Huhu, ich bin derzeit dabei eine Messchaltung für einen PT1000 zu "entwerfen", wobei sich das bisher auf ein "ich klau mir Teile zusammen" beschränkt. Der Messbereich soll vor allem um 360°C stattfinden, also zwischen 330°C und 400°C etwa, ist er größer ist das auch nicht gerade schlimm. Ausserdem kommt es auf 1-2°C nicht sehr an. Geschehen muss das mit den Teilen die vorhanden sind, sprich als OpAmps kommen leider nur LM324, LM358, LM386 und TL082 in Frage, wobei die LM358 zu bevorzugen wären. Zunächst dachte ich daran, den PT1000 in einer Wheatstone-Brücke einzubetten, das ganze mit einem Differenzverstärker (oder einem Instrumentalverstärker, aber dafür bräuchte ich mehrere ICs oder den Quad-OpAmp, und die Messung wär durch viele schlechte OpAmps wieder stärker verfälscht) zu verstärken, und den Ausgang in den Analog-Eingang eines Arduinos (Uno/2009) zu speisen. Die Wheatstone-Brücke wäre hierbei durch eine Transistor-Konstantstromquelle versorgt worden. Nach ein wenig Suche im Internet bin ich jedoch auf die Schaltung im Anhang gestoßen (achtung: die beiden 2,2kΩ-Widerstände am OpAmp sind eigentlich 12kΩ groß), die nur den Differenzverstärker vor dem Analog-Eingang verwendet, und ausserdem keine Messbrücke sondern direkt den Pt1000 an der Konstantstromquelle. Ein vorteil wäre sicherlich, dass weniger "schlechte", als verfälschende Bauteile vorkommen würden, was sagt ihr dazu? Weniger Bauteile wären auch mir lieber, da das ganze (bis auf den Pt1000) auf einer Platine platz finden soll, auf der eh Platznot herrscht. Wie würde ausserdem eine gute Dimensionierung hier aussehen, wenn ich die oben genannten Bereiche messen will? Bei 330°C käme der PT1000 auf 2226,85Ω, bei 400°C auf 2470,92Ω. Vielen Dank schonmal und auch noch einen schönen Feiertag!
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Hallo, zuerst wird man hier im Forum sagen, ... schon wieder. Aber solch eine Schaltung habe ich für einen PT1000 noch nicht gesehen. Was mir allerdings sofort auffällt, T2 hast Du sicherlich verkehrt eingezeichnet. Der Emitter sollte bestimmt Richtung Masse zeigen. Eigentlich ist die Konstanz einer Stromquelle wichtig. Dieser Schaltung traue ich da nicht viel zu. Gruss Klaus.
Quirin H. schrieb: > Nach ein wenig Suche im Internet bin ich jedoch auf die Schaltung im > Anhang gestoßen Die Schaltung kann so nicht stimmen. T2 ist bei Dir als Z-Diode geschaltet. Das funktioniert aber erst oberhalb von 7V. Gruß Anja
Eigentlich nimmt man Platinsensoren, wenn man genau messen will. Das kannst du mit deinen Schaltungen und Bauteilen natürlich vergessen. Du hast ja nicht mal eine Referenzspannungsquelle dabei (und die von dir gezeigte, die die Ube eine falsch eingezeichneten Transistors als Referenz für den Strom nimmt, schwankt mit der Temperatur um mehr als der Platinwiderstand misst). Es bleibt also nur, die ARef-Spannung des A/D-Wandlers als Referenz zu nehmen. Wenn du nur 5V (und nicht -5V) hast, fällt der TL082 schon mal aus, bleiben LM324/LM358, die aber auch (mit 5V versorgt) nur 2.5V liefern. Es wäre also sinnvoll wenn der A/D-Wandler eine interne Referenzspannung von 2.5V hat. Dann tut es folgende Schaltung mit einem LM358: VCC VCC | | | LM358 | | /+|-----+-- Aref +------+---(-----------+--< | | | | | | \-|--+ | R1 R2 | | | | | | | | +----(---+ | | | | | | | | | | | +------)--|+\ | | | | | >----+-- A/D | 100nF | +--|-/ | | | | | | | | | Pt1000 +---)--R4--+ | | | | | | | | R3 | | | | | | | | +------+---+----------------+------+-- AGND Und so rechnet man die Bauteilwerte aus: VRef = Vref+ - Vref- = 2.5V-0V = Referenz für den A/D Wandler und damit dessen Messbereich, 2.5V Tmin = minimale Temperatur, 300 GradC Tmax = maximale Temperatur, 400 GradC RTDmin = Widerstandswert des RTD bei minimaler Temperatur, 2120.52 Ohm (aus Tabelle ablesen) RTDmax = Widerstandswert des RTD bei maximaler Temperatur, 2470.92 Ohm (aus Tabelle ablesen) RTD = mittlerer Widerstandswert des RTD = (RTDmin + RTDmax)/2 = 2295.72 Irtd = ungefährer Strom durch den RTD, festlegbar, 0.2mA R1 = Vref/Irtd - RTD = 10204.28 Ohm = 10k R = mittlere Quellimpedanz = R1*RTD/(R1+RTD) = 1867 Umin = VRef * RTDmin / (R1+RTDmin) = 0.4374 Umax = VRef * RTDmax / (R1+RTDmax) = 0.4953 U = Eingangsspannungshub = Umax-Umin = 0.058 Amin = Ausgangsspannung bei minimaler Temperatur = 0V Amax = Ausgangsspannung bei maximaler Temperatur = 2.5V A = Ausgangsspannunghub = Amax-Amin = 2.5V G = Verstärkungsfaktor = A/U = 4.8/0.03895 = 43.15 M = Umin + (Umin-Amin)/G = 0.4475 c = Vref/M - 1 = 4.5861 R3 = R*(1+c)/c = 2274 R2 = c * R3 = 10429 R4 = (G-1) * R = 78694 Rechenweg mit Linearisierung, Excel-Spreadsheet: http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=slyt442 http://www.ti.com/lit/an/slyt437/slyt437.pdf (Seite 21 mit RTD_Linearization_v7.xls aus slyt442.zip auch als Dreidrahtanschluss) Die Abweichung durch die 5mV Eigangsoffsetspannung des LM358 liegt bei 10 GradC. Das ist dein Preis den du zahlst weil es unbedingt die "billgsten der billigen" Bauteile sein müssen (die 150nA Eingangsoffsetstrom sind dagegen mit 0.2mV Wirkung vernachlässigbar).
Vielen Dank schonmal für die ausführliche Antworten! Ja ihr habt recht, T2 ist leider verkehrt herum eingezeichnet, anscheinend wollte Eagle das vorhin nicht speichern.. @MaWin: Naja, das billigste muss es nicht unbedingt sein, sondern erstmal leider nur das, was derzeit da ist.. Ist denn die Abweichung durch die Offsetspannung konstant oder ändert sie sich? Denn wenn sie konstant ist oder sich linear ändert könnte man es ja durch Software durchaus ausgleichen. Geh ich richtig in der Annahme, dass die in der Schaltung eingezeichnete Aref dann die Spannung ist, die ich auch am Aref-eingang des Arduinos (also die 2,5V)? Dass ich hier nicht gerade gute Bauteile verwende ist mir durchaus bewusst, aber das lässt sich erst ändern wenn eine halbwegs gute/schlechte Messung bzw. Messschaltung gebaut wurde. Dürfte ich dich (und die anderen. nat auch) noch fragen, welche Bauteile (abgesehen vom PT1000) man austauschen sollte, bzw. womit, für die anschließend verbesserte Version? Versorgt werden muss es dann leider weiterhin mit dem Arduino, also dessen +5V Ausgang.
> Ist denn die Abweichung durch die Offsetspannung konstant oder ändert > sie sich? Denn wenn sie konstant ist oder sich linear ändert könnte man > es ja durch Software durchaus ausgleichen. Ja, die ist weitgehend von den Bauteilwerten abhängig konstant. Die nicht-wegkalibrierbare Ungenauigkeit der dimensionierten Schaltung (die ja wohl nicht bei 300-400 GradC, sondern +/-10 GradC um 25 GradC betrieben wird) liegt zwischen 1 und 2 GradC, davon ein Teil auch durch Unlinearität, den man mit der im Excel berechneten zusätzlichen Widerstand auf unter 1 GradC drücken könnte). Daher auch die Auslegung mit 200uA Sensorstrom. Bei 1mA Sensorstrom wäre zwar die Ungenauigkeit auch ohne Kalibrierung unter 2 GradC, aber die Erwärmung des Pt1000 unbestimmbar zwischen 0 und 3 GradC. > Geh ich richtig in der Annahme, dass die in der Schaltung eingezeichnete > Aref dann die Spannung ist, die ich auch am Aref-eingang des Arduinos > (also die 2,5V)? Das ist dann ein Ausgang.
Ok danke für den Tip! Darf dann beim LT1013 die gleiche Verschaltung verwendet werden wie jetzt beim LM358 (abgesehen von anderer Pinbelegung, geht nur um die externen Bauteile)? > Das ist dann ein Ausgang. Ähm, darf ich hier vllt. noch einmal nachfragen? Stehe ein ganz klein wenig auf dem Schlauch: Ich muss doch, sollte ich obige Schaltung verwenden, sowohl beim OpAmp-Aref wie auch am Arduino-Aref die 2,5V anlegen, oder nicht?
Q. H. schrieb: > Ok danke für den Tip! Darf dann beim LT1013 die gleiche Verschaltung > verwendet werden wie jetzt beim LM358 Der LT1013 ist die Präzisionsausführung des LM358 mit verbesserten Eigenschaften. Ein LM358 kann also jederzeit gegen den LT1013 ersetzt werden. (Die Pinbelegung ist gleich). Gruß Anja
> Ich muss doch, sollte ich obige Schaltung verwenden, sowohl beim > OpAmp-Aref wie auch am Arduino-Aref die 2,5V anlegen, oder nicht? Nein. Obwohl der Arduino meist die Versorgungsspannung von 5V als Referenz verwendet, hat er auch eine eingabaute um den Faktor 1000 stabilere Referenzspannungsquelle von je nach Modell 2.5V oder 1.1V, die man einschalten und verwenden kann und auf ARef legen kann wo sie dann von meiner Schaltung weiterverwendet wird, gepuffert damit man ihn mit 200uA/1mA belasten darf. > Darf dann beim LT1013 die gleiche Verschaltung verwendet werden Natürlich. Damit verbessert sich die unabgeglichene Genauigkeit auf besser als 1 GradC bei 0.1% Widerständen (bei 1% ca. 5 GradC). Da man Widerstände nicht mit jedem Ohmwert bekommt, sollte man die Schaltung dann mit den real gewählten Widerstandswerten zurückrechnen. Dabei kann man sogar die Unlinearität der Pt1000 wegrechnen.
Wenn ich es richtig sehe, hat der Duemilanove entweder den ATmega328 oder den ATmega168, und damit nur 1,1V als interne Refernzspannung, würde diese dann überhaupt noch in deiner Schaltung oben ausreichen? Es dürften noch einige 0,1%-Widerstände da sein, werde dann auf diese eher zurückgreifen soweit möglich, und ich versuche nah an die obigen Werte ranzukommen und dann einfach die fehlenden Zurückzurechnen. Ich hoffe eine letzte Frage, bei der ich gerade auf dem Schlauch stehe, darf ich noch stellen: Ich habe den Verstärkungsfaktor und die verstärke Messspannung, wie komm ich dann wieder auf den Widerstandswert vom PT zurück? Für mich ists heute leider schon ein bissal spät inzwischen, deshalb entschuldige ich mich für diese blöde Frage..
> würde diese dann überhaupt noch in deiner Schaltung oben ausreichen? Sicher reicht die, du müsstest nur mit den Werten neu rechnen. Und dich vielleicht nicht wundern, wenn der OpAmp nicht knapp an 0V herankommt. Ein Widerstand von 1k nach GND kann sinnvoll sein. > wie komm ich dann wieder auf den Widerstandswert vom PT zurück Rechenformeln umformen sollte doch in der Schule drangewesen sein.
> Sicher reicht die, du müsstest nur mit den Werten neu rechnen. Sehr gut. Laut LTSpice (ich weiß, auch nicht sehr genau, aber zum Überschlagen dürfts ja gehen) kommts bis auf wenige 100mV ran am unteren Ende. Ich glaub nur mit dem Widerstand stell ich mich auch gerade ziemlich blöd an, zumindest am A/D-Ausgang obiger Schaltung hilft er bei der Simulation nicht viel > Rechenformeln umformen sollte doch in der Schule drangewesen sein. Wars auch. Ich sollte meine Frage vllt. bisschen anders stellen: nach was genau, und welche Formel dann Umformen? Deine oben nach RTD, oder die im PDF von Texas Instruments auf Seite 22 unten Rechts, bei dem zusätzlichen Widerstand für die Fehlerkompensation?
> Laut LTSpice (ich weiß, auch nicht sehr genau, aber zum > Überschlagen dürfts ja gehen) kommts bis auf wenige 100mV ran am unteren > Ende. Das ist ja bei einem Gesamtbereich von 1100mV schon ein erklecklicher Anteil. > Ich glaub nur mit dem Widerstand stell ich mich auch gerade > ziemlich blöd an, zumindest am A/D-Ausgang obiger Schaltung hilft er bei > der Simulation nicht viel Er sollte den Ausgang näher an Masse ziehen als diese mehreren 100mV. Müsste gehen, nach ca. +0.5V zieht ihn der 78k Widerstand R4, also sind 1k wenig genug. > welche Formel dann Umformen? Deine oben nach RTD, oder > die im PDF von Texas Instruments auf Seite 22 unten Rechts, bei dem > zusätzlichen Widerstand für die Fehlerkompensation? Die, deren Schaltung du nachgebaut hast.
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