Messung von PT100 PT500 PT1000 - Schaltungskonzept - gute Idee?

Nein, die Schaltung ist grober Unfug.
Im Gegensatz zur AD7794 werden hier keineswegs Vergleichswiderstand und 
Tempsensor von demselben Strom durchflossen, denn an beiden fällt je 
nach Widerstandswert (also Temperatur) unterschiedlich viel Spannung ab, 
damit bleibt unterschiedlich viel Restspannung für die doch schlechte 
Konstantstromquelle aus dem JFET, die doch eher stark 
Bürdespannungsabhängig ist.
Ausserdem ist der interne Widerstand RI1..RI3 unterschiedlich hoch, und 
in relevanter Grösse (Pt500 hat 2 Ohm/GradC, ein guter uC-Ausgang eher 
10-30 Ohm unterhalb der Abschnürgegend).
Der Verstärker verstärkt nur die Spannung von nominell 0.1V auf den 
Messbereich nutzende sagen wir 2V. Er dehnt nicht den Bereich. Da ein 
Pt-Sensor aber schon bei der niedrigsten Temperatur (sagen wir 0 GradC) 
einen erheblichen Widerstand hat (sagen wir 500 Ohm) und bei der 
höchsten (sagen wir 50 GradC), bloss 20% mehr, wird des Messbereich nur 
zu 17 Prozent genutzt, vom 10 Bit Wandler also nur 172 Werte.
Wenn überhaupt verstärkt man differentiell. Dann wiederum wäre 
problemlos eine Lösung mit Pt500 und Referenzwiderstand in Reihe machbar 
UND auch noch eine Messbereichsdehnung durch Subtraktion des kleinsten 
Wertes.

 IRef (am besten erzeugt aus VRef)
   |
   +----+  Instrumentenverstärker
   |    +--|+\
 Pt500     |  >---- A/D1
   |    +--|-/\
   +----+      \
   |    +--|+\  |
 470R      |  >-+-- A/D0
   |    +--|-/\
   +----+     GND
   |
  GND

Da COM des Instrumentenverstärkers vom Pt500 am Referbzwiderstand liegt, 
ist dessen Wert schon abgezogen, er sollte also etwas kleiner als der 
kleinste denkbare Wert des Pt500 sein. amit gewinnt man Auflösung beim 
A/D-Wandler. Ja, die Instrumentenverstärker müssen auch gut sein, weil 
sie identisch verstärken müssen.

Also das kann ich nicht bestätigen! Wir haben solche Sachen ebenfalls in 
solch einer Topologie schon aufgebaut und die Ergebnisse waren wider 
Erwarten erschreckend gut! Neu ist das nicht, das stimmt. Aber sehr gut 
beschrieben! Und wir haben es wirklich in endlosen Testreihen mit den 
verschiedensten Bauteilen ausprobiert. Eigentlich durchweg gute 
Ergebnisse.

Klar, es ist eher für einfache Sachen gedacht, aber durchaus 
praktikabel. Also ich gebe dem Artikel definitiv einen Daumen hoch! Ist 
sehr gut beschrieben und ich kann für meinen Teil sagen: Probiert es mal 
aus. Das geht wirklich gut so.

Manchmal genügen die einfachen Dinge.

Gruß, Frank

Ach und zu der Ausnutzung des Messbereiches - ich komme eben auch aus 
der Prozessindustrie und kann dir sagen, dass der Messbereich hier in 
der Regel nicht zwischen 0 und 50 Grad liegt, da es nicht um die 
Temperatur der Elektronik geht, sondern meist um die des Sensors. Und 
gerade bei Sterilisationen o.ä. kommen Temperaturen von weit über 100 
Grad zustande. Unsere Sensoren sind auch stets für Temperaturbereiche 
zwischen -50 Grad bis 200 Grad ausgelegt. Nicht zuletzt wegen 
Gewährleistungsansprüchen bei Defekten - da können wir dann z.B. sehen, 
ob der Sensor Temperaturen gesehen hat, welche weit außerhalb der 
erlaubten Spezifikationen waren.

Hab jetzt aber auch nicht nachgerechnet, worauf die Schaltung hier 
ausgelegt ist.

Nur als Info.

MaWin schrieb:

> Nein, die Schaltung ist grober Unfug.

Sag' mal... machst Du das absichtlich, um die Konkurrenz
zu verwirren?

> Im Gegensatz zur AD7794 werden hier keineswegs
> Vergleichswiderstand und Tempsensor von demselben Strom
> durchflossen, denn an beiden fällt je nach Widerstandswert
> (also Temperatur) unterschiedlich viel Spannung ab,

Stimmt.

> damit bleibt unterschiedlich viel Restspannung für die doch
> schlechte Konstantstromquelle aus dem JFET, die doch eher
> stark Bürdespannungsabhängig ist.

Leicht lösbar.
Alle Monate werden hier Konzepte für Konstantstromquellen
diskutiert. Außerdem bitte ich um freundliche Beachtung der
Tatsache, dass der Absolutwert des Stromes nicht bekannt
sein muss, es genügt, wenn der Strom kurzzeitstabil ist.

Ich bin außerdem der verwegenen Meinung, dass man durch
zusätzliche Messungen (ohne zusätzlichen Bauteil-Aufwand)
den Innenwiderstand der Stromquelle in 1. Näherung bestimmen
kann.

> Ausserdem ist der interne Widerstand RI1..RI3 unterschiedlich
> hoch, und in relevanter Grösse (Pt500 hat 2 Ohm/GradC, ein
> guter uC-Ausgang eher 10-30 Ohm unterhalb der Abschnürgegend).

Kann ich nicht beurteilen, ist aber ebenfalls lösbar - um den
Preis einiger Portpins.
Vorausgesetzt werden muss nur, dass der Innenwiderstand ohmschen
Charakter hat, also näherungsweise I~U gilt.

> Der Verstärker verstärkt nur die Spannung von nominell 0.1V
> auf den Messbereich nutzende sagen wir 2V. Er dehnt nicht
> den Bereich.

Stimmt.

> Da ein Pt-Sensor aber schon bei der niedrigsten Temperatur
> (sagen wir 0 GradC) einen erheblichen Widerstand hat (sagen
> wir 500 Ohm) und bei der höchsten (sagen wir 50 GradC),
> bloss 20% mehr, wird des Messbereich nur zu 17 Prozent genutzt,
> vom 10 Bit Wandler also nur 172 Werte.

Alles korrekt - aber irrelevant.

Es kostet genau EINEN zusätzlichen Widerstand, um dieses Problem
zu lösen, zwei weitere müssen umdimensioniert werden.

Die entscheidenden Ideen übergehst Du natürlich mit Schweigen:

1) Der Messstrom muss weder bekannt noch temperaturstabil sein,
Kurzzeit-Stabilität genügt völlig.

2) Durch zwei Referenzmessungen können Offset und Verstärkung
bestimmt werden - für den OPV ist also kein Präzisionstyp
notwendig; die Widerstände können 1% haben.

Ich glaube außerdem, dass durch zusätzliche Messungen weitere
Fehler reduziert werden können, aber das habe ich noch nicht
bis zu Ende durchdacht.

Es nimmt kein Ende.

Grauselig.

Dieses Problem ist doch schon seit Jahren !!! final gelöst. Seit es 
ordentliche SigmaDelta-ADC's gibt, kann man auf den ganzen analogen 
Kompensationskram dankend verzichten, benötigt nur einen einzigen 
Vergleichswiderstand und erzielt damit eine weitaus genauere, 
langzeitstabilere, einfacher kalibrierbarere und zuverlässigere Messung 
als mit all dem anachronistischen Analoggedönse, das noch aus der Zeit 
stammt, wo man Kennlinien analog geradeziehen mußte.

Seit Jahren sind Mikrocontroller üblich, seit Jahren auch ADC's mit 
genügend Auflösung. Und darüber referiert wurde hier in diesem Forum 
auch schon genug.

Warum dann ZUM KUCKUCK NOCHMAL kommen dann immer noch solche altbackenen 
Untoten wieder hoch?

W.S.