Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Signalauswertung Temperaturmessung


von Martin (Firma: Angestellt) (herki)


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Hallo zusammen

Ich designe gerade eine Schaltung für 12 Temperatursensoren.
Es können Sensoren unterschiedlichster Art sein. Also PT100/500/1000 
NI1000 KTY81.
Für die Versorgung der Sensoren verwende ich eine Schaltung mit einem 
XTR111. Der Strom wird abhängig vom Typ umgeschaltet.
Das Spannungssignal greife ich über einen Instrumentationsverstärker ab.
Warum? Weil die Sensoren nicht direkt auf GND geführt werden. Ich habe 
da noch einen Entkopplungswiderstand und eine Induktivität.
Grund: Weil ich nur eine sehr schlechte Masse zur Ableitung von 
EMV-Störungen habe.

Mir geht es jetzt um die Signalauswertung:
Ich habe einen ADC mit einer internen Referenz von 1,024V.
Die Spannungsabfälle der Sensoren sehen so aus:
untere Temperatur: 0,8  3,1  4,4  2,5  4,2V
obere Temperatur:  1,4  5,5  7,7  8,9  9,2V

Würdet ihr zuerst das Signal verstärken (also mit einem G<1) und dann 
den Offset abziehen oder zuerst den Offset abziehen und dann das Signal 
verstärken?

Viele Grüße

Martin

von Maik S. (yellowbird)


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Hallo,

wenn die Masse so schlecht ist, ist diese dann auch konstant schlecht 
oder mußt du dauern nachkalibrieren ?
Kann die Spannung auch viel weiter driften ?

Wenn du einen ADC benutzt, gibt es bestimmt einen µC.

Dann würde ich erst den Verstärker setzen und dann den Offset in 
Software vorhalten (hoffe der bleibt konstant und driftet nicht lustig 
umher).
Diese Aufgabe sollte man aber auch mit einem Spannungsteiler lösen 
können.

von oszi40 (Gast)


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Kommt auch darauf an, wie groß die STörungen unterwegs noch sind, die Du 
mit verstärken wirst. Der Mathematiker wird den Wert einfach abziehen 
und der Techniker wird vorher ein sauberes Signal haben wollen, was 
möglichst nicht wegläuft oder rauscht.

von André M. (killroymenzel)


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Wenn man schon einen µC benutzt, - was spricht denn gegen digitale 
Temperatursensoren?
OneWire oder halt I²C.

von Martin (Firma: Angestellt) (herki)


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Grüß Euch

Ja. Es ist ein uController drauf.

Digitale Sensoren:
Die Temperaturen, die ich messen möchte sind nicht auf der Platine 
sondern sind ein paar Meter entfernt.

@Maik:
Zitat:
wenn die Masse so schlecht ist, ist diese dann auch konstant schlecht
oder mußt du dauern nachkalibrieren ?
Kann die Spannung auch viel weiter driften ?

Ich weiß nicht ob wir das Gleiche meinen.
Ich meine mit Masse eben PE (Erde) wo ich die EMV-Störungen ableiten 
kann.

Weglaufende Signale:
Also die Sensoren werden nur kurzzeitig bestromt.
Es gibt auch Referenzwiderstände um die Schaltung beispielsweise einmal 
täglich zu kalibrieren.

Zitat:
Dann würde ich erst den Verstärker setzen und dann den Offset in
Software vorhalten (hoffe der bleibt konstant und driftet nicht lustig
umher).
--> Offset in Software wäre machbar. Aber wenn die interessante 
Signalamplitude 0,6V ist und der Offset 0,8V beträgt finde ich das 
Nutzenverhältnis... naja nicht so gut. Du nicht auch?

Achja... Als Subtrahierer verwende ich einen AD8276. Für den Verstärker 
möchte ich einen OPA188 verwenden.
Als MUX für die Umschaltung der Verschaltung verwende ich einen ADG408 
(40 Ohm Ron).

Im Moment habe ich zuerst die Subtraktion und danach die Verstärkung.
An den "klassischen" Spannungsteiler habe ich auch schon gedacht. Nur 
beim PT100 habe ich ja nur 600mV bei einer Referenz von 1024mV. Da 
verliere ich ja so schon ein Bit.

Viele Grüße

Martin

von Harald W. (wilhelms)


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Martin R. schrieb:

> Digitale Sensoren:
> Die Temperaturen, die ich messen möchte sind nicht auf der Platine
> sondern sind ein paar Meter entfernt.

Gerade dann bieten sich digitale Sensoren an, weil sie wesentlich
unempfindlicher gegen Störungen sind.

von Harald W. (wilhelms)


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Martin R. schrieb:

> Ich designe gerade eine Schaltung für 12 Temperatursensoren.
> Es können Sensoren unterschiedlichster Art sein. Also PT100/500/1000
> NI1000 KTY81.

Ich denke, es macht wenig Sinn, für PT und Halbleitersensoren
die gleiche Auswerteschaltung zu nehmen. Für PT-Sensoren muss
die Schaltung prinzipbedingt mindestens um den Faktor 10
präziser sein, weil die Steigung der Temperatur/Spannungs-Kurve
deutlich geringer ist (4 Promille pro Grad).
Gruss
Harald

von Klaus R. (klara)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Gerade dann bieten sich digitale Sensoren an, weil sie wesentlich
> unempfindlicher gegen Störungen sind.

Z.B. der DS1631.

von Martin (Firma: Angestellt) (herki)


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Hallo Zusammen

Klaus Ra. schrieb:
> Z.B. der DS1631.

Es sind die oben genannten Temperatursensoren. Digitale Sensoren sind 
nicht möglich. Ich habe auch noch nie gesehen, dass I2C über Meter weit 
verwendet wird.

Viele Grüße

Martin

von André M. (killroymenzel)


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Oder ds18b20....

Alle parallel anschalten und nur ein PortPin belegt.

von André M. (killroymenzel)


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Die besagten DS18B20 sind über mehrere 10 Meter verwendbar. ...

Einfach mal das Datasheet studieren. ...

Ausserdem spart man sich die ADCs....
Und in deinem Vorhaben braucht man entweder mit 12 ADCs oder Umschalter, 
und nicht zu vergessen:
OPs und jede Menge Hühnerfutter.....


Es ist auf jeden Fall eine vernünftige Alternative zu deinem Projekt. 
...

Wenn mab erst mal OneWire verstanden hat,
ist es auch nicht schwer.


Andre

von Martin (Firma: Angestellt) (herki)


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Hallo Zusammen

Ich habe mir die Sensoren nicht ausgesucht.
Die Aufgabe ist so und an der kann ich nichts ändern.

Ich möchte auch keine Lösung die für den Heimeinsatz gedacht ist sondern 
eine mit der ich ins EMV-Labor gehen kann.
Es kommen also mindestens
* Burst (kapazitiv gekoppelt)
* Surge (kapazitiv gekoppelt auf geschirmte Sensorleitung)
* Hochfrequente elektromagnetische Felder
* HF eingekoppelt

Was würdet ihr nun also machen?
Zuerst Offset abziehen oder zuerst Signal verkleinern (also anpassen)

Grüße

Martin

von Lurchi (Gast)


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Für die Auswertung hat man im Prinzip 2 Möglichkeiten:

1) Den Offset analog abzuziehen, dann verstärken und dann mit eher 
moderater Auflösung (z.B. 10-12 Bit)zu digitalisieren. Das ist mehr oder 
weniger die klassische Brücke.

2) Man kann auch direkt Verstärken und mit höherer Auflösung (z.B. 16-24 
Bit) digitalisieren. Da die Preise für höher auflösende Wandler nicht 
mehr so hoch sind, ist das ein durchaus ernstzunehmende Alternative.

In beiden Fällen ist ein ADC mit externer Ref. Spannung angebracht, 
damit man eine Ratiometrische Messung machen kann. Die Umschaltung der 
Sensoren macht man eher mit je 3 oder 4 CMOS Schaltern pro Sensor, also 
quasi als 4 Leiteranschluss, auch wenn der Sensor selber das nicht 
unbedingt braucht. Beim PT100 macht ein 4 Leiteranschluss aber schon 
Sinn.

Die selbe Auswertschaltung für PT1000 und KTY81 ist nicht so abwegig: 
der KTY hat etwa den 2 fachen Temperaturkoeffizienten, das ist nicht so 
viel anders.

Vieles hängt auch davon ab, wie hoch die Anforderungen sind - KTY81 oder 
NI1000 spricht ja eher für nicht so hohe Anforderungen.

von Mike (Gast)


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Martin R. schrieb:
> Was würdet ihr nun also machen?
> Zuerst Offset abziehen oder zuerst Signal verkleinern (also anpassen)

Das analoge Sensorsignal direkt am Sensor digitalisieren und über einen 
ausreichend störsichere, digitale Verbindung leiten.

Gibt es irgendeine nachvollziebare Begründung, warum unbedingt die 
genannten Sensortypen eingesetzt werden sollen?

von Mike (Gast)


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Martin R. schrieb:
> Ich habe auch noch nie gesehen, dass I2C über Meter weit
> verwendet wird.

Dann bist du bisher immer mit Scheuklappen durch die Welt gelaufen.

Zumindest der Erfinder des I²C bietet Lösungen für Verbindungen über 100 
Meter an. Guck dir mal die Application Note AN10658 von NXP an.

http://www.nxp.com/documents/application_note/AN10658.pdf

von Martin (Firma: Angestellt) (herki)


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Hallo Mike, Lurchi und Mike

Mike schrieb:
> Gibt es irgendeine nachvollziebare Begründung, warum unbedingt die
> genannten Sensortypen eingesetzt werden sollen?

Weil das Gerät ein anderes Gerät ersetzen soll und die Sensoren bereits 
gesetzt sind. Sorry.

@Lurchi
Vielen Dank für Deinen wertvollen Beitrag.
Zu 1. Ja. Das war bisher mein Weg
Zu 2. Diesen Weg habe ich mir bisher immer weggeredet. Ich meine da 
entspricht ein Bit ja nur noch 15uV (16 Bit Vref 1024mV) und wenn da 
beispielsweise eine eingestrahlte HF Störung kommt mein Wert komplett 
ausflippt.

Ratiometrische Messung:
Ich weiß prinzipiell was eine ratiometrische Messung ist.
Die interne Referenz hat folgende Daten: 1.024 V ±0.1%. Nach außen kann 
ich die nicht geben. Ich wüsste auch nicht wozu.
Ich habe Referenzwiderstände vorgesehen. Meinst Du das mit 
ratiometrisch? Hier werden die Messungen nacheinander durchgeführt.

Umschaltung:
Warum 4-Leiter-Umschaltung?
4-Leiteranschluss darf ich auch nicht machen (Platzprobleme)

@Andre:
Sorry. Habe Dich vorhin vergessen. Die besagten DS18B20 sind über 
mehrere 10 Meter verwendbar. ...
--> Hast Du schon mal eine Anwendung damit im EMV-Labor gehabt?

Ausserdem spart man sich die ADCs....
Und in deinem Vorhaben braucht man entweder mit 12 ADCs oder Umschalter,
und nicht zu vergessen:
OPs und jede Menge Hühnerfutter.....
--> Eigentlich hat doch jeder uC einen ADC. Die Umschalter brauche ich 
so oder so weil ich nur eine Stromquelle habe. Dafür habe ich auch nur 
eine Auswerteschaltung.


Viele Grüße

Martin

von Erich (Gast)


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Äh, paar dumme Fragen zu deinem Vorhaben:
Wie willst du denn deine Sensoren eichen bzw. kalibrieren?
Oder soll die Schaltung nach Konfiguration jedes einzelnen Eingangs auf 
seinen Sensortyp für den gewählten Sensor "ad hoc" genau arbeiten?
Welche Temperaturbereiche und Genauigkeiten der (unterschiedlichen) 
Sensoren sind denn geplant?
Gruss

von Martin (Firma: Angestellt) (herki)


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Hi Mike

Danke für den Link. Da brauche ich etwas um das durchzuarbeiten. Im 
Moment habe ich keine Anwendung dafür. Aber ich denke, dass ich da 
lieber bei CAN bleibe. Dort habe ich wenigstens eine Checksumme.

Viele Grüße

Martin

von Martin (Firma: Angestellt) (herki)


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Hallo Erich

Dumme Fragen gibt es nicht ;)

Das Kalibrieren habe ich mir so vorgestellt:
Widerstandswert "untere Temperaturgrenze" anschließen.
DAC-Wert so einstellen, dass Wert am ADC 0 ist
Widerstandswert "obere Temperaturgrenze" anschließen.
ADC-Wert einlesen und Steigung berechnen.
Und das für jeden Sensortyp.

Da ich ja nur eine Zweileiter-Messung habe würde ich dem Kunde die 
Möglichkeit geben einen Parameter (Länge des Kabels und Querschnitt) 
einzugeben, damit der Spannungsabfall (mehr oder weniger) 
miteingerechnet werden kann.

Temperaturbereich: -30°C...150°C
Angepeilte Genauigkeit: 1°C (wenn es 2°C werden... mei)
Angezeigte Auflösung: 0,5°C

Gruß

Martin

von André M. (killroymenzel)


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Martin R. schrieb:
> Hast Du schon mal eine Anwendung damit im EMV-Labor gehabt?

Nein.....Das muss ich zugeben. ..

Aber mit entsprechenden massnahmen denke ich ust das durchaus 
realisierbar. ...

von Mike (Gast)


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Martin R. schrieb:
> 4-Leiteranschluss darf ich auch nicht machen (Platzprobleme)

Schlechtes Konzept bei langen Leitungen, insbesondere bei Pt100.

von Rudi, der Dampfnilp (Gast)


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>4-Leiteranschluss darf ich auch nicht machen (Platzprobleme)

Platzprobleme ? Wo soll der Platz denn klein sein ? Die Leitungen 
koennen fast beliebig duenn sein... Im Wesentliche genuegt 0.1mm Draht 
mit Lackisolierung.

von Harald W. (wilhelms)


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Martin R. schrieb:

> Widerstandswert "untere Temperaturgrenze" anschließen.

Und woher bekommst Du diesen Wert? Das klappt wohl nur mit
Präzisionsplatinwiderständen so einigermaßen.

von Maik S. (yellowbird)


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Martin R. schrieb:
> Das Spannungssignal greife ich über einen Instrumentationsverstärker ab.
> Warum? Weil die Sensoren nicht direkt auf GND geführt werden. Ich habe
> da noch einen Entkopplungswiderstand und eine Induktivität.
> Grund: Weil ich nur eine sehr schlechte Masse zur Ableitung von
> EMV-Störungen habe.

Hallo nochmal,

ich hatte mich mit meinen Fragen auf diesen Textabschnitt bezogen.
Es scheint sich um eine EMV kritische Anwendung zu handeln.

Meine Befürchtung wären kapazitive Effekte, da die Ladung in deinen 
Messleitungen (durch Einstrahlung, Bewegung, ..) nicht "weg kann" und 
dir auch mal die gemessene Spannung verändert. 
Instrumentationsverstärker haben ja meistens extrem hohe 
Eingangwiderstände (ist ja auch deren Aufgabe).

von Martin (Firma: Angestellt) (herki)


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Hallo zusammen

Dass 2-Leiter-Technik bei PT100 nicht gut ist weiß ich. Wird wohl nicht 
sehr oft vorkommen. Da kann ich die Genauigkeit schon nach oben setzen.

Bei dem Platzproblem geht es um den Platz auf der Leiterplatte.
Ich verwende da jetzt schon RM2,5-Klemmen und komme nur so lala hin.

Kalibrierung:
> Widerstandswert "untere Temperaturgrenze" anschließen.

Und woher bekommst Du diesen Wert? Das klappt wohl nur mit
Präzisionsplatinwiderständen so einigermaßen.

--> Wir haben einen Burster PTxxx-Simulator. Mit dem müsste das doch 
gehen. Ansonsten genau abgeglichene Poti (werden ja nur einmal 
eingestellt) oder selektierte Widerstände.

EMV:
Meine Schutzschaltung sieht im Moment so aus:
* 2n2 gegen Masse
* TVS-Diode gegen GND alternativ Varistor
* 68u in Serie WE-GF

Moment. Meinst Du den Entkopplungswiderstand auf GND?
An das habe ich auch schon gedacht. Aber wenn ich Störungen bekomme 
bekomme ich diese doch auf der Hin- und Rückleitung in der gleichen Höhe 
(Gleichtakt). Somit heben die sich doch wieder auf.

Gruß

Martin

von Harald W. (wilhelms)


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Martin R. schrieb:

> Und woher bekommst Du diesen Wert? Das klappt wohl nur mit
> Präzisionsplatinwiderständen so einigermaßen.

Aha, das habe ich doch schon mal gehört? :-)

von Lurchi (Gast)


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Das mit dem Nacheinander Messen von Sensor und Ref. Widerstand geht, ist 
aber halt etwas komplizierter als direkt ratiometrisch, also mit einer 
Ref. Spannung für den AD, die auch den Strom vorgibt oder vom Strom 
abhängt. Bei den nicht so hohen Anforderungen kann man das so machen.

Bei 12 Kanälen ist ggf. auch noch die nötige Geschwindigkeit Interessant 
- da kann dann ein ADC, der 1 Sekunde braucht ggf. schon etwas langsam 
sein. Die feste Ref. und separate Ref. Messung kostet da noch einmal 
zusätzlich Zeit.

Die 4 Leitertechnik war so gemeint, das man die Umschaltung der Sensoren 
per CMOS Schalter noch so macht als hätte man einen 4-Leiteranschluss. 
Den eigentlichen Sensor kann man auch als 2 Leiter anschließen, aber man 
könnte halt auch 4 Leiter Sensoren vorsehen (nur mehr Buchsen). In der 
Art fallen dann die On-Widerstände der CMOS Schalter heraus. Es wird 
dabei auch einfacher wenn die Sensoren an einem Ende alle zusammen 
hängen dürfen - das kann auch ein nicht so guter GND Anschluss sein. 
Dann reichen je Sensor 2 CMOS Schalter (einer für den Strom und einer 
für die Spannung)
Die Alternative wären sonst spezielle sehr niederohmige Schalter (<<1 
Ohm bei PT100), ggf. auch diskrete MOSFETs.

Die Auflösung für die Spannung am Sensor, die man benötigt ist 
unabhängig davon ob man erst analog abzieht und verstärkt oder gleich 
mit höherer Auflösung digitalisiert. So oder so kommt man nicht um eine 
Spannungsauflösung von etwa 100 µV herum. Die Frage ist halt nur ob man 
lieber etwas mehr für den AD Wandler ausgibt, oder für 
Präzisionswiderstände und den Verstärker.

von Martin (Firma: Angestellt) (herki)


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Hallo Lurchi

Vielen Dank für Deine Antwort.

Geschwindigkeit:
Also bei einer Messdauer von 1s werde ich diverse Probleme bekommen. Ich 
möchte nämlich beispielsweise den PT100 mit 9mA versorgen um eine 
möglichst hohe Sensorspannung zu bekommen. Also gehe ich im Moment eher 
von einer Messdauer von max. 200ms pro Kanal aus.

4-Leitertechnik:
Jetzt habe ich es auch verstanden was Du gemeint hast.
Der von mir ausgewählte MUX hat einen Ron von 140 bis 170 Ohm (also zwei 
mal bis zu 340 Ohm).
Bisher dachte ich, dass ich diesen Spannungsabfall analog 
herauskalibrieren kann in dem ich an der Sensorklemme einen Kurzschluss 
mache und so den Spannungsabfall der über den MUX entsteht abziehe.
Die 4-Leiter-Messung werde ich aus Kostengründen denke ich nicht 
reinnehmen können. Ein 8-fach MUX kostet ca. 6,50€

Denkst Du denn, dass die diskret aufgebaute Lösung besser/günstiger ist?

Viele Grüße

Martin

von MaWin (Gast)


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Martin R. schrieb:
> Also bei einer Messdauer von 1s werde ich diverse Probleme bekommen.

Klar bekommt man Probleme

> Ich möchte nämlich beispielsweise den PT100 mit 9mA versorgen um eine
> möglichst hohe Sensorspannung zu bekommen.

wenn man es um's verrecken unbedingt falsch machen will.

von Martin (Firma: Angestellt) (herki)


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Hallo MaWin

Hast Du verstanden was ich will oder hast Du nur 9mA gesehen?
Ich bestrome den Sensor nur kurzzeitig mit 9mA.
Im Mittel tritt eine verlustleistung von 0,57 bis 1mW auf (je nach 
Temperatur).

Schade, dass Du in diesem Forum keinen eigenen Account hier hast.

Gruß

Martin

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Martin R. schrieb:
> Hast Du verstanden was ich will

In 200ms hat sich ein handelsüblicher Pt100 Sensor (Datenblatt Heraeus) 
bei 9mA, also 8.1mW um 2.43 GradC selbst erwärmt.

von Harald W. (wilhelms)


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Martin R. schrieb:

> Hast Du verstanden was ich will

Nun, es gibt gewisse Erfahrungen, was die Auswertung von PT100-Sensoren
angeht. Wenn Du diese Erfahrungswerte und Schaltungen ignorierst,
bekommst Du bestenfalls Schätzwerte. PT-Sensoren sind praktisch die
besten Temp-Sensoren, die man kennt mit Genauigkeiten bis in den
Millikelvinbereich. Sie erwarten aber auch eine entsprechend aufwändi-
gere Auswerteschaltung. Die Widerstandsänderung pro Grad ist nun mal
nicht mehr als 0,4%.
Gruss
Harald

von Martin (Firma: Angestellt) (herki)


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Hallo Harald und MaWin

>Sie erwarten aber auch eine entsprechend aufwändi-
gere Auswerteschaltung.

Ja. Nur die darf ich nicht verwenden. Allein schon durch die 
Zweidrahtmessung bekomme ich relativ große Fehler

Dass sich der PT-100 so schnell erwärmt war mir nicht bewusst. Vielen 
Dank für den Hinweis.
Ich habe hier gar keine Probleme gesehen...

Genaueres dazu hier:
http://heraeus-sensor-technology.de/media/webmedia_local/media/pdfs/hstproduktbroschuere.pdf

Ich werde den Strom nun auf ein vertretbares Maß (T_Erwärmung < 0,5K) 
absenken und die Messzeit verkürzen. Gegebenenfalls wird in der Software 
nachkalibriert.

Viele Grüße

Martin

Nochmal Danke für den Hinweis

von oszi40 (Gast)


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Martin R. schrieb:
>> Ich werde den Strom nun auf ein vertretbares Maß
> absenken und die Messzeit verkürzen.

Messzeit verkürzen heißt aber auch, daß während dieser Zeit ein 
gescheites Messergebnis zustande kommt und nicht durch EMV total 
verfälscht wurde? Man sollte daher auf jeden Fall per SW einige 
Messzyklen auf Plausibilität prüfen BEVOR man ein Ergebnis 
anzeigt/ausgibt.

von Amateur (Gast)


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Nochmal zur Reihenfolge:
Man muss die Subtraktion (Offset) und die Multiplikation (Verstärkung) 
nicht voneinander trennen.

Ein Differenzverstärker kann beides zur gleichen Zeit machen. Und das 
schon in der Eingangsstufe.

Ich verstärke gerne so hoch wie möglich/sinnvoll (A/D-Wandler bzw. 
Betriebsspannung), um Störungen draußen zu halten. Verstärke ich aber 
den Offset mit, so besteht die Gefahr, dass irgendjemand unnötig in die 
Begrenzung gerät.

von Harald W. (wilhelms)


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Martin R. schrieb:

>>Sie erwarten aber auch eine entsprechend
>>aufwändigere Auswerteschaltung.

> Ja. Nur die darf ich nicht verwenden.

Verstehe ich das jetzt richtig? Du willst bewusst eine Schlechte
Schaltung verwenden, obwohl Du mit geringen Kosten eine genauere
Meßschaltung bauen könntest?
Gruss
Harald

von Martin (Firma: Angestellt) (herki)


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Hallo Harald, Amateur und Oszi40

Harald Wilhelms schrieb:

> Verstehe ich das jetzt richtig? Du willst bewusst eine Schlechte
> Schaltung verwenden, obwohl Du mit geringen Kosten eine genauere
> Meßschaltung bauen könntest?

Ich will eine EMV-technisch saubere Lösung. Aus diesem Grund dachte ich: 
mehr Strom --> Höherer Pegel --> Bessere Störunempfindlichkeit.

Wieviel Strom verwendet ihr denn für die unterschiedlichen Sensoren?
Ich hätte jetzt:
PT100  PT500  PT1000  KTY81-110  Ni-1000
3,000  1,441  1,000  1,000          1,000


Amateur schrieb:
> Man muss die Subtraktion (Offset) und die Multiplikation (Verstärkung)
> nicht voneinander trennen.
> Ein Differenzverstärker kann beides zur gleichen Zeit machen. Und das
> schon in der Eingangsstufe.

Ich kann doch nur zwei Signale genau voneinander abziehen wenn die 
Widerstände zusammen sehr gut passen. Aus diesem Grund will ich ein 
AD8276 nehmen. Wenn ich jetzt noch eine unterschiedliche Verstärkung 
haben möchte muss ich wieder zwei passende Widerstände haben. Dachte, 
dass das zu aufwändig ist und ich Offset und Verstärkung "klassisch" 
getrennt verarbeite.


> Ich verstärke gerne so hoch wie möglich/sinnvoll (A/D-Wandler bzw.
> Betriebsspannung), um Störungen draußen zu halten. Verstärke ich aber
> den Offset mit, so besteht die Gefahr, dass irgendjemand unnötig in die
> Begrenzung gerät.

Wie gesagt... Die Spannungen die ich mit den vorher gedachten Strömen 
erreicht hätte waren deutlich größer als die Referenzspannung vom ADC 
(1,024V)

Oszi40 schrieb:

> Messzeit verkürzen heißt aber auch, daß während dieser Zeit ein
> vgescheites Messergebnis zustande kommt und nicht durch EMV total
> verfälscht wurde?

--> Ich denke der Softwareler wird mind. 8 Samples machen und schauen ob 
die Temperatur so in Ordnung ist.
Wenn dann die Werte der letzten 5 oder 10s in ein Schieberegister 
geschoben werden und gemittelt wird dann passt das schon.

Viele Grüße

Martin

von Arc N. (arc)


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Martin R. schrieb:
> Wieviel Strom verwendet ihr denn für die unterschiedlichen Sensoren?
> Ich hätte jetzt:
> PT100  PT500  PT1000  KTY81-110  Ni-1000
> 3,000  1,441  1,000  1,000          1,000

Bei Vierleiterschaltung (wenn der Kunde die Sensoren in Dreileiter- oder 
Zweileiterschaltung anschließt ist das sein Problem):
PT1000 100 uA
PT100 500 uA
PT25.5 1 mA
PT2.5 5 mA
PT0.25 5 mA/10 mA

Die Selbsterwärmung lässt sich ganz gut rausrechnen.
R0 = R1 - I1^2 ((R2 - R1) / (I2^2 - I1^2))
R0 = berechneter Widerstand bei 0 mA Strom
R2 = gemessener Widerstand mit Strom I2
R1 = gemessener Widerstand mit Strom I1
I2 > I1
(R0, R1, R2 können auch genauso gut die gemessenen 
Widerstandsverhältnisse sein).

Oder es wird statt mit DC mit Wechselstrom gearbeitet...

von Wolfgang A. (Gast)


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Martin R. schrieb:
> Wenn dann die Werte der letzten 5 oder 10s in ein Schieberegister
> geschoben werden und gemittelt wird dann passt das schon.

Mitteln ist nicht unbedingt eine gute Idee. Ein kräftiger EM-Bratzer und 
der ganze Mittelwert ist im Ar###.

Freunde dich schon mal mit dem Median an.

von Lurchi (Gast)


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Üblich sind etwa 1 mA für PT100 und 0,2 - 0,3 mA für PT1000. So ganz 
kritisch sind die Werte aber nicht. Wenn man nur relativ kurz den Strom 
an hat, und keine so hohen Anforderungen hat, könnte man ggf. noch da 
2-3 fache nehmen. Mehr macht eher keinen Sinn, weil dann die 
Eigenerwärmung mehr Stört als die kleinen Spannungen.

Beim PT1000 hat man damit etwa 1 mV/K - das ist zwar nicht sehr viel, 
aber auch nicht so wenig das man sich groß um Thermospannungen und 
Rauschen sorgen muss - nur ganz grobe Fehler (z.B. bei der Masseführung) 
sollte man aber nicht machen. Von der Auflösung geht das direkt mit 
vielen höher aufgelösten AD Wandlern - also ganz ohne externe 
Verstärkung und mit nur 1 Präzisionswiderstand als Ref. Element. Bei 
sehr hohen Anforderungen (mK Bereich)  nimmt man dann eher Wechselstrom, 
um die Thermospannung los zu werden.

Der ON Widerstand der CMOS Schalter ist leider relativ stark 
Temperaturabhängig und hängt auch noch etwas von der Spannung ab. Ganz 
viel analog raus kompensieren geht damit nicht gut. Man bräuchte also 
schon einen sehr kleinen Widerstand (etwa < 1...5 Ohm beim PT100) oder 
halt getrennte CMOS Schalter für Strom und Spannung - die dürfen dafür 
dann auch einfache Typen (ggf. auch 74HC4051) sein. CMOS Schalter für 
sehr kleine Widerstände gibt es dagegen wenige und unter etwa 2 Ohm 
kommen da eher diskrete MOSFETs in Frage. Um es einfach zu halten hilft 
es halt wenn man die eine Seite zusammen anschließt - dann braucht man 
einen niederohmigen Schalter oder halt 2 einfache.

von Arc N. (arc)


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Lurchi schrieb:
> Beim PT1000 hat man damit etwa 1 mV/K - das ist zwar nicht sehr viel,
> aber auch nicht so wenig das man sich groß um Thermospannungen und
> Rauschen sorgen muss - nur ganz grobe Fehler (z.B. bei der Masseführung)
> sollte man aber nicht machen. Von der Auflösung geht das direkt mit
> vielen höher aufgelösten AD Wandlern - also ganz ohne externe
> Verstärkung und mit nur 1 Präzisionswiderstand als Ref. Element. Bei
> sehr hohen Anforderungen (mK Bereich)  nimmt man dann eher Wechselstrom,
> um die Thermospannung los zu werden.

Auch wenn es etwas OT wird: Da scheiden sich die Geister...
Thermospannungen können auch bei DC-Brücken problemlos rausgemessen 
werden indem zwei differentielle Messungen gemacht werden:
Gemessene Spannungen:
d1(t) = (s1(t) - s2(t)) + o
d2(t) = (s2(t) - s1(t)) + o
s1, s2 = Signal auf den differentiellen Eingänge des ADCs
o = Offset durch Thermospannungen etc. was für die Dauer der Messungen 
als konstant angenommen wird
d1(t) - d2(t) = 2 s1(t) - 2 s2(t)

: Bearbeitet durch User
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