Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Widerstand Abweichung (Messung in Schaltung)


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von Peter H. (peter_hilleb)


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Ich experimentiere schon eine Weile mit ADC's und verstehe je mehr ich 
mache immer weniger....

Ich habe einen Kohleschicht- Widerstand den ich mit dem Multimeter auf 
2163 Ohm messe.

Wenn ich ihn in der Schaltung habe sieht es so aus:

    |
    |   -> U gemessen 1,550V
    -
   | |
   | |
    -
    |  -> U gemessen 0,935V

Der gemessene Strom ist 0,28mA. Wenn ich nun also das Ohmsche Gesetz 
anwende:
R=U/I (1,550-0,935)/0,00028 = 2196 Ohm

Mein ADC sagt es wären 2176,5 Ohm Aufgebaut wie hier:
Beitrag "ADC, Ratiometrische Widerstandsmessung"

Woher kommt die Differenz?

Danke für die Hilfe!

: Bearbeitet durch User
von Klaus R. (klara)


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Peter H. schrieb:
> Beitrag "ADC, Ratiometrische Widerstandsmessung"

Hast Du keinen Link dazu?

von HildeK (Gast)


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Peter H. schrieb:
> Woher kommt die Differenz?

Wie genau sind deine Meßgeräte?
Wie genau ist der Widerstand?
Ist der Strom noch der selbe, wenn du das Amperemeter entfernst? Tja, 
wie feststellen ....
Ist der Strom noch der selbe, wenn du das Voltmeter abklemmst?
Wie genau ist die Referenz deines ADC?

Das sind doch gerade mal ±0,75% Ablage ....

von m.n. (Gast)


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Peter H. schrieb:
> Woher kommt die Differenz?

Durch fehlende Rundung. Dieser 5% - 10% Widerstand kann mit 2k2 
angegeben werden. Das schaffen ja alle Messverfahren.

von Klaus R. (klara)


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Klaus R. schrieb:
> Peter H. schrieb:
>> Beitrag "ADC, Ratiometrische Widerstandsmessung"
>
> Hast Du keinen Link dazu?

Aha, Beitrag gefunden.
Beitrag "ADC, Ratiometrische Widerstandsmessung"

Und welche Schaltung ist es denn? Die ersten Schaltung ist ja ziemlich 
wild und wurde auch bemängelt.

Und wie HildeK zuvor festellte, es sind ja nur 0,75% Abweichung. Setze 
mal eine Fehlerrechnung auf und berücksichtige auch die Auflösung Deines 
ADC.

mfg Klaus

von Peter H. (peter_hilleb)


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Der Link ist:

Beitrag "ADC, Ratiometrische Widerstandsmessung"

Der Widerstand ist ein 5% Widerstand. Ist ein ungenauer, aber wenn man 
den zuvor außerhalb der Schaltung misst hat die Toleranz doch keinen 
Einfluss mehr oder?

Ob und wie sich der Strom ändern wenn ich das Multimeter entferne kann 
ich nicht sagen...

Mein Multimeter ist eines aus der 50€ Klasse vom Uni-T

von Peter H. (peter_hilleb)


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> Und welche Schaltung ist es denn? Die ersten Schaltung ist ja ziemlich
> wild und wurde auch bemängelt.

Es ist die ganz unten von Michael Bertrandt vorgeschlagene.

Wie würde denn so eine Fehlerrechnung aussehen?

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


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Peter H. schrieb:

> R=U/I (1,550-0,935)/0,00028 = 2196 Ohm
>
> Mein ADC sagt es wären 2176,5 Ohm Aufgebaut wie hier:
> Beitrag "ADC, Ratiometrische Widerstandsmessung"
>
> Woher kommt die Differenz?

Um das zu klären, müsstest Du eine komplette Fehlerrechnung
machen; das kann aus der Ferne niemand sagen.

Erster Kandidat für die Unterschiede wären die jeweiligen
Referenzspannungen bzw. -widerstände; zweiter Kandidat
die Innenwiderstände der Messgeräte. 1% Abweichung kommt
bei Standard-Teilen ganz schnell zusammen.

von Achim S. (Gast)


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Peter H. schrieb:
> Mein Multimeter ist eines aus der 50€ Klasse vom Uni-T

Und, hat es auch eine Typbezeichnung oder eine Bedienungsanleitung?

Nehmen wir mal an, es wäre dieses Uni-T Multimeter:

https://drive.google.com/file/d/1kp20aYvfkN_8y97FkwoKbXEAtyvSfJi6/view

Dann müsstest du bei der Strommessung mit folgendem Spannungsabfall am 
Multimeter rechnen (siehe S. 10):
280mV, wenn du im 400µA-Bereich misst
28mV, wenn du im 4mA Bereich misst
2,8mV, wenn du im 40mA-Bereich misst

Ein größerer Messbereich käme nicht in Frage, weil du den Wert bis auf 
10µA Auflösung angegeben hast.

Damit (bzw. mit den entsprechenden Daten aus dem Handbuch deines 
Multimeters) kannst du dir deinen Rückwirkungsfehler ausrechnen.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Peter H. schrieb:
> Mein Multimeter ist eines aus der 50€ Klasse vom Uni-T

Und auch dazu sollte es ein Datenblatt/Handbuch geben, in dem der 
Eingangswiderstand beschrieben wird.

Du hast drei gemessen Werte. Jetzt fehlt noch der Sollwert (2K2?).

bei +/- 5% darf sich dein Wert zwischen 2090 und 2310 Ohm bewegen.
Also sind deine Messwerte OK.

von Peter H. (peter_hilleb)


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Es ist ein UT139C Multimeter

Ist es denn normal, dass wenn ich einen Widerstand außerhalb einer 
Schaltung messe und dann noch mal in der Schaltung den Spannungsabfall 
und Strom messe eine Abweichung habe?

von Peter H. (peter_hilleb)


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Die Werte sind schon ganz ok,

Aber wenn ich versuche über den Widerstand des PT1000 auf die Temperatur 
zu schließen sollten sie halt so genau wie möglich sein.

Ich versuche die Genauigkeit meiner Schaltung zu testen, indem ich die 
hier rumliegenden Widerstände verwende.

So nehme ich z.B. einen der ca 1kOhm hat lass den ADC eine Weile messen 
und schaue dann wie nahe ich dem gemessenen Wert komme. Aber da bin ich 
immer daneben...

bei 997 MM -> ADC 1001 Abweichung 4Ohm
bei 1497 MM -> ADC 1515,4 Abweichung 18,4

Ich weiß nicht wie ich das einigermaßen testen kann...

von Klaus R. (klara)


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Peter H. schrieb:
>> Und welche Schaltung ist es denn? Die ersten Schaltung ist ja ziemlich
>> wild und wurde auch bemängelt.
>
> Es ist die ganz unten von Michael Bertrandt vorgeschlagene.
>
> Wie würde denn so eine Fehlerrechnung aussehen?


Der RRef ist also ein Kohleschicht- Widerstand den Du mit 2163 Ohm 
ausgessen hast. Klar, die 5% Toleranz zählen nicht mehr, sondern nur 
Dein Meßgerät. Die Toleranz dieser Messung in dem Meßbereich kannst Du 
dem Datenblatt entnehmen.

Ein ein Kohleschicht- Widerstand ist als Referenzwiderstand, gerade für 
Temperaturmessungen nicht gerade ideal. Laut Reichelt-Datenblatt haben 
die unter 100k einen Temperaturkoeffizienten von +/-350 ppm/°C. Das ist 
ziemlich mieß.
http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/B400/1_4W%23YAG.pdf

Dann mist Du VRef mit Deinem Meßgerät. Und wieder, die Toleranz dieser 
Messung in dem Meßbereich kannst Du dem Datenblatt entnehmen.

Ebenso den Wert für Vin+.

Die Toleranzen kannst Du addieren. Wohlmöglich quadratisch addieren, 
dann käme man besser bei weg. Sollte man mal googeln.
mfg klaus

von Peter H. (peter_hilleb)


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Die Genauigkeit des Messgeräts habe ich so noch nie eingerechnet.
Aber natürlich bestimmt es die Widerstand nicht ganz genau...

Was mich ein wenig verdutzt ist z.B. folgendes:

Im Bastelraum hat es z.Z. laut Thermomter 20°C (so genau es halt auch 
sein mag...)

Ich messe meinen 1. Pt1000
Laut ADC 1079,22 -> 20,4°C Ok

Messe ich mit meinem 2. Pt1000
Laut ADC 1083,9 -> 21,6°C

Es verunsichert mich halt dass es sich so verhält

von Achim S. (Gast)


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Peter H. schrieb:
> Ist es denn normal, dass wenn ich einen Widerstand außerhalb einer
> Schaltung messe und dann noch mal in der Schaltung den Spannungsabfall
> und Strom messe eine Abweichung habe?

Ja, weil deine Messung auf das Messobjekt rückwirkt (also den 
eigentlichen Messwert verfälscht). Der Effekt ist mit normeln 
Multimetern besonders bei der Messung kleiner Ströme zu bemerken.

Peter H. schrieb:
> Es ist ein UT139C Multimeter

Wow, die schaffen es tatsächlich, keine Angabe zum Innenwiderstand bei 
der Strommessung ins Datenblatt zu drucken. (Oder er ist so gut 
versteckt, dass nur ich ihn nicht finde).

Geh mal davon aus, dass er in der selben Größenordnung liegt wie bei dem 
UT125, das ich oben verlinkt hatte. Also 1kOhm im kleinsten Messbereich, 
100Ohm im zweitkleinsten Messbereich, 10Ohm im drittkleinsten 
Messbereich, ... Dieser "Zusatzwiderstand" liegt bei deiner Strommessung 
in Serie und reduziert den Strom.

Peter H. schrieb:
> Der gemessene Strom ist 0,28mA.

Waren das alle angezeigten Stellen? Dann hast du im 60mA-Bereich 
gemessen, und die Fehlergrenze des Messgeräts sind ~20µA. Wenn du den 
Strom nur auf 20µA/280µA=7% genau bestimmst, dann wird die Fehlergrenze 
für den Widerstand, den du aus dem Strom berechnest, natürlich ebenfalls 
mindestens 7% betragen.

von Klaus R. (klara)


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Peter H. schrieb:
> Ich messe meinen 1. Pt1000
> Laut ADC 1079,22 -> 20,4°C Ok
>
> Messe ich mit meinem 2. Pt1000
> Laut ADC 1083,9 -> 21,6°C

Der Unterschied beträgt gerade das 1,0043 fache.

Wie hoch löst Dein ADC auf?
Wieviel Bit?
Meßbereich des ADC?

https://www.mouser.com/ds/2/268/21950D-51463.pdf
Also am ADC sollte es nicht liegen. Der Offset Fehler liegt zudem 
typisch bei +/-3µV. Müßte OK sein. Es ist wohl eher Deine Strommessung. 
Die brauchst Du nicht wenn Du Über die Widerstände die Spannung mißt.

Eine Berechnung.
Der PT1000 hat ca. 3,9 Ohm je °C Widerstangsänderung.
Der Offset Fehler liegt beim ADC typisch bei +/-3µV.
Der Meßstrom beträgt 280µA.

Der Offset würde 3µV / 280µA = 10,7 mOhm bedeuten.
10,7 mOhm / 3,9 Ohm/°C = 2,75 m°C

Der Offset ist ohne Belang.

Du hast erwähnt das Du zwei PT1000 vergleichst. Welche Genauigkeit haben 
die? Ich hate mir zuletzt immer die Klasse 1/3 B ausgewählt.

Toleranzklassen.
https://www.heraeus.com/media/media/group/doc_group/products_1/hst/Heraeus_Sensorbroschuere_2017_Web.pdf
mfg Klaus

: Bearbeitet durch User
von Harry (Gast)


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Du könntest dir z.B. bei Reichelt ein paar 0.1%ige Widerstände als 
Referenz bestellen. ADCs sind nicht immer genau und nicht immer linear. 
Mit was misst du denn da?

von Peter H. (peter_hilleb)


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> Mit was misst du denn da?

Also einmal mit dem Multimeter, das andere mal mit dem ADC (MSP3551)

Auflösung hat der 22 bit, effektiv 21 bit

Einen der beiden PT1000 kann ich nicht genau zuordnen den habe ich von 
einem Bekannten bekommen.

Der Andere ist ein Klasse B. Da steht noch 0,3% 350ppm/°C

Hat jemand einen Vorschlag wie ich die Temperatur auf plausibilität 
prüfen kann? Wasser und Thermometer? Geht noch was anderes, nur einer 
von meinen 2 PT's ist vergossen so dass ich ihn in Wasser tauchen 
kann...

Lötkolben auf 100° heizen und dranhalten ;-) da wird die angegebene 
Gradzahl aber auch nicht wirklich genau sein ;-)

Beitrag #5364056 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Klaus R. (klara)


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Peter H. schrieb:
> Ich experimentiere schon eine Weile mit ADC's und verstehe je mehr ich
> mache immer weniger....

Im Prinzip hatte ich vor einigen Jahren auch dieses Problem. Meine 
Meßgeräte waren sogar genauer als Deine. Trotzdem war die Unsicherheit 
gegeben.

Meine Lösung:
https://www.conrad.de/de/dreileiteranschluss-messumformer-modul-b-b-thermo-technik-pt-mod-10v-t1-30-bis-70-c-502152.html

Ein präziser Meßumformer der -30°C bis +70°C in 0V bis 10V umwandelt.

Dazu diese PT1000 der Genaigkeitsklasse 1/3 B (F0.10).
https://www.conrad.de/de/pt1000-platin-temperatursensor-heraeus-w-eyk-6-40-bis-500-c-172430.html

Das ist mein Meßgerät. Damit gleiche ich gewissermaßen die schon relativ 
genauen Typen im 4-5€ Segment ab. Ich versuche dabei immer die beste 
Genauigkeitsklasse für meinen Temperaturbereich einzusetzen. Darauf 
sollte man schon achten.
mfg Klaus

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