Hallo, ich habe hier eine Schaltung, die den Spannungsabfall des PT1000
auswertet oder so und dann halt LED1, LED2 oder LED3 leuchten.
Ich habe die großen Komponenten der Schaltung eingezeichnent.
1. In der Aufgabenstellung steht, dass mit 15V versorgt werden soll.
Hier wurde ein Spannungsregler genommen mit einem Output von 12V(hier
nicht eingezeichnet) und diese 12V versorgt nun den FET und die OPVs,
doch warum?
Warum nehme ich net gleich 12V?
2. Laut:
http://www.delta-r.de/Pt-Elemte/Widerstandstabelle_Pt_1000/widerstandstabelle_pt_1000.html
hat der PT1000 bei 20°C 1077,94Ohm, bei 40°C 1155,41 Ohm und bei 60°C
1232,42Ohm.
Doch was bedeutet der Temperaturkoeffizient, der in der Aufgabe
angegeben wurde?
3. Erstmal zum Spannungsfolger: Ein Spannungsfolger ist doch ein
Impedanzwandler oder?
Kurzes Bsp: Man hat einen Sensor mit einem hohen Ausgangswiderstand und
eine Elektronik, die diese Werte verarabeiten soll, mit einem kleinen
Eingangswiderstand.
Naja wie läuft das aber jetzt hier ab? Bei einem hohen Widerstand fließt
doch ein kleiner Strom, aber wir haben ja dann einen kleinen
Eingangswiderstand bei der Elektronik, da müsste doch ein Hoher Strom
fließen. Wie hängt das nun zusammen?
4. Den Differenzverstärker braucht man, um den Fehler der Leitung
wegzubekommen, jedoch verstehe ich es nicht.
Was ist denn genau eine Vierdrahtleitung? Was wäre, wenn man den PT1000
einfach so wie einem normale Widerstand anschließen würde?
4.1 Müsste man den dann parallel zu den Komperatoren oder Seriell
schalten?
Ich hoffe ihr könnt mir hier mal weiterhelfen!
Danke!
mfg
chris
chris schrieb:> Hallo, ich habe hier eine Schaltung, die den Spannungsabfall des PT1000> auswertet oder so und dann halt LED1, LED2 oder LED3 leuchten.
Die Schaltung ist grober Murks und funktioniert so nicht.
An 1mA liefert ein Pt1000 ca. 1V. Das liegt WEIT unter der common mode
input voltage Mindesteingangsspannung eines TL084 an Masse, der erwartet
mehr als 3V.
Hau die Schaltung in die Tonne und die Tonne demjenigen über den Kopf
der sie dir gegeben hat.
chris schrieb:> Warum nehme ich net gleich 12V?
Weil du 15V bekommst und 12V nicht hast sondern erst erzeugen müsstest.
Die Frage ist eher: Warum nehme ich nicht gleich 15V, denn daraus per
Spannungsteiler 12V zu machen, ist grober Unsinn, die Spannung ist noch
ungenauer als die 15V.
chris schrieb:> Doch was bedeutet der Temperaturkoeffizient
(1155.41-1077.94)/20 = ? * 1000 (Ohm bei 0 GradC)
(1232.42-1155.41)/20 = ? * 1000 (Ohm bei 0 GradC)
chris schrieb:> . Erstmal zum Spannungsfolger: Ein Spannungsfolger ist doch ein> Impedanzwandler oder?
Ja, damit R8,R12 nicht parallel zum Pt1000 liegen und das Messergebnis
verfälschen.
chris schrieb:> aber wir haben ja dann einen kleinen> Eingangswiderstand bei der Elektronik
Der Eingangswiderstand ist genau R8+R12, und das wäre zu wenig direkt am
Pt1000
chris schrieb:> 4. Den Differenzverstärker braucht man, um den Fehler der Leitung> wegzubekommen
Die Differenz zwischen X1-1 und X1-2 wird auf GND bezogen geliefert.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htmchris schrieb:> Was ist denn genau eine Vierdrahtleitung?
4 Anschlüse zum Pt1000, davon 2 um Strom zu liefern und abzuleiten mit
unvermeidlichem Spannungsabfall am Leistungswiderstand, und 2 um zu
messen die von quasi keinem Strom durchflossen werden und daher auch
keinen Spannungsabfall haben.
Bei einem TL084 mit seinem gigantischen 20mV input offset voltage = +/-5
GradC Messfehler am Pt1000 aber vollkommen unrelevant.
chris schrieb:> 4.1 Müsste man den dann parallel zu den Komperatoren oder Seriell> schalten?
Die Schaltung ist schon richtig.
Man braucht aber einen anderen OpAmp, beispielsweise OPA4188 (der kann
auch direkt an 15V), und auf jeden Fall eine viel bessere Stromquelle,
den JFET als Stromquelle kannst du total vergessen, der ist niemals auf
0.1% (und besser wenn man genauer als 1 GradC messen will, bei 4-Leiter
ist das wohl anzunehmen, sagen wir 0.01 GradC dann müsste er 0.001%
bringen) genau.
Man könnte die Schaltung auch mit nur 2 OpAmps aufbauen, in dem man
Impedanzwandler und Differenzverstärker weglässt, wenn man den
Spannungsteiler der Referenzspannungen an den vierten leiter
anschliesst, aber das wäre eine Kostenoptimierung.
Man sollte maximal 300mV, eher 100mV ueber dem PT1000 haben. Der
optimale Ansatz ist ein Spannungsteiler mit einem Prezisionswiderstand.
zB Pt1k & 10K an einem hochausloesenden ADC. Keinen weiteren OpAmp
Scheiss.
MaWin schrieb:> (1155.41-1077.94)/20 = ? * 1000 (Ohm bei 0 GradC)> (1232.42-1155.41)/20 = ? * 1000 (Ohm bei 0 GradC)
Was ist das für eine Rechnung? Du rechnest den Widerstand bei 40°C MINUS
den Widerstand bei 20°C und dann durch 20? Was bedeutet das?
Warum dann mal 1000 auf der anderen Seite? Warum kommt für die 2te
Rechnung dasselbe raus?
Also es kommt raus 3,85 = 0,00385 * 1000 --> Ich verstehe es aber nicht.
Warum kommt das so raus? Was sagt es aus? Erklär es mir bitte.
MaWin schrieb:> Ja, damit R8,R12 nicht parallel zum Pt1000 liegen und das Messergebnis> verfälschen.>> Der Eingangswiderstand ist genau R8+R12, und das wäre zu wenig direkt am> Pt1000
"Die Eingänge der Rechenschaltung belasten die Signalquellen. Dadurch
entstehen Rechenfehler. Um dem entgegenzuwirken müssen die
Ausgangswiderstände der Signalquellen niederohmig sein. Sind die
Signalquellen gegengekoppelte Operationsverstärkerschaltungen, dann
dürfte diese Bedingung erfüllt sein. Handelt es sich um hochohmige
Signalquellen sind Impedanzwandler vor die Eingänge zu schalten."
Was heißt die Eingänge des OPVs belasten die Signalquelle? Ist hochohmig
= MegaOhm bereich und niederohmig im kOhm bereich, oder wie ist das
festgelegt?
Wenn R8 und R12 nun 100kOhm haben und der Sensor hat ja 1kOhm. Was
bringt dann ein Impedanzwandler?
Der Impedanzwandler hat doch einen sehr hohen Eingangswiderstand, aber
wenn der Sensor einen niedrigen hat dann ist es ja Sinnlos, oder nicht?
Oder hat der Sensor doch einen Hochohmigen Ausgang, wenn ja warum?
MaWin schrieb:> 4 Anschlüse zum Pt1000, davon 2 um Strom zu liefern und abzuleiten mit> unvermeidlichem Spannungsabfall am Leistungswiderstand, und 2 um zu> messen die von quasi keinem Strom durchflossen werden und daher auch> keinen Spannungsabfall haben.
Ich verstehe es nicht. Welche 2 Leitungen liefern den Strom? Ich sehe
nur eine Leitung, von der der Strom kommt und das ist X2-1.
Kannst du mir es genauer erklären bitte? Ev. bildlich einzeichen, welche
2 Leitungen WO sind und WAS genau machen bitte.
Siebzehn mal Fuenfzehn schrieb:> Man sollte maximal 300mV, eher 100mV ueber dem PT1000 haben.
Wie kommst du zu diesen Grenzwerten?
Das hängt ja wohl sehr vom zu messenden Medium und der erzielten
Genauigkeit ab. Für den Fehler durch Eigenerwärmung macht es einen
kräftigen Unterschied, ob man damit die Temperatur von stehender Luft
oder z.B. die von einem schnell strömenden, flüssigen Medium bestimmen
möchte.
>Hau die Schaltung in die Tonne und die Tonne demjenigen über den Kopf>der sie dir gegeben hat.
Nimm besser einen leichten Papierkorb aus Kunststoff. Auf keinen Fall
eine schwere Tonne aus Metell. Auf Notwehr kannst du dich nur berufen,
wenn der Angriff gerade stattfindet.
chris schrieb:> "Die Eingänge der Rechenschaltung belasten die Signalquellen"> Was heißt die Eingänge des OPVs belasten die Signalquelle?
Dort steht nicht, daß die Eingänge der OPVs die Signalquelle belasten
(sonst würde ein Spannungsfolger die Signalquelle belasten)
sondern die Eingänge der Rechenschaltung, in deinem Fall des
Differenzverstärkers, und der belastet mit 100k und verfälscht damit
mit bis 1% oder 3 GradC das Ergebnis.
So lange du so unaufmerksam liest, wird das mit dem Verständnis nichts.
NullAchtFuffzehn schrieb:> Wie kommst du zu diesen Grenzwerten?
Eigenerwärmng des Pt1000, je nach Bauform, je nach Genauigkeit, und über
die schreibst du ja NICHTS. Ein 1mA Pt1000 ist jedenfalls um ein paar
Grad ungenau, eine 4-Leiter-Messung mit ihm letztlich unsinnig.
MaWin schrieb:> ort steht nicht, daß die Eingänge der OPVs die Signalquelle belasten> (sonst würde ein Spannungsfolger die Signalquelle belasten)> sondern die Eingänge der Rechenschaltung, in deinem Fall des> Differenzverstärkers, und der belastet mit 100k und verfälscht damit> mit bis 1% oder 3 GradC das Ergebnis.
Ja, dass meinte ich doch eh, das der Eingangswiderstand des
Diff.-Verstärkers 100k+100k ist.
Ist der Sensor nun hochohmig oder nicht? Weil das ganze verwirrt doch.
Man sagt ja: Man kann keinen hochohmigen Sensor an eine niederohmige
Elektronik schließen. Wenn man einen Impedanzwandler dazwischen
schaltet, d.h. man schaltet den hochohmigen Sensor auf dem
Impedanzwandler, der ja auch einen hochohmigen Eingang hat und der
Ausgang des Impedanzwandlers ist ja niederohmig und diesen schließt man
dann auf die Elektronik.
Da unser PT1000 im 1kOhm-bereich ist, ist er wohl niederohmig oder? Was
hat dann der Impedanzwandler für einen Sinn, wenn der Sensor eh
niederohmig ist, oder was verstehe ich da jetzt falsch?
MaWin schrieb:> NullAchtFuffzehn schrieb:>> Wie kommst du zu diesen Grenzwerten?>> Eigenerwärmng des Pt1000, je nach Bauform, je nach Genauigkeit, und über> die schreibst du ja NICHTS. Ein 1mA Pt1000 ist jedenfalls um ein paar> Grad ungenau, eine 4-Leiter-Messung mit ihm letztlich unsinnig.
Das verstehe ich jetzt nicht. War deine Antwort an mich, oder an
NullAchtFuffzehn gerichitet?
Ich habe diese Frage nicht gestellt: "Wie kommst du zu diesen
Grenzwerten?"
Der PT1000 ist mit rund 1K Ohm schon eingermaßen niederohmig. Je nach
Anforderungen kann man auch ohne Impedanzwander mit einem 100 K
Differenzverstärker da ran gehen. Man sollte dann aber schon die 1 K
Impedanz berücksichtigen - so niederohmig ist der PT1000 schließlich
auch nicht. Auch sind 100 K für den Differenzverstärker je nach OP schon
recht viel: mit 10 nA an Offsetstrom gibt das bereits 1 mV an Fehler.
Da wäre ein kleinerer Widerstand eigentlich wünschenswert.
So ganz logisch ist auch die Aufgabe nicht: beim PT1000 braucht man
4-Leiteranschluss eigentlich nur wenn man hohe Anforderungen hat. Dazu
passt dann aber die Speisung mit Konstantstrom und lineare Näherung
(d.h. konstanter TK) nur sehr bedingt.
Ok jetzt bin ich ein bisschen verwirrt.
Ein kleines Bsp, dass ich mal gehört habe:
Der Sensor hat einen hochohmigen Ausgangswiderstand und die Elektronik
einen kleinen Eingangswiderstand:
SENSOR-------------ELEKTRONIK
Fließt jetzt durch den hohen Ausgangswiderstand ein kleiner Strom, oder
fließt durch den kleinen Eingangswiderstand der Elektronik ein hoher
Strom?
chris schrieb:> Fließt jetzt durch den hohen Ausgangswiderstand ein kleiner Strom, oder> fließt durch den kleinen Eingangswiderstand der Elektronik ein hoher> Strom?
Durch den Ausgangswiderstand fließt der gleiche Strom, wie durch den
Eingangswiderstand. Die Ausgangsspannung (hinter dem Ausgangswiderstand)
bricht durch die Belastung aber zusammen.
Also nach was richtet sich der Strom dann? Durch welche Belastung bricht
die Spannung zusammen?
Spannung zusammenbrechen heißt doch auf 0V gehen oder?
Oder meint man folgendes: es fließt ein hoher Strom und ein Hoher strom
und ein hoher widerstand ergeben eine hohe spannung, aber nach der logik
geht das gar nicht einen hohen strom UND einen hohen widerstand haben.
Stimmt das so?
chris schrieb:> Kann mir wer weiterhelfen bitte?
Selber denken ist erlaubt und möglich.
Wenn man an einen 1000 Ohm Sensor einen 100k Widerstand schaltet,
verfälscht das den Sensorswert um 1%. Es gibt Situationen, in denen die
Abweichung tolerabel ist, und manchmal ist sie es eben nicht.
Also U = I * R.
Wir haben einen Konstantstrom von 1mA, der durch den Sensor fließt.
Also U = 1mA * 1000Ohm = 1V, jedoch wenn wir den 100k Widerstand vom
Diff-Verstärker noch haben, dann sind das ja U = 1mA * 101000(serie von
1000 + 100k) = 101V
Das ist aber schon ein Riesenfehler, also es kann ja max.
Betriebsspannung anliegen und keine 101V, was liegt denn dann wirklich
an? Ich stehe gerade aufm Schlauch.
chris schrieb:> Also nach was richtet sich der Strom dann? Durch welche Belastung bricht> die Spannung zusammen?
Der Strom richtet sich nach dem Ohmschen Gesetz. Das war schon so, bevor
der gute Georg das Gesetz so formuliert hat.
Stell dir deinen Aufbau einfach als Spannungsteiler mit Ausgangs- und
Eingangswiderstand als den beiden beteiligten Widerständen vor.
Vielleicht klappt es dann.
Ich muß jetzt noch eine Frage bzw ein Verständnisproblem von mir in die
Diskussion werfen:
Komisch an der Aufgabenstellung ist, dass einerseits Vierleitertechnik
gefordert wird, aber über die geforderte Genauigkeit der Schaltung
nichts gesagt wird - oder hab ich was übersehen.
Zweitens (Eigentlich eine Frage, ich weiß es nicht) :
Paßt die Temperaturkonstanz der Stromquelle, genügt diese Schaltung so?
Ich nehme an, man wird da auf 100-300 yA hinuntergehen, ich glaub ein
simpler Spindeltrimmer wird da nicht reichen, ist das Eigenrauschen bei
so kleinen Strömen relevant?
Mario
Mario EDUARDO schrieb:> Ich nehme an, man wird da auf 100-300 yA hinuntergehen
Das wären alle 5..16 Minuten ein Elektron. Da scheinst du um 18
Größenordnungen verrutscht zu sein. Probier es mal mit µA (Alt-Gr m ;-)
Mario EDUARDO schrieb:> Komisch an der Aufgabenstellung ist...
Die gesamte Aufgabenstellung ist so miserabel, daß man sie dem
Aufgabensteller um seine Ohren hauen sollte. Das mit der Tonne (weiter
oben) war schon ganz richtig.
Im Grunde konzentriert sich der Ärger auf Punkt 2 (der mit dem
Konstantstom). Grund: Eigentlich sollten nur 2 feste Temperaturen,
nämlich 20 und 60 Grad (Celsius vermute ich mal) erfaßt werden und in
Abhängigkeit davon 3 Leds leuchten: unter 20°C gelb, über 60°C rot und
dazwischen grün.
Dazu braucht es eigentlich nur einen Vorwiderstand vor dem PT, der an
eine konstante Spannungsquelle führt, sagen wir mal 9 Volt, dafür gibt's
fertige Regler, aus denen man auch einen moderneren RRIO OpV betreiben
kann. Sodann braucht es noch 2 OpV's als Komparatoren und für deren
Schwellen jeweils 2 Widerstände, einer nach VCC und einer nach GND.
Nun ja, bei der recht geringen Widerstandsänderung von 20°C auf 60°C und
einem Vorwiderstand von - sagen wir mal - 22k kann man schon grob von
"Konstantstrom" sprechen ;-)
Der Rest ist Dimensionieren nach Ohmschem Gesetz und ein bissel Logik,
um aus 2 OpV-Ausgängen, die an ihren jeweiligen Schwellen von 0 auf VCC
oder umgekehrt schalten, 3 bunte LED's zum Leuchten zu bringen.
Das mit dem Vierleiteranschluß würde ich nicht so hoch hängen, sowas
dient auch bei PT1000 nur dazu, die Kontaktwiderstände von billigen
verzinnten Pinheads zu eliminieren.
W.S.
Danke Leute!
Schaut euch das Bild im Anhang bitte an. Links davon ist der PT1000 mit
der Vierdrahtleitung und rechts ist es ohne Vierdratleitung abgebildet,
also rechts geht es direkt an die OPV's weiter. Habe ich das jetzt so
richtig verstanden?
Müsste doch stimmen, so ist es ja am logischten, wie ich die
Spannungspfeile auch eingezeichnet habe.
Jetzt zum Impedanzwandler:
Wie man sieht kommt 1mA Konstantstrom von links. Diese 1mA sollen ja den
PT1000 KOMPLETT versorgen. Wo fließen denn die meisten Elektronen hin?
Na da wo am wenigsten Widerstand ist. (technische Stromrichtung)
Naja jetzt haben wir einen 1mA Strom der zu einer Kreuzung kommt -->
200kOhm und 1kOHm. Das meiste wird natürlich zum 1kOhm Widerstand
fließen.
Dadurch entsteht ja schon ein Messfehler, da ja nicht der ganze Strom
durch den PT1000 fließt.
Aber ich verstehe jetzt nicht, wie man das berechnen soll wie viel Strom
zum 200kOHm fließt. Kann mir wer da einen Tipp geben? Habe versucht
Kirchhoff anzuwenden, aber komme net drauf.
Naja ein Impedanzwandler hat ja einen hohen Eingangswiderstand --> sehr
sehr sehr viel von den 1mA fließen zum PT1000.
Doch nach dem Impedanzwandler wird doch auch ein Strom gebraucht oder
nicht? Die Spannung am PT1000(+Leitungsfehler) teilt sich ja dann auf R8
und R12 auf? Braucht man da keine 1mA Strom?
Das verwirrt mich noch ein bisschen. Kann mir das noch jemand erklären
bitte?
chris schrieb:> Aber ich verstehe jetzt nicht, wie man das berechnen soll wie viel Strom> zum 200kOHm fließt.
Keiner, dazu ist der Spannungfolger da.
Der andere Spannungsteiler geht an Masse.
Um den 4 Leiter Anschluss zu verstehen zeichnet man die Widerständer der
Leitungen einfach mal in das Schema mit ein - da kommen dann halt 2 bzw.
4 zusätzliche kleine (aber unbekannte) Widerstände dazu.
Für so einen Aufgabenstellung ist die erste Schaltung schon nicht so
ganz schlecht - es sind halt einige Kleinigkeiten die nicht passen: Die
Stromquelle ist zu schlecht - das sollte eine sein, die die selbe
Spannug als Ref. nutzt wie später für den Vergleich, also z.B. die 15 V
- in der einfachen Ausführung ist auch ein Widerstand (z.B. 100 K) schon
eine gar nicht so schlechte Näherung, jedenfalls viel besser als der
Jfet. Der Strom vom 1 mA ist zu hoch - passender sind 0,1 - 0,3 mA.
Die gewählten OPs passen nicht - passender wäre etwa ein LT1014 (Single
Supply, präzisions Typ).
Die OPs usw. würde man mit den 15 V Versorgen, die man hat, und keine 12
V. Wobei die Schaltung auch mit 9 oder 12 V genau so funktionieren
würde, bzw. sollte wenn man es richtig macht.
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