Announcement: there is an English version of this forum on Hallo zusammen. Ich habe mir einen Datenlogger gebaut, der zurzeit nur 3 PT1000 Temperaturfühler auswertet. Nun möchte ich noch ein Standard 0-10V Drucktransmitter auswerten. Speziell diesen: http://de-de.wika.de/ac_1_de_de.WIKA Ich nutze einen Atmega328P und als Referenzspannung die Versorgungsspannung. Eigentlich würde ja ein Spannungsteiler reichen, aber ich war nicht sicher in wie weit der Controller diesen belastet und das Messergebnis verfälscht. Deshalb habe ich zusätzlich einen OPV geplant. 0-10V +--+ Vcc = ARef ca. 5.2V max. 1mA | | | | | | R1 | | | | | |------------|+\ | | >-+--- A/D | +----|-/ | R2 | | | +----R3---+ | | | R4 | | +-------+------------- AGND R1, R2, und R4 habe ich mit 10 kOhm ausgelegt. R3 habe ich mit 400 Ohm berechnet. Allerdings will ich für R3 einen 5 kOhm Trimmpoti zum Kalibrieren einbauen. Ich habe mit einer Excel-Tabelle einige Rechenbeispiele gemacht, und bin zu den Schluss gekommen das es so funktionieren sollte. Was mich daran eigentlich noch Stört ist die Tatsache, dass die Refernzspannung sich durch spätere Umbauten ändern kann und der OPV keinen Bezug dazu hat. Mit den Trimmer kann ich das zwar mit der Hand ausgleichen, aber mir wäre es lieber wenn man das "Automatisieren" könnte. Was denkt ihr, ist das so sinnvoll und wird es so funktionieren. Wie könnte man die Schaltung verbessern?
Treter_Peter schrieb: > Was mich daran eigentlich noch Stört ist die Tatsache, dass die > Refernzspannung sich durch spätere Umbauten ändern kann und der OPV > keinen Bezug dazu hat. Das ist egal, weil der OpAmp keine Referenzspannung braucht. Die beiden Referenzen, die übereinstimmenmüssen, sind in der 0-10V Quelle und deinem 0.5V uC. Bei R2=10k benötigt eigentlich kein uC-Eingang einen extra OpAmp. Und OpAmp müssen nicht verstärken, es reicht den OpAmp als Spannungsfolger zu schalten, wenn man schon meint einen zu brachen. Aber funktionieren wird es, wenn der OpAmp die vollen 5V liefern kann. Bei 5V Versorgung also ein guter Rail-To-Rail Typ ist, und kein LM358 oder gar uA741.
Ein normaler Spannungsteiler wird reichen, zweimal 5,6 .. 10kOhm in
Reihe an den 0..10V Ausgang des Drucktransmitters. am Knoten der beiden
Widerstände steht dann die halbe Eingansspannung an.
Eine Zenerdiode 5,1V parallel zum Analogeingang wäre auch nicht
verkehrt.
0..10V >--[10k]--*--[10k]--*--GND
| |
*--[<5V1|-*
|
*------------> 0..5V
MaWin schrieb: > Die beiden Referenzen, die übereinstimmenmüssen, sind in der 0-10V > Quelle und deinem 0.5V uC. Und genau das ist ja der Punkt. Die Refernzspannung habe ich im uController so eingestellt, das die Vcc Spannung als Refernzspannung genutzt wird. Diese kann nun mal schwanken. Bei den Temp. Sensoren spielt das keine Rolle, da sie mit der Aref-Spannug vom Controller versorgt werden. So gleicht sich das aus. Der 0-10V Sensor hat allerdings eine andere Versorgungsspannung. Das ist der Punkt dabei.
Treter_Peter schrieb: > MaWin schrieb: >> Die beiden Referenzen, die übereinstimmenmüssen, sind in der 0-10V >> Quelle und deinem 0.5V uC. > > Und genau das ist ja der Punkt. Die Refernzspannung habe ich im > uController so eingestellt, das die Vcc Spannung als Refernzspannung > genutzt wird. Na dann nimm doch einfach die interne Referenzspannung.
Klaus schrieb: > Na dann nimm doch einfach die interne Referenzspannung. Die liegt bei nur 1,1V. Da würde ich Probleme mit meinen 3 PT1000 Messschaltungen bekommen.
Treter_Peter schrieb: > Klaus schrieb: >> Na dann nimm doch einfach die interne Referenzspannung. > > Die liegt bei nur 1,1V. Da würde ich Probleme mit meinen 3 PT1000 > Messschaltungen bekommen. Was für Probleme meinst Du?
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pt1000.png
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Hier zum Verständnis mal die Messschaltung von einen der PT1000. Ich "Betreibe" die PT1000 mit ca. 5V, um einen möglichst großen Spannungsfall zu erreichen. Würde ich mit nur 1,1V arbeiten wäre der Spannungsfall entsprechend kleiner und die EMV-Einflüsse würden sich stärker auf das Messergebnis auswirken. Diese Schaltung ist bereits auch so im Einsatz und möchte ich auch nicht unbedingt verändern.
Treter_Peter schrieb: > Und genau das ist ja der Punkt. Die Refernzspannung habe ich im > uController so eingestellt, das die Vcc Spannung als Refernzspannung > genutzt wird. > Diese kann nun mal schwanken. Bei den Temp. Sensoren spielt das keine > Rolle, da sie mit der Aref-Spannug vom Controller versorgt werden. So > gleicht sich das aus. > > Der 0-10V Sensor hat allerdings eine andere Versorgungsspannung. Das ist > der Punkt dabei. Und der Sensor hat auch "schwankende" Genauigkeit, bis zu 2% Toleranz, Temperaturabhängigkeit, und mit dem Alter lässt seine "Sehkraft" auch nach.. Dann kommt es auch noch darauf an, wo dieser Sensor installiert wird. Durch Strömungen entstehen Druckschwankungen. Der Ausgangswert des Sensors wird wohl kaum "konstant" sein, sondern einige mV rauf und runter "zappeln". Dann kommt die Temperaturabhängigkeit des Controllerboards/Datenloggers ja auch noch dazu, wenn dieser nicht in einem auf konstanter Temperatur beheiztem Gehäuse aufgebaut ist.. Temperaturdrift der Operationsverstärkerschaltung betrachtet? Für einen automatischen Abgleich müsste dann die Vref mit einer weiteren Referenzspannung verglichen werden, und das Delta Vref wieder in die Meßwertkorrektur einfliessen. Und gibt es eine Referenzdruckmessung? Wie soll der Meßwert vom Sensor verifiziert werden? Das ist etwas anderes als die Temperaturmessung mit PT1000 - die Temperatur kann man mit einem anderen Messgerät einfach überprüfen. Ansonsten gibt es da doch auch noch Summierverstärker, da könnte man einen Teil der Vref direkt auf Messignal addieren.. Sorry wegen des vielen Textes - aber ich wollte nur sagen - Lohnt der Aufwand mit OPV wenn hinterher das Ergebnis genauso "schief" ist, wie mit einer einfachen Lösung.
Treter_Peter schrieb: > Hier zum Verständnis mal die Messschaltung von einen der PT1000. > > Ich "Betreibe" die PT1000 mit ca. 5V, um einen möglichst großen > Spannungsfall zu erreichen. Würde ich mit nur 1,1V arbeiten wäre der > Spannungsfall entsprechend kleiner und die EMV-Einflüsse würden sich > stärker auf das Messergebnis auswirken. > Diese Schaltung ist bereits auch so im Einsatz und möchte ich auch nicht > unbedingt verändern. "Ja wo fällt sie denn? Ja, wo fällt sie denn hin?" Frei nach Loriot. Offen gesagt, halte ich die Begründung für - ähem - problematisch. Aber gut. Deine Sache.
BirgerT schrieb: > Und gibt es eine Referenzdruckmessung? Wie soll der Meßwert vom Sensor > verifiziert werden? > Das ist etwas anderes als die Temperaturmessung mit PT1000 - die > Temperatur kann man mit einem anderen Messgerät einfach überprüfen. Ja es wird eine Refernzdruckmessung durchgeführt. Das der Drucksensor selbst Messwertschwankungen etc. hat ist schon klar. So super genau muss es auch nicht werden. Über dem Messbereich 0-50 Bar kann der Messwert ruhig um +/- 1 Bar schwanken. Bei der Temperaturmessung, spielt es keine große Rolle, wenn z.B. die Referenzspannung von 5,2V auf 5V fällt. Da diese ja auch über die Referenzspannung versorgt werden. Der Messwert steht im direktem Verhältnis zur Aref-Spannung. Bei der Druckmessung ist das bisher aber nicht so. Ich denke, dass wenn die Aref - Spannung während der Laufenden Messung so abfällt, sich die Messgenauigkeit zu sehr verschlechtert. Wie stark sich das tatsächlich auswirkt, sehe ich aber erst, wenn ich die Schaltung ergänzt habe. Deshalb wollte ich vorher wissen, ob es eine "einfache" Möglichkeit gibt, dem entgegen zu wirken.
Treter_Peter schrieb: > > Deshalb wollte ich vorher wissen, ob es eine "einfache" Möglichkeit > gibt, dem entgegen zu wirken. Noch einen Spindeltrimmer zwischen die Widerstände des Spannungsteilers, und den Mittenabgriff dann zum Analogeingang. Schaltung testen, ob sie den Anforderungen genügt (Automatischer Abgleich fehlt halt). Und wenn's dann nicht genügt, dann nochmal über die Referenzspannung nachdenken. Ob diese nicht separat von VCC erzeugt und an Aref angelegt wird. Und je nachdem wie die PT1000 mit dem Datenlogger verbunden sind: - Widerstand der Leitungslänge und Klemmenübergänge kompensiert? - Hier würden wir wohl auch eher von Wiederholgenauigkeit, als von absoluten Messwerten reden? >Was denkt ihr, ist das so sinnvoll und wird es so funktionieren. Wie >könnte man die Schaltung verbessern? Mein Gedanken: Der Aufwand lohnt nicht - es funktioniert besser, wenn da nicht soviele Bauteile verwendet werden. Soll mit dem Datenlogger ein Rückkühler überwacht werden? Oder eine Hydraulische Presse? Ändert sich der Druck wirklich zwischen 0 und 50 Bar oder ist der interessante Bereich vielleicht nur 20..40Bar (4..8V)? Wie soll der Drucksensor am System angeschlossen werden? Unter Datenlogger stelle ich mir ein Messgerät für die Langzeitbeobachtung vor, das mobil eingesetzt werden kann. Hin und wieder wünscht ein Kunde auch einen Meßkoffer, bei dem die Anschlüsse (Kupplungen) für die Druckmessungen in der Anlage fest installiert sind, und nur bei Bedarf das Messgerät angestöpselt wird..
Treter_Peter schrieb: > Hier zum Verständnis mal die Messschaltung von einen der PT1000. > > Ich "Betreibe" die PT1000 mit ca. 5V, um einen möglichst großen > Spannungsfall zu erreichen. Wenn du an einem Pt1000 5V anlegst (was die Schaltung nicht tut), dann hast du ganz andere Probleme als EMV, nämlich grob abweichende Messergebnisse durch Selbsterwärmung. Die Schaltung betreibt den Pt1000 allerdings mit Nennwert, also 300uA für 300mV Spannungsabfall bei 0 GradC, wenn man sie richtig auslegt. Das passt problemlos zu den 1.1V Referenzspannung aus ARef, mit dem OpAmp gepuffert. Im übrigen wäre es egal: Du kannst die Messung der 0-10V basierend auf der 1.1V VRef machen, und die Messung der Pt1000 mit 5V als VRef.
BirgerT schrieb: > Unter Datenlogger stelle ich mir ein Messgerät für die > Langzeitbeobachtung vor, das mobil eingesetzt werden kann. > Hin und wieder wünscht ein Kunde auch einen Meßkoffer, bei dem die > Anschlüsse (Kupplungen) für die Druckmessungen in der Anlage fest > installiert sind, und nur bei Bedarf das Messgerät angestöpselt wird.. ja so in etwa. Es dient zur Langzeitüberwachung von Wärmepumpem für den Hausgebrauch. Es ist Mobil und wird nur bei bedarf angestöpselt. Vor jeder Messung wird ein Offset-abgleich gemacht. Der "reele" Messwert spielt keine so große Rolle. Das Verhältnis der 3 Temperaturwert mit dem Druck lässt Rückschlüsse auf korrekte Funktion und Effizients der Anlage zu. Da sich diese Anlagen immer erst "Einlaufen" müssen, sind bei Änderungen die Auswirkungen nicht sofort Sichtbar. So kann man sein Laptop mit dem Gerät über Nacht hinstellen. Und sich am nächsten Tag anschauen, ob sie richtig gelaufen ist. Danke für die Hilfe. Ich werde den OPV weglassen und die Schaltung nur als Spannungsteiler, mit nem zusätzlichen Poti als Vor-Trimmer, aufbauen. Den Offsetabgleich mach ich dann über die Diagnosesoftware.
Treter_Peter schrieb: > ja so in etwa. Es dient zur Langzeitüberwachung von Wärmepumpem für den > Hausgebrauch. Es ist Mobil und wird nur bei bedarf angestöpselt. : > Da sich diese Anlagen immer erst "Einlaufen" müssen, sind bei Änderungen > die Auswirkungen nicht sofort Sichtbar. Hah - jetzt wird's interessant, weil - uns macht ein Kunde die Hölle heiß, weil die in 2013 installierte WP anstelle der in der Funktionsbeschreibung aufgeführten Rückgewinnungszahl 3,5 in 2014 nur 3,4 erreicht hat. Ist das "Einlaufen" automatisch/normal, oder ist damit "Feintuning" an der Maschine gemeint? > Danke für die Hilfe. Ich werde den OPV weglassen und die Schaltung nur > als Spannungsteiler, mit nem zusätzlichen Poti als Vor-Trimmer, > aufbauen. > > Den Offsetabgleich mach ich dann über die Diagnosesoftware. Ich denke, dass dann der Trimmer auch entfallen könnte.
Mit der Wärmepumpentechnik ist das so ne Sache. Mit "Einlaufen" meine ich nur, das wenn du z.B. die Kältemittelmenge veränderst, oder die Einspritzung in den Verdampfer, dann dauert es ne Weile bis man die volle Veränderung sieht. Kurzeit kann es gut sein, aber nach einigen Stunden kann sich die Situation wieder verschlechtern. Ich habe 4 Jahre in den Bereich gearbeitet und weiß, das die Anlagen ziemlich genau ausgelegt sein müssen und man Wissen und Erfahrung braucht um zu erkennen, ob eine Anlage gut läuft oder nicht. Leider fehlt das bei den meisten Heizungsbauern. Sie kaufen fertige Anlagen, bauen die ein haben aber im Grunde nicht wirklich Ahnung vom Kältekreislauf. Dabei muss gerade der sehr genau abgestimmt sein, um optimale Leistung zu erzielen.
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