diagramm ablesen, wie 
du gesagt hast.

Hoffe ich konnte dir ein bisschen weiterhelfen. Wie man eine OPV für 
sein konkretes Problem auswählt ist eine Kunst für sich! :D Aber für 
deine Anwendung wird wohl eine "normaler OPV" genügen.

lg

Hallo und Danke erstmal für die Antworten.
Leider sind ja jetzt ein paar mehr Fragen offen geblieben.

Ich versteh doch richtig das in meiner Schaltung der Strom am Verstärker 
Ausgang relativ uninteressant ist da für das Signal am MC ja nur 
relevant ist das der Strom nur die Zerstörungsgrenze nicht 
überschreitet. Oder übersehe ich da was?

Eine Sache habe ich noch vergessen...

Wenn ich hochohmiger bin in der Brücke reicht ja eine Verstärkung von 2 
ja garnicht aus. Muss schon damit es von der Auflösung her passt 
mindestens auf 1V kommen. 3,3V wären besser.

Kann man in diesem Fall die Schaltung anpassen um die Verstärkung zu 
erhöhen oder muss man ganz auf eine andere Schaltung umstellen?

Hallo,

Du kannst die Verstärkung durch die Widerstände einstellen. Schreib dir 
am besten mal die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von den Widerständen 
und den Spannungen auf. Du kannst dann durch geeignete Wahl der 
Widerstände an den OPVs eine Verstärkung einstellen.

Lg

Hab was uebersehn! :-)

Der Strom am Ausgang ist relativ uninteressant, solange du den mcu pin 
und den opv nicht ueberforderst.

Normale Opvs liefern einen maximalen Ausgangsstrom von einigen mA!

Hoff ich konnte dir ein bisschen helfen!

Lg

Der TL084 und der LM324 sind leider beide ueberhaup nicht fuer diese 
anwendung geeignet. Schau mal die Offset Spannungen der beiden an. Dann 
mach eine Fehlerrechnung dazu.

DerSchlangen schrieb:
> 1.) PT100 in einer Messbrücke

Bei einer Messbrücke musst du manuell abgleichen, um den Messwert 
festzustellen. Da das niemand mehr machen will und so ein Verfahren für 
Automatisierung völlig ungeeignet ist, werden Brückenschaltungen 
praktisch nicht mehr verwendet. Jedes heutige Messgerät zeigt den 
Messwert einfach an, ohne irgendwelches Drehen an Knöpfen. In 
Lehrbüchern ist das allerdings noch ganz anders, aber die behandeln eben 
die Technik des vorigen Jahrhunderts.

Gruss Reinhard

> Ich habe einen "Idealen" OP gewählt. Wie kann ich in der fülle der
> Bauteile die es gibt den richtigen finden?

Wie genau willst du messen ?
Auf 1 GradC genau ?
Das wird bei den heftigen 27mA die durch deinen Pt100 fliessen aber 
nichts, der erwärmt sich schon vom hindurchfliessenden Strom um 10 
GradC.
Üblich wäre 1mA, daher rechnen wir mal mit 1mA damit es 1 GradC genau 
werden kann.

Da ändert sich der Widerstandswert von 100 auf 100.391,
und die Spannung bei 1mA von 0.1V auf 0.100391V also um 391uV.
Damit sollte dein OpAmp nur so um 100uV Abweichung haben.
Das tut kein LM324, kein TL081, sondern eher ein TS507 oder
OPA188. Die sind auch in der Lage, wenn sie mit 0V/5V versorgt
werden, knapp 0V und knapp 5V zu liefern, sind also Rail-To-Rail
OpAmps. Mit urlaten wie LT1013 hättest du das Problem, als
Versorgungsspannung deutlich mehr (so 8V) und deutlich wneiger
(so -5V) zu benötigen.

> Ein weiteres Problem was ich habe ist die Tatsache das durch die Brücke
> doch relativ viel Strom fliesst.

Eben. Also reduzieren auf ungefähr 1mA. Die Spannungen werden
kleiner, aber da kann man mehr verstärken, denn deine 1:2 sind
recht wenig.

> Gehe ich recht in der Annahme das ich dort ablesen kann das meine
> Verstärkung 2, also quasi eine Verdopplung ist?

Ja. 1k/1k an einem OpAmp ergibt 2.

Deine Schaltung ist unnötig kompliziert. Du verwendest zwar dieselben 5V 
zur Versorgung der Schaltung wie der Microcontroller dann als ARef 
verwendet, misst also ratiometrisch was klug ist, aber du brauchst 2 
OpAmps deren Ungenauigkeiten sich addieren.

Diese Schaltung reicht:

  +-----+---+------- +5V
 R1    R2   |
  +-----)---)-R3-+
  |     |   |    |
  +-----)--|+\   |
  |     |  |  >--+-- A/D
  |     +--|-/   |
  |     |   |    |
Pt100   +---)-R5-+
  |    R4   |
  +-----+---+------- GND

Ausrechnen kannst du ja selber.
R1 ca. 1mA also 5k, nimm 4k7.
R2 wie R1, also 4k7
R4 den Wert wenn Eingangsspannugn = Ausgangsspannung ist.
R5 dann die Verstärkung.
R3 kann eine zusätzliche Linearisierung erreichen, den wirst du 
weglassen.

Achso, ich vergass noch, wenn du auf 1 GradC genau messen willst, also 
besser als 0.391% müssen auch die Widerstände besser als 0.391% sein, 
also 0.1%er.

Erstmal Danke für die vielen Tollen Beiträge. Sobald ich zuhause an 
meinem Rechner sitze werde ich eure Tipps alle mal durchprobieren.

Wie bereits erwähnt habe ich PT in der Messbrücke nur ausgewählt weil es 
gerade in den Unterichtsstoff passt sozusagen als kleine Vertiefung für 
zuhause. Es gibt sicher genauere und auch bessere Alternativen da bin 
ich mir sehr sicher...

Zur Genauigkeit kann ich noch garnichts genaueres ;) sagen. Hab noch 
nicht geschaut welcher Auflösung mein Arduino überhaupt am Eingang hat, 
dass ist ja auch noch eine Sache die man beachten muss.


Wiegesagt erstmal Danke und auch Danke für die vereinfachte Schaltung!

Eine einfachere Loesung ist ein Spannungsteiler mit 10k & PT1000 an 
einer 2.5V Referenz. Gemessen wird dann mit einem 24 Bit ADC.