Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Simulation eines PT1000 Temperatursensor mittels digitalem Poti


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von Hendrixon (Gast)


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Hallo Allerseits,

Für eine HiL Anwendung muss ich einem Heizungsregler eine sich ändernde 
Temperatur "vortäuschen", die in der Realität mit einem PT1000 Sensor 
gemessen wird, d.h. ich benötige einen steuerbaren Widerstand, dessen 
Widerstand mittels eines 0...10V Signals (aufgrund der vorhandenen 
Mestechnik)  vorgegeben werden soll. Da ich kein Elektrotechniker bin, 
wollte ich mal allgemein fragen, wie ihr das machen würdet?? Meine 
bisherige Idee ist wie folgt:

1. AD-Wandler, 8 oder 16 Bit, der das analoge Steuersignal (0...10V) in 
ein digitales wandelt
2. Digitaler Poti, der mit AD Wandler über i2c kommuniziert und 
entsprechend des digitalen Steuersignals einen Widerstand einstellt.

Das Problem: So wie ich das gelesen habe bräuchte ich noch einen 
Microcontroller als i2c Master. Zudem müsste ich dann auch diesen 
programmieren und evtl. auch andere Komponenten (bspw. Den ADC) . Genau 
das will ich aus Zeitgründen vermeiden, gibt es hier irgendwie eine 
einfache (d.h. für den Nicht-Elektrotechiker) "Out of the box" Lösung?

Vielen Dank
Hendrixon

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Im Prinzip ja, aber du hast dann noch ein Potentialproblem. So ein Poti 
ist kein von der restlichen Welt (=Ansteuerelektronik) isolierter 
Widerstand wie es ein PTxxx ist. Kann gut gehen, muss aber aber nicht.
Ohne Risiko: ein Widerstandsnetzwerk mit Reed-Relais und 
R2R-Verschaltung. Hat natürlich auch Grenzen (Kontaktwiderstände, 
Toleranzen der Widerstände).

Wenn du weisst, in welcher Schaltung der originale PT ausgewertet wird, 
gibts wahrscheinlich Möglichkeiten direkt durch ein Spannungs- oder 
Stromsignal zu koppeln.

von Steffen I. (echo)


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: Bearbeitet durch User
von Nikolaus S. (Firma: Golden Delicious Computers) (hns)


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Ich finde das Thema interessant und habe das hier gefunden:

https://www.elv.de/elv-elektronische-widerstandsdekade-ewd100-bausatz.html

Das Teil hat auch ein PC-Interface (USB oder RS232 habe ich nicht 
gefunden).

Kann anscheinend sogar bei einem PT die Temperatur in einen 
Widerstandswert umrechnen.

Ob es was taugt weiß ich nicht. Wobei ein Beitrag im dortigen "Forum" 
ein auf paar Problemmöglichkeiten (z.B. Potenzialtrennung) hinweist.

Sonst zeigt Google unter "elektronische Widerstandsdekade" noch einige 
Profigeräte.

von Hendrixon (Gast)


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Okay. Viele Dank erstmal. Ich muss mir das alles anschauen.

@Steffen: Zur Info, über die Auswertung des Pt1000 ist mir nichts 
bekannt, da der Heizungsegler eine Blackbox ist....

von Klaus R. (klara)


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Hendrixon schrieb:
> HiL Anwendung

Jau, jetzt nach dem ich gegooglelt habe weiß ich auch was Du mit Hil so 
ungefähr meinst.

Wie fängt es denn an? Hast Du einen Temperaturgang der in °C vorgegeben 
ist oder wird der tatsächlich gemessen?

> d.h. ich benötige einen steuerbaren Widerstand, dessen
Widerstand mittels eines 0...10V Signals (aufgrund der vorhandenen
Mestechnik)  vorgegeben werden soll.

Soll also nur ein Widerstand entsprechend des vorgegeben 
Temperaturwertes entsprechend eines Widerstandwertes eines PT1000 
eingestellt werden?

Also der PT1000 ist nicht linear aber dessen Widerstandsverlauf läßt 
sich genau berechnen. Es gibt auch Tabellen da kann man mit z.B. 100 
Werten leicht Zwischenwerte interpolieren.

So hättest Du schon eine Umsetzung von °C in Widerstandswert eines 
PT1000.

Soll jetzt noch ein Strom oder eine Spannung erzeugt werden?
mfg Klaus

: Bearbeitet durch User
von Hendrixon (Gast)


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Hallo Klaus,

Die Temperatur in Grad (was eigentlich unwichtig ist) die ich 
vortäuschen möchte, berechne ich innerhalb einer Simulation. Dann rechne 
ich diese softwareseitig in ein 0..10V Steuergrösse um und sethe damit 
meine  analogen Ausgang die Spannung.  Die Temperatur bzw. das 
Steuersignal ändert sich mit der Zeit, sonst könnte ich einen 
Festwiderstand nehmen. Es soll kein Strom oder eine Spannung erzeugt 
werden, sondern ein Widerstand.


@Steffen, danke für den Link, so was in der Art habe ich mir 
vorgestellt, sogar zur Hutschienenmontasche....wow

von Jens (Gast)


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Hallo,
noch eine Idee: Der PT1000 würde vom Regler vermutlich mit Konstantstrom 
oder Konstantspannung betrieben werden, der jeweils andere Wert 
(Spannung bei Konstantstrom, Strom bei Konstantspannung) wird dann 
gemessen.
Also mal messen, wie das hier gelöst ist, und dann per OP eine regelbare 
U- oder I-Quelle realisieren, kann dann auch ohne uC direkt aus den 
0-10V gesteuert werden. Klappt natürlich nur, wenn keine 
Potentialtrennung dazwischenfunkt.
Grüße
Jens

von Wolfgang (Gast)


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Jens schrieb:
> noch eine Idee: Der PT1000 würde vom Regler vermutlich mit Konstantstrom
> oder Konstantspannung betrieben werden, der jeweils andere Wert
> (Spannung bei Konstantstrom, Strom bei Konstantspannung) wird dann
> gemessen.

Vermutlich kann es genauso gut vorkommen, dass der Pt1000 in einer 
Brückenschaltung betrieben wird - nix Konstantspannung oder -strom.

von Klaus R. (klara)


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Hendrixon schrieb:
> Es soll kein Strom oder eine Spannung erzeugt
> werden, sondern ein Widerstand.

Einen Widerstandsverlauf eines PT1000 mit einem Digitalpotentiometer zu 
entwickeln wird schon eine echte Herausforderung sein.

Hier habe ich das Datenblatt einer Typreihe bei der der Widerstand bei 
2,5 K anfängt. Die haben hier 256 Taps. Das wäre für einen PT1000 schon 
ziemlich grob.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad5170.pdf

Welcher Temperaturbereich soll denn abgedeckt werden? Wie genau muß 
aufgelöst werden?

Hinzu kommt noch, diese Digitalpotentiometer arbeiten bei 5,5 V. Je 
nachdem was Du am Meßeingang für ein Potential hast müßte die 
Spannungsversorgung des Digitalpotentiometers auf dieses Niveau 
angehoben werden. Aber stabil!

Deswegen meine Frage nach Spannung und Strom. Wie Jens es schon sagte, 
durch den PT1000 fließt ein Strom und es wird vom Meßeingang eine 
Spannung gemessen.

Das ist noch nicht alles. Wie wird denn gemessen?
https://blog.wika.de/know-how/pt100-in-2-3-oder-4-leiter-schaltung/

Und jetzt Du.
mfg Klaus

von Achim S. (Gast)


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Hendrixon schrieb:
> Dann rechne
> ich diese softwareseitig in ein 0..10V Steuergrösse um und sethe damit
> meine  analogen Ausgang die Spannung.  Die Temperatur bzw. das
> Steuersignal ändert sich mit der Zeit, sonst könnte ich einen
> Festwiderstand nehmen. Es soll kein Strom oder eine Spannung erzeugt
> werden, sondern ein Widerstand.

Welchen Temperatur (oder Widerstands)-Bereich willst du mit deiner 
Simulation denn abdecken? Digitalpotis bekommst du nicht mit ganz 
kleinen Widerstandswerten. Wenn du das Poti nur um eine Stufe änderst 
entspricht das schon einem signifikanten Temperatursprung. (Viel besser 
als 1° wird deine Auflösung kaum werden.)

Auch der Wiper-Resistance kann dir Probleme machen (also der 
Längswiderstand des verschiebbaren Abgriffs). Der kann weit streuen und 
liegt typisch in der Gegend von 50-100 Ohm, was beim Pt1000 schon einen 
Temperaturunterschied von >10° entspräche - den musst du zumindest 
ausmessen und in der Ansteuerung berücksichtigen.

von MaWin (Gast)


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Hendrixon schrieb:
> So wie ich das gelesen habe bräuchte ich noch einen Microcontroller als
> i2c Master.

Ja.

Klaus R. schrieb:
> Hier habe ich das Datenblatt einer Typreihe bei der der Widerstand bei
> 2,5 K anfängt. Die haben hier 256 Taps. Das wäre für einen PT1000 schon
> ziemlich grob

Kluge Leute nehmen einen 980 Ohm Festwiderstand und schalten dem ein 100 
Ohm Digitalpoti in Reihe. Klug muss man aber nicht sein, dann darf man 
sich aber auch nicht über mangelnde Lösungen beklagen.

von Hendrixon (Gast)


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Hallo,

Ich hätte mir einen Vorwiderstand eingebaut sowie den 
schleiferwiderstand beachtet. Bezüglich der Schrittweite, kam mir die 
Idee, mehrer DigiPotis parallel zu schalten, sodass ich eine feinere 
Schrittweite habe, der Vorwiderstand hat nach meiner Ansicht nichts mit 
der Schrittweite zu tun (@ Mawin). Bei dem Temperaturbereich habe ich 
-22 Grad bis +22Grad, was natürlich die Wahl des Vorwiderstands 
beeinflusst.

Momentan bin ich für die Lösung von Steffen, wenn jemand noch einen 
anderen Anbieter, ich bin interessiert.

Danke.
Hendrixon

von Klaus R. (klara)


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MaWin schrieb:
> Kluge Leute nehmen einen 980 Ohm Festwiderstand und schalten dem ein 100
> Ohm Digitalpoti in Reihe. Klug muss man aber nicht sein, dann darf man
> sich aber auch nicht über mangelnde Lösungen beklagen.

100 Ohm Digitalpoties sind mir noch nicht über den Weg gelaufen. Vor ein 
paar Wochen habe ich mich nach Analogschaltern umgeschaut. Es war schon 
schwierig Schalter mit 1 Ohm ON-state resistance zu finden. Dieser 
konnte dann auch max. 1,5 Ohm haben. Für meine Anfoderungen genügt dies, 
es kam mir hier auch auf  eine geringe Kapazität an. Dieser hatte nur 1 
pf.

Wie ELV das macht weiß ich leider nicht. Das ist nicht weit von Elektor 
entfernt, sprich, die Schaltung muß man zuvor genau untersuchen.

Steffen I. schrieb:
> Auf die schnelle habe ich folgendes gefunden:
> 
https://labor-automatyka.pl/gb/simulator-of-resistance-potentiometer-thermocouple-sensor-eg-pt100/119-symulator-r.html

Dieser Link scheint wohl seriöser zu sein. Man hat hier eine 
Potentialtrennung. Ich vermute hier nutzt man einen MOSFET als 
regelbaren Widerstand bei dem durch Spannungs- und Strommessung der 
Widerstand nachgeregelt wird. Da steckt schon einges an 
Entwicklungsaufwand dahinter.
mfg Klaus

: Bearbeitet durch User
von Klaus R. (klara)


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Hendrixon schrieb:
> Momentan bin ich für die Lösung von Steffen, wenn jemand noch einen
> anderen Anbieter, ich bin interessiert.

Ich denke auch das dies zur Zeit die beste Lösung ist. Man spricht hier 
zwar von einem PT100 aber es kommt ja nur auf die Vorwiderstände an um 
in den Wertebereich des PT1000 für +/- 22°C zu kommen.

mfg Klaus

von Hendrixon (Gast)


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So wie ich das lese, können die Teile von 30ohm bis 30kohm....also kann 
ich PT100, PT1000 und sogar NTCs vortäuschen. Mal schauen, wie genau die 
sind. Wenn ich sie getestet habe, melde ich mich mit Infos.

Vielen Dank an alle für eure Hilfe
Hendrixon

von Achim S. (Gast)


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Klaus R. schrieb:
> 100 Ohm Digitalpoties sind mir noch nicht über den Weg gelaufen.

Mag sein, dass es irgendwo auf der Welt welche gibt. Aber zumindest bei 
Digikey, Mouser und Farnell finde ich keine unter 1 kOhm.

Hendrixon schrieb:
> Bezüglich der Schrittweite, kam mir die
> Idee, mehrer DigiPotis parallel zu schalten, sodass ich eine feinere
> Schrittweite habe

Geht im Prinzip. Aber die Toleranzen der Teile sind groß und die 
Temperaturdrifts auch nicht ganz gering. Du wirst lange rumkalibrieren 
müssen, bis du eine brauchbare Kennlinie hinkriegst, und die kann dir 
dann mit der Temperatur (der Digitpotis) davonlaufen.

Von daher wäre das von Steffen vorgeschlagene Teil wirklich sinnvoll: 
von seiner Papierform her müsstest du für eine Eigenentwicklung 
vergleichbarer Genauigkeit wesentlich mehr ausgeben.

von Jacko (Gast)


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Wenn es einfach und universell einsetzbar sein soll,
also potentialfrei, rückwirkungsfrei und unabhängig von RDS_On
etc. würde ich da nicht viel Zeit mit I2C und Optokoppler
verschwenden, sondern mir aus der PT1000-Tabelle ein paar
interessante Widerstandswerte für den gewünschten Temperatur-
bereich raussuchen.

Für diese Widerstandswerte suchst du dir die naheliegenden 1%, oder
auch 0,1% Metallfilmwiderstände raus und verschaltest die mit einem 
Drehschalter mit 4...16 Positionen.

Das baust du dir für
- Raumtemperatur
- Außentemperatur
- Rauchgastemperatur
- Vorlauftemperatur
- noch was?

Und wenn es UNBEDINGT ohne Handeingriff laufen soll, gibt es noch
Kleinrelais statt des Drehschalters, die du leicht über die
passenden Treiber von PC, oder µC ansteuern kannst.

von m.n. (Gast)


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Hendrixon schrieb:
> Mal schauen, wie genau die
> sind. Wenn ich sie getestet habe, melde ich mich mit Infos.

Mach das mal, denn die Teile scheinen genau für Deinen Bedarf 
zugeschnitten zu sein. Der Preis ist auch völlig in Ordnung.

Auf der anderen Seite gehe ich bei einer Heizungsregelung von einem max. 
Temperaturbereich 0 - 100 °C aus, oder etwas eingeschränkter von 20 - 80 
°C.
Um Geräte zu überprüfen würden diskrete Temperaturwerte von 20, 30, 40, 
50, 60, 70, 75 und 80 °C wohl reichen, die man mit Relais und 0,1% 
Festwiderständen hinreichend genau vorgeben kann.

von EFried (Gast)


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Wie is es ausgegangen?
Mit einem Servo welcher über PWM angesteuert wird wäre es möglich einen 
500 Ohm  Trimmer (Poti) zu drehen. Da hat es keine elektrische 
Verbindung.

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