Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik P100 und 0-10V Analog am MCP3428


von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Hi,

Wenn ich am obigen Chip PT100er anschließen möchte UND aber auch eine 
0-10V Spannung messen möchte, welchen Beschaltungstypen verwende ich da?
(http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/22226a.pdf S33)

Meine Frage bezieht sich hier auf COM == GND.

Also ich würde beim PT100 erwarten, dass ich VDD von meiner Platine zur 
Verfügung stelle und einen fixen Widerstand auf die Platine bringe.

Und beim 0-10V Eingang würde ich erwarten, dass die 10V von extern 
kommen und ein eigenen COM haben (So wie beim Drucksensor im Bild) oben. 
Oder macht man so etwas nicht?

On Top würde ich gerne wissen, ob man diese analogen Schaltungen 
irgendwie gegen Verpolung sichern kann?

LG

von Franko P. (sgssn)


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Hi
Schaltung für PT100 ist ja abgebildet. Dabei wird am CHx+ gemessen, CHx- 
liegt dann auf Gnd. Zum Messen der 0..10Volt, machst du das genauso. 
(Nur dass du nen Spannungseiler brauchst)
Gruß

von Wolfgang (Gast)


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D a v i d K. schrieb:
> On Top würde ich gerne wissen, ob man diese analogen Schaltungen
> irgendwie gegen Verpolung sichern kann?

Eine Möglichkeit ist ein verpolungssicherer Steckverbinder.

> ein eigenen COM

Was soll das sein?
"eigenen" und "com(mon)" schließt sich irgendwie aus.

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Franko P. schrieb:
> Hi
> Schaltung für PT100 ist ja abgebildet. Dabei wird am CHx+ gemessen, CHx-
> liegt dann auf Gnd. Zum Messen der 0..10Volt, machst du das genauso.
> (Nur dass du nen Spannungseiler brauchst)
> Gruß

Ich sehe es noch nicht. Mein PT100 ist ein klassischer Zweidraht. Wie 
bringe ich diese 4er-Widerstands-Kaskade ins Spiel, wenn ich an CHx- GND 
anlegen soll?

von Franko P. (sgssn)


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Hi
dein ADC hat Differenzeingänge. Die musst du nicht nutzen, wenn du sie 
nicht brauchst. In deinem Beispiel-Schaltplan ist doch schon ein 
Temperatursensor dargestellt. Der nutzt auch keinen Differenzeingang.
Gruß

von georg (Gast)


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D a v i d K. schrieb:
> wenn ich an CHx- GND
> anlegen soll?

Wer sagt denn dass du das sollst?

Georg

von Ralph S. (jjflash)


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Nur mal so:

Ein PT100 ist im Sinne deines Schaltplans KEIN Thermistor!

Warum nicht?

Ein PT100 hat, je nach Kategorie, eine fast lineare Kennlinie (und 
deshalb werden PT100 und PT1000 auch gerne in der Messtechnik 
verwendet).

Wenn du einen PT100 über einen Vorwiderstand betreibst, zerstörst du die 
schöne lineare Kennline dadurch, dass mit Änderung der Temperatur sich 
auch der Gesamtwiderstand des Spannungsteilers aus PT100 und 
Vorwiderstand ändert. Bei meinen Konstruktionen mit PT100 habe ich daher 
eine Konstantstromquelle und keinen Vorwiderstand verwendet.

Für PT100 gibt es einen maximalen Strom (je nach Bauform) der durch ihn 
fließen darf ohne dass dieser sich selbst durch die da entstehende 
Leistung erwärmt und somit praktisch zu Heizung wird und damit auch den 
Messwert verfälscht.

Dieser Strom ist sehr klein und somit auch die Spannungsänderung am 
PT100, deshalb ist es sehr sinnig, einen PT100 NICHT direkt an einen ADC 
anzuschließen, sondern hierfür einen geeigneten Verstärker zu verwenden.

Eine sehr einfache Lösung wäre bspw. den PT100 im Gegenkopplungszweig 
eines nichtinvertierenden Verstärkers zu betreiben (weil der Strom im 
Gegenkopplungszweig konstant ist) und den Eingang dieses Verstärkers 
durch eine Konstantspannungsquelle zu speisen.

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Ralph S. schrieb:
> Nur mal so:
>
> Eine sehr einfache Lösung wäre bspw. den PT100 im Gegenkopplungszweig
> eines nichtinvertierenden Verstärkers zu betreiben (weil der Strom im
> Gegenkopplungszweig konstant ist) und den Eingang dieses Verstärkers
> durch eine Konstantspannungsquelle zu speisen.

Meine Eingangsspannung wird 24V (Max 36V) sein:
Dann gehe ich relativ schnell mit 2x LMR33630B auf 5V(2A) für µC und 
diverses und 10V(200mA) für ein analoges Signal (DA-Wandler)

Analog dazu, der hier bescchriebene DA-Wandler, welcher in der Lage sein 
sollte das analoge Ausgangssignal halbwegs korrekt wieder einzulesen und 
2-3 PT100 auf 1 Grad genau im üblichen indoor Temperaturbereich EU zu 
messen.


Wäre es möglich mir hier ein paar konkrete Beispiele zu zeigen?
(Mein E-Wissen ist auf Schulniveau und ich kann in meinen Posts immer 
nur betonen, dass ich bemüht bin dies zu verbessern. Ich hoffe daher auf 
prägnante Infos und keine Grundlagenwälzer bei denen ich 2020 noch dabei 
bin ;)

Also radiometrisch messen ja oder nein?
https://www.electronicdeveloper.de/adcratiometrisch.aspx
(Falls ja versthe ich diesen Rechner nicht)

Wie sähe die einfachste Konstantstromquelle für meinen Fall aus?
Gehe ich mit den 5V oder 10V in die Messstrecke? Gefühlt würde ich ja 
sagen möglichst hoch, damit der Strom klein bleibt.

: Bearbeitet durch User
von Franko P. (sgssn)


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Hi
die einfachste Stromquelle ist ne Konstantstromdiode, wie z.B. die 
(teure) 1N5314. die macht 4,7mA, oder die PSSI2021SAY (Reichelt). 
Allerdings stellt sich die Frage, wie gross der Temperaturbereich ist, 
den du messen möchtest. Denn die Änderung des Widerstandes ist eher 
klein. Wenn du eher nur die Umgebungstemperatur messen mäöchtest, lohnt 
der Aufwand nicht und machst nur nen Widerstand rein. Aber evtl lohnt es 
sich dann doch, den CHx- zu verwenden, indem du da die Spannung anlegst, 
die z.B. bei 0 Grad am CHx+ anliegt. Dadurch bekommst du eine größere 
relative Änderung der Spannung.

von Klaus R. (klara)


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D a v i d K. schrieb:
> Also radiometrisch messen ja oder nein?
> https://www.electronicdeveloper.de/adcratiometrisch.aspx
> (Falls ja versthe ich diesen Rechner nicht)

Stromquelle war gestern. Ratiometrisch ist angesagt.

Eine Stromquelle hat prinzipiell auch einen Temperaturgang. Den gilt es 
so gut wie nötig in den Griff zu bekommen. Ich habe vor über 10 Jahren 
zunächst eine gute, temperaturstabile Referezspannungsquelle verwendet. 
Mit einem guten OPV wurde eine spannungsgesteuerte Stromquelle 
realisiert. Diese Widerstände sollten auch möglichst temperaturstabil 
sein. Conrad bot mal 50 ppm Typen sehr preiswert an. Eine 1%ige Toleranz 
genügt hier. Mit meinem guten Meßgerät habe ich dann die Widerstände 
selektiert. Einzig der 1000 Ohm Widerstand hat eine Toleranz von 0,1% 
und 10 ppm. Der kostet etwas mehr. Bevor es auf den AD-Wandler geht ist 
noch ein INA333 mit im Spiel.

Da ich hier 8 PT1000 über einen Analogmuxer einlese, brauchte ich sogar 
2 Stromquellen. Aber das ist noch ein anderes Thema. Die Genauigkeit 
wurde noch durch das Ausmessen von den Konstantströmen und der 
Verstärkung gesteigert.

Also, es ist schon etwas aufwändig.

Dann schauen wir uns den MAX31865 mal an. Mehr braucht man nicht zum 
Messen.

https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX31865.pdf

: Bearbeitet durch User
von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Klaus R. schrieb:
> https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX31865.pdf

Am Ende des Tage brauche ich aber x6(P100) davon. Daher würde ich doch 
lieber 2x4 ADC nehmen. Und vor allem soll es via i2c und nicht SPI 
laufen.

Deine Zeichnung hat mich auf jeden Fall hier drauf stoßen lassen:
https://www.ti.com/lit/ug/tidu969/tidu969.pdf

Doch welchen wähle ich nun am schlauesten?
https://www.ti.com/amplifier-circuit/instrumentation/products.html#p480=2

Des Weiteren Frage ich mich, ob ich alle 6 über eine einzelne REF200
https://www.ti.com/power-management/voltage-reference/current-reference/products.html

betreiben kann?

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Je mehr ich hier und in anderen Foren über praktikable einfache 
Schaltungen lese, desto verwirrter bin ich.

Wie lauten denn nun die konkreten Pro & Contras zu einer 
"Wheatstone-Brücke" beim PT100?

Wenn ich die Brücke verwende ist ein Instrumentenverstärker (INA) 
überflüssig?

Und die Konstantstromquelle brauche ich aber immer? (Und wieso bei der 
Brücke gleich 2x?)

: Bearbeitet durch User
von Klaus R. (klara)


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D a v i d K. schrieb:
> Deine Zeichnung hat mich auf jeden Fall hier drauf stoßen lassen:
> https://www.ti.com/lit/ug/tidu969/tidu969.pdf
>
> Doch welchen wähle ich nun am schlauesten?
> https://www.ti.com/amplifier-circuit/instrumentation/products.html#p480=2
>
Am besten so wie es TI vorgeschlagen hat.

> Des Weiteren Frage ich mich, ob ich alle 6 über eine einzelne REF200
> 
https://www.ti.com/power-management/voltage-reference/current-reference/products.html
>
> betreiben kann?
Könntest Du über einen Muxer machen.

D a v i d K. schrieb:
> Und die Konstantstromquelle brauche ich aber immer? (Und wieso bei der
> Brücke gleich 2x?)

Bei den Konstatstromquellen kommt es auf Temperaturstabilität an. Die 
REF200 wird schon ganz ordentlich sein, wenn Du zwei einsetzt dann 
werden sich Unstabilitäten aufheben. Der INA wird asymmetrisch mit 
Spannung versorgt und er ist ein rail-to-rail OPV. Der Sensor liegt auf 
Masse, das hat Vorteile. Ein Muxer liess sich hier leicht einsetzen. 
Aber wichtiger ist wohl das -IN um 7,87 mV angehoben wird, weil 
rail-to-rail vielleicht doch nicht bei OV so genau ist. Wenn dann mußt 
Du diese Kleingkeiten genau so umsetzen.

Übrigens, ich würde einen PT1000 nehmen. Der Erzeugt Dir bei 1000 Ohm 
und 100 µA schon mal 100 mV. Der PT100 nur 10 mV.

Ich habe nach den PT1000 den I2C-Typ DS1631 eingesetzt. Der ist 
allerdings mit über 4 € etwas teuer und jetzt schwer zu bekommen.
Aktuell ist der MCP 9808-EMS. Er hat zwischen -20 °C und +100 °C  ± 0,5 
°C (max) Genauigkeit. Bei Zimmertemperatur verbessert sich die 
Genauigkeit noch mal deutlich. Und kostet 81 Cent. An einfachsten nimmst 
Du einen ESP32 oder D1 Mini und ein Breakout des MCP 9808. Software gibt 
es kostenlos und auch Tutorials.

Man, war das früher ein Aufwand! Heute schaffen das die Kids ohne 
Studium.
mfg Klaus

von H. B. (Gast)


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LTC2498 damit kannst du 16 analoge Spannungen messen, oder 16 PT100 
ratiometrisch messen.

Schau dir dazu mal die AN1154 von Microchip an.

von dummschwaetzer (Gast)


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ADC7730

von dummschwaetzer (Gast)


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sorry wolltest kein spi,
ADS112C04

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Klaus R. schrieb:
> Bei den Konstatstromquellen kommt es auf Temperaturstabilität an. Die
> REF200 wird schon ganz ordentlich sein, wenn Du zwei einsetzt dann
> werden sich Unstabilitäten aufheben.
Wo und Wie?
Wenn ich die typische Raute der "Wheatstone-Brücke" im Kopf habe, dann 
wäre doch die Ecken oben und undten VCC/REF200 und unten GND.
Wo lege ich hier 2 an?


> Der INA wird asymmetrisch mit
"Wheatstone-Brücke" UND Ampliphier? Ich dachte wenn die Brücke verwendet 
wird dimensioniert man den/die Spannungsteiler so, dass man auf die 
gewünschte Spannung direkt kommt.

>
> Übrigens, ich würde einen PT1000 nehmen. Der Erzeugt Dir bei 1000 Ohm
> und 100 µA schon mal 100 mV. Der PT100 nur 10 mV.
Sorry, dass ich dich hier als erstes zitiere, aber wieso muss man 
Jemanden der nach PT100 am ADC fragt (und sogar einen bestimmten nennt), 
komplett andere Lösungen vorschlagen?

Man schreibt ja nicht eine Frage ins Forum, wenn man sich nicht vorher 
einige Stunden mit Suche beschäftigt hat und da kommt man dann selber 
drauf, dass 2-Draht PT100 die denkbar schlechteste, wenn auch günstigste 
Variante ist.
TROTZDEM soll ich eine 2-Pol-Klemme "entwerfen", an der "einfach" ein 
PT100 angeschlossen werden kann, um Raumtemperatur zu messen.
Also ein Bereich von +4 bis +50 reicht mir völlig aus. (Etwas Spielraum 
ist natürlich immer Nett (also sagen wir mal -10  bis +80)

> An einfachsten nimmst
> Du einen ESP32 oder D1 Mini und ein Breakout des MCP 9808. Software gibt
> es kostenlos und auch Tutorials.
Nein, diese Sensoren sind nur ein Bruchteil von zig anderen 
Funktionalitäten, weswegen auch I2C so wichtig ist. (Es ist aber genau 
jener Teil, welchen ich noch nicht durchblickt habe alle anderen 
Komponenten sind safe)

> Man, war das früher ein Aufwand! Heute schaffen das die Kids ohne
> Studium.
Ich habe studiert und wer es mit gleicher Ernsthaftigkeit getan hat, 
weiß dass man sich dabei Fachwissen mit hohem Aufwand und größter 
Detaildichte aneignet. Doch es wären einige Leben mehr von Nöten, um 
alles zu studieren, was einen interessiert. Ganz abgesehen von der 
Einseitigkeit und dem damit verbundenen Overhead.

H. B. schrieb:
> LTC2498 damit kannst du 16 analoge Spannungen messen, oder 16 PT100
> ratiometrisch messen.
Wo liegt der Unterschied zu meinem MCP3428. Wieso ist der schlecht?


dummschwaetzer schrieb:
> sorry wolltest kein spi,
> ADS112C04

Auch hier erkenne ich erst mal keine Eigenschaft, die nicht auch ein 
anderer guter ADC wie mein MCP3428 leisten könnte.

: Bearbeitet durch User
von H. B. (Gast)


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D a v i d K. schrieb:
> H. B. schrieb:
>> LTC2498 damit kannst du 16 analoge Spannungen messen, oder 16 PT100
>> ratiometrisch messen.
> Wo liegt der Unterschied zu meinem MCP3428. Wieso ist der schlecht?
>

Dein Baustein ist nicht schlecht.

Da er aber nur eine interne Referenzspannung besitzt, die nicht 
rausgeführt ist und du auch keine externe Referenzspannung einspeisen 
kannst ist die Ratiometrische Widerstandsmessung wie von Microchip z.B. 
in der AN1154 vorgeschlagen damit nicht möglich.

von Klaus R. (klara)


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D a v i d K. schrieb:
> Klaus R. schrieb:
>> Bei den Konstatstromquellen kommt es auf Temperaturstabilität an. Die
>> REF200 wird schon ganz ordentlich sein, wenn Du zwei einsetzt dann
>> werden sich Unstabilitäten aufheben.
> Wo und Wie?
> Wenn ich die typische Raute der "Wheatstone-Brücke" im Kopf habe, dann
> wäre doch die Ecken oben und undten VCC/REF200 und unten GND.
> Wo lege ich hier 2 an?
>
>> Der INA wird asymmetrisch mit
> "Wheatstone-Brücke" UND Ampliphier? Ich dachte wenn die Brücke verwendet
> wird dimensioniert man den/die Spannungsteiler so, dass man auf die
> gewünschte Spannung direkt kommt.

Ich denke wir haben hier aneinander vorbeigeredet.

D a v i d K. schrieb:
> Deine Zeichnung hat mich auf jeden Fall hier drauf stoßen lassen:
> https://www.ti.com/lit/ug/tidu969/tidu969.pdf
>
> Doch welchen wähle ich nun am schlauesten?
> https://www.ti.com/amplifier-circuit/instrumentation/products.html#p480=2
>
> Des Weiteren Frage ich mich, ob ich alle 6 über eine einzelne REF200
> 
https://www.ti.com/power-management/voltage-reference/current-reference/products.html

Ich dachte Du würdest jetzt die Schaltung von TI in tidu969.pdf 
weiterverfolgen. Die ist in gewisser Weise elegant.
mfg Klaus

von dummschwaetzer (Gast)


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>Auch hier erkenne ich erst mal keine Eigenschaft, die nicht auch ein
>anderer guter ADC wie mein MCP3428 leisten könnte.
eingebaute stromquellen, hat aber leider nur 4 Kanäle

bei spi würde ich dir den
AD7124 empfehlen, da ist der schaltungsaufwand deutlich geringer als bei
>von Klaus R. (klara)28.10.2020 11:13
-ein paar Kondensatoren
-ein möglichst genauer Referenzwiderstand
-falls 3W / 4W noch ein paar Widerstände

leider hab ich da noch keinen mit mehr als 4 Kanälen und I2C gefunden

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Klaus R. schrieb:
> Ich dachte Du würdest jetzt die Schaltung von TI in tidu969.pdf
> weiterverfolgen. Die ist in gewisser Weise elegant.

Und ich dachte die funktioniert ausschließlich mit 3 Draht PTs?

dummschwaetzer schrieb:
> leider hab ich da noch keinen mit mehr als 4 Kanälen und I2C gefunden

Also 4 Kanäle sind doch ausreichend. Dann kommen eben 2x4 drauf wie oben 
erwähnt.

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Entschuldigt bitte, dass ich die Diskussion noch mal komplett auf den 
Kopf stellen muss. Ich erfahre gerade, dass die Anforderung PT1000 statt 
PT100 ist.

Das sollte die Sache doch nun wesentlich leichter machen, oder?

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