Verstärkung von OPV beeinflussen

[Philjamin (steve_hobbs)]

Hallo Zusammen,
Ich möchte gerne einen PT1000 (3,85Ω/1°C) mit dem Arduino auswerten.
Der Spannungsteiler ist mit dem PT1000 und R2 (15k6, da Strombelastung 
des PT1000 mit 0,3mA @ 1000Ω angegeben).
Mein Messbereich ist zwischen -20°C bis +100°C, was einer 
Spannungsdifferenz am Spannungsteiler von ca. 0,13V entspräche, wodurch 
der ADC eine Änderung erst ab 4,51°C erkennen würde (das Arduino Nano 
hat einen 10 Bit ADC -> 120°C/0,13V*5V/1023=4,51°C).
Da das für mich nicht sehr zufriedenstellend ist, will ich das Signal 
mit Faktor 39 verstärken, sodass ich eine Spannungsdifferenz von 0,13*39 
= 5V am ADC hätte (Zahlen sind hier alle optimistisch gerundet).
Dafür habe ich mir eine OPV-Schaltung überlegt, die mir mittels R4 dann 
eine Differenzverstärkung von 39 ermöglichen sollte.
Doch wie dimensioniere, bzw. berechne ich R4?
R1(=R2=15k6);R3(923R= PT1000 @ -20°C) sind ein Spannungsteiler für die 
Referenzspannung U_REF, damit ich bei -20°C am OPV eine Differenz (U_D) 
= 0 und somit (bei einer Verstärkung von 39) bei 100°C U_A=5V hab, also 
meinen Messbereich vollständig ausgenutzt...

Abgesehen von diesem Projekt versuche ich gerade verschiedene 
OPV-Schaltungen zu verstehen, weshalb meine Schaltung so vielleicht 
nicht die beste ist... ich bin aber natürlich gewillt das zu verstehen, 
also seid in den Erklärungen bitte nachsichtig mit mir

Ich hoffe ich habe mich in meiner laienhaften Unwissenheit einigermaßen 
verständlich ausgedrückt und mir nicht selber zu oft widersprochen
Freue mich über jede Hilfe
Benni

[Michael B. (laberkopp)]

Philjamin schrieb:
> Doch wie dimensioniere, bzw. berechne ich R4?

R4 bestimmt doch den Verstärkungsfaktor und arbeitet gegen den 
Widerstand des Spannungsteilers R1:R3.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.32

Siehe "Beispielrechnung zur ratiometrischen Temperaturmessung mit 
Platinwiderstandssensoren"  und die Möglichkeiten zur Dreileiter oder 
Vierleitermessung.

[Arno R. (arnor)]

Philjamin schrieb:
> damit ich bei -20°C am OPV eine Differenz (U_D)
> = 0 und somit (bei einer Verstärkung von 39) bei 100°C U_A=5V hab, also
> meinen Messbereich vollständig ausgenutzt...

Das funktioniert nicht, weil bei U_D=0 die Ausgangsspannung des OPV 
nicht null ist, sondern gleich der Spannung über R3 bzw. dem PT1000, in 
deinem Fall etwa 280mV. Du kannst also nur den Bereich von 280mV...5V 
nutzen (dabei R4=33k).

Um bei -20°C auf 0V am Ausgang zu kommen, müsste R3~950Ohm sein und für 
5V bei 100°C R4~36k.

[Klaus R. (klara)]

Philjamin schrieb:
> Ich möchte gerne einen PT1000 (3,85Ω/1°C) mit dem Arduino auswerten.

Das habe ich vor über 15 Jahren auch so mit einem PT1000 gemacht. Meine 
Zimmertemperaturen werden immer noch so ermittelt.

Damit die Messungen ziemlich genau werden ist ein gewisser Aufwand zu 
betreiben. Ich habe hier mit zwei präzisen Konstantstromquellen 
gearbeitet. Der Meßwiderstand hat 0,1% Toleranz, usw..

Da Du mit einem Ardurino arbeitest nehm doch einfach den MCP9808. Der 
Sensor hat sehr gute Werte und kostet 1,50 €. Für einen guten PT1000 
mußt Du schon mehr bezahlen.

https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/temperatursensor_msop-8-137341
mfg Klaus

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Philjamin schrieb:
> Abgesehen von diesem Projekt versuche ich gerade verschiedene
> OPV-Schaltungen zu verstehen,

Ich fand immer diese Anleitungen hier von Thomas Schaerer besonders 
toll:

https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa1.htm

mfg

[Jobst M. (jobstens-de)]

Stichwort ratiometrische Messung.
Nimm einen ADC mit PGA und mehr Auflösung.
Siehe Anhang.

Gruß
Jobst

[Klaus R. (klara)]

Jobst M. schrieb:
> Stichwort ratiometrische Messung.

Das sehe ich auch so. Es mag Gründe dafür geben dass man einen PT1000 
einsetzen will und keinen Chip-Sensor.

Mit der ratiometrische Messung erspart man sich den ganzen Aufwand mit 
Präzisionsstromquellen und teueren Messwiderständen.
mfg klaus

[Jobst M. (jobstens-de)]

Klaus R. schrieb:
> Mit der ratiometrische Messung erspart man sich den ganzen Aufwand mit
> Präzisionsstromquellen und teueren Messwiderständen.

Zumindest einen präzisen Widerstand benötigt man. In meiner Schaltung 
ist dies R3.

Gruß
Jobst