Ersatzschaltung für Widerstand mit TK

[janvi (Gast)]

Beiliegendes Bild zeigt eine CTA Schaltung aus dem Sensor Datenblatt FS5 
von IST. Es handelt sich um eine klassische Brückenschaltung 
(R1,R2,Pt1200, sowie der Heater als Pt45). Während das Ausgangssignal 
einer "normalen" Messbrücke von der Betriebsspannung weitgehend 
unabhängig ist, kann diese CTA Brücke über die Betriebsspannung 
abgeglichen werden. Dies kommt vom TK der Pt-Widerstände des Heaters, 
welcher mit dem veränderten Stromfluß seine Temperatur und damit seinen 
Widerstand ändert. Diesen Abgleich übernimmt der OP (U1) womit sich die 
Ausgangsspannung auf einen Wert einstellt, der dem Durchfluss (durch 
Abkühlung mit externem Medium) entspricht. R8 übernimmt beim Einschalten 
einen kleinen Anlaufstrom solange Q1 noch nicht leitet. R7 bringt die 
Brücke beim Einschalten aus der Balance, falls das Ungleichgewicht 
kleiner als der OP Offset ist. In der Literatur ist diese Anordnung als 
Constant Temperatur Anemomenter (CTA) Schaltung bekannt, weil der 
Regelkreis die Temperatur des Heizwiderstands immer gleich bzw. 
unabhänig von externem Wärmeverlust die Brücke immer abgeglichen hält.

Da beide Pt Widerstände (grau hinterlegt) auf einem Substrat sitzen, 
wird der Pt1200 durch den Heater ebenfalls aufgeheizt, was das 
Ausgangssignal leider von der Mediumstemperatur abhängig macht. Zusammen 
mit Verguß und Glasierung der Widerstände führt dies zu einer hohen 
Exemplarstreuung zu welcher sich natürlich die Toleranzen von R1, R2, 
der OP Offset, der Bias Strom usw. weiter addieren.

Um nun feststellen zu können, welche Abweichungen von der Regelschaltung 
und welche von dem grau hintelegten Sensor sind, möchte ich einen Sensor 
Ersatz haben, an welchem ich 10/50/90% des Ausgangssignals einstellen 
kann. Das muss vermutlich eine aktive Schaltung mit mindestens 2 OP und 
3 Anschlüssen sein aber ich habe leider keine Ahnung, wie genau ein 
stromabhängiger Widerstand als OP aussehen könnte, weil an dieser Stelle 
irgendetwas meine Gedanken blockiert ...

[Kai K. (klaas)]

>Das muss vermutlich eine aktive Schaltung mit mindestens 2 OP und
>3 Anschlüssen sein aber ich habe leider keine Ahnung, wie genau ein
>stromabhängiger Widerstand als OP aussehen könnte, weil an dieser Stelle
>irgendetwas meine Gedanken blockiert ...

Wieso? Du nimmst einfach entsprechende Metallfilmwiderstände dafür.

[tiki (Gast)]

Hallo janvi,
diese Schaltung hab ich simuliert, mit entsprechend unangenehmem 
Ergebnis bzgl. der (Mess-)Empfindlichkeit. Dafür ist auch der FS5 als 
Subcircuit nachempfunden.
Falls noch Interesse besteht, können wir uns gern austauschen.
Gruß, tiki