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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Pt100-Messumformer auf 0..2.5V


Autor: Thilo M. (Gast)
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Hi zusammen!

Falls jemand eine industrietaugliche Version eines Pt100 - Messumformers 
in Vierleiterschaltung braucht, hier eine Version von mir.
Mit der gezeichneten Dimensionierung ist ein Bereich von -20..150°C auf 
ein Ausgangssignal 0..2.5V (und mehr) machbar.
Durch anpassen des Konstantstromes können auch Pt500 und Pt1000 benutzt 
werden.
Das Ausgangssignal ist NICHT linearisiert, diese muss z.B. im µC anhand 
des Pt - Temperaturkoeffizienten erfolgen, Literatür hierüber gibt's 
genügend mit google.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Thilo M. (power)

>Falls jemand eine industrietaugliche Version eines Pt100 - Messumformers
>in Vierleiterschaltung braucht, hier eine Version von mir.

Ist heute der 1. April? Industrietauglich? Nicht mal ansatzweise.

- D7 ist ne 0815 Z-Diode. Die hat nen tierischen Temperaturgang. Die 
allein reicht als Temperatursensor ;-) Laut Datenblatt bis zu 0,11%/K, 
macht bei +/-50K 5,5% Fehler!!!
- R23 mit 1% Toleranz zu spezifizieren zeugt von elementarem 
Verständnismangel und lässt für den Rest der Schaltung nichts Gutes 
ahnen
- Die Stromquelle mit IC2 ist soweit OK, Klassiker aus dem 
Tietze-Schenk. Aber gerades DORT wären präzise Widerstände gefragt, 1% 
Toleranz maximum. Und wenig Temperaturdrift wäre auch gut, auch wenn das 
am Ende als quasi Brückenschaltung läuft.
- Der Differenzverstärker sieht komisch aus, kann ich im Moment nicht so 
richtig beurteilen. Allerdings nutzt man da besser vollintegrierte 
Differenzverstärker, die sind wesenlich besser (Offset, Drift, 
Gleichtaktunterdrückung).
- C8 erscheint mir merkwürdig.

MfG
Falk

Autor: Thilo M. (Gast)
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Find' ich prima!
Genau darauf habe ich gewartet.
Diese Schaltung habe ich 1:1 von Siemens (ISKAMATIC-B) übernommen.
Wollte nur mal sehen, inwieweit die Forenteilnehmer bescheid wissen. ;-)

Sorry Falk, das Teil läuft weltweit zu tausenden seit 25 Jahren 
einwandfrei!
Nix für ungut.

Die Widerstände sind übrigens alle Metallschicht 1%.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Thilo M. (power)

>Diese Schaltung habe ich 1:1 von Siemens (ISKAMATIC-B) übernommen.
>Wollte nur mal sehen, inwieweit die Forenteilnehmer bescheid wissen. ;-)

Wie sagte mal ein Freund zu einem Kunden (der macht grosse 
E-Installationen)?

"Wollen sie was Gutes oder was von Siemens?".

>Sorry Falk, das Teil läuft weltweit zu tausenden seit 25 Jahren
>einwandfrei!

Kontergan lief auch ne Weile ganz gut . . .

MfG
Falk

P.S. Wenn da mal nicht der Chef sauer wird, wenn du interne 
Firmeninformationen weitergibst.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Sei spontan ...

Den Spruch von Siemens kenn' ich auch. :)
Aber mit den Umformern habe ich selbst 21 Jahre Erfahrung und muss sagen 
dass da der Spruch nicht zutrifft (ausnahmsweise).
Auch bei Umgebungstemperaturen zwischen 30°C und 70°C ist die Drift 
<0.5%.

Autor: Thilo M. (Gast)
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>P.S. Wenn da mal nicht der Chef sauer wird, wenn du interne
>Firmeninformationen weitergibst.

Ich arbeite nicht bei 'S'.
DIe Baugruppen werden schon seit Jahren weder produziert noch repariert 
(von Siemens). Darum kratzt das keinen mehr. ;)

Autor: Helmi (Gast)
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Wie kann es sein das mit Poti R19 der Ausgang kurzgeschlossen werden 
kann oder ist das ein Zeichnungsfehler ?

Gruss Helmi

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Thilo M. (power)

>Aber mit den Umformern habe ich selbst 21 Jahre Erfahrung und muss sagen
>dass da der Spruch nicht zutrifft (ausnahmsweise).
>Auch bei Umgebungstemperaturen zwischen 30°C und 70°C ist die Drift
><0.5%.

Dann erklär mir mal, wie die miese Referenzquelle stabil bleiben soll. 
Und was die komischen Dioden D6 und D3 bewirken sollen. Und der komische 
Differenzverstärker, vor allem das mit R11/R12. Pull-Ups bei gerissener 
Leitung?

MfG
Falk

Autor: Thilo M. (Gast)
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@ Helmi:
Ist ein Zeischnungsfehler!
Hier die korrekte Version. (Gut aufgepasst!)

@ Falk:
Die Temperaturdrift geht minimal in die Messung ein.
Und ja, die Dioden D6 und D3 sind eine Art Binärmeldung bei Drahtbruch.

Autor: Helmi (Gast)
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Allerdings hängt jetzt dein C8 in der Luft

Gruss Helmi

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Thilo M. (power)

>Die Temperaturdrift geht minimal in die Messung ein.

Bitte? Die Spannung der Z-Diode ist die Referenzspannung für den U/I 
Wandler.
Wenn ich mich recht entsinne gilt ind er Schaltung

Ja, hier kommt 5mA raus, nicht 2,5, hab die Formel jetzt nicht parrat.
Jedes Prozent Drift von U_D7 geht in I ein, und somit bei konstantem 
Mess- Widerstand in den Spannungsabfall.

ALLERDINGS wenn die Schaltung so "clever" eingesetzt wird, dass die 
Messchaltung UND der Temperatursensor quasi immer die gleiche Temperatur 
haben, kann man das in gewisser Weise rauskalibrieren. Aber das ist 
Murks^3.

MfG
Falk

Autor: Dieter Werner (dds5)
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Mit dieser Schaltung lässt sich wirklich kein Blumentopf gewinnen.

Wie Falk schon schrieb ist die Referenz alles andere als stabil (wo 
bitte schön gibts eigentlich eine 11,7V Z-Diode?) und mir erschließt 
sich auch nicht so ganz, an welcher Stelle der Anfangswiderstand des 
Pt100 ausgeglichen werden soll.

Bei Schleifer von R19 an Masse wird nichts mehr gegengekoppelt, der OP 
arbeitet dann mit voller Leerlaufverstärkung.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Es sind nachgemessenermaßen 2.5mA. Der Sensor wird logischerweise nicht 
bei der gleichen Temperatur wie der Umformer betrieben.

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo,
der Strom beträgt 2,5 mA. Ist das nicht etwas zu viel?
Ich selber habe zwar PT10000 im Einsatz, hier verwende ich gerade einmal 
0,3 mA. Die Eigenerwärmung spielt beim PT100 ab 1 mA eine immer grössere 
Rolle, insbesondere wenn tiefe Temperaturen gemessen werden sollen.

http://www.heraeus-sensor-nite.de/produkte/informa...
Gruss Klaus.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Dieter Werner (dds5)

>bitte schön gibts eigentlich eine 11,7V Z-Diode?) und mir erschließt

Eben, im Datenblatt von Vishay gibts nur 11V. Aber ist halt Siemens, die 
erfinden das Rad immer wieder neu. Als Achteck.

>sich auch nicht so ganz, an welcher Stelle der Anfangswiderstand des
>Pt100 ausgeglichen werden soll.

Mit R20 kann man einen beliebigen Offset subtrahieren/addieren.

>Bei Schleifer von R19 an Masse wird nichts mehr gegengekoppelt, der OP
>arbeitet dann mit voller Leerlaufverstärkung.

Ja, das fand ich auch merkwürdig.

MfG
Falk

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Thilo M. (power)

>Es sind nachgemessenermaßen 2.5mA. Der Sensor wird logischerweise nicht
>bei der gleichen Temperatur wie der Umformer betrieben.

Tja, womit die Frage nach der Stabilität der Referenz offen bleibt.

MFG
Falk

Autor: Thilo M. (Gast)
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Die Eigenerwärmung ist nur ein Problem, wenn (stehende) Luft gemessen 
werden soll. Bei Eintauchthermometern und bewegter Luft spielt die 
geringe Eigenerwärmung bei 2.5mA keine Rolle. Dafür wird das Messignal 
bei längeren Leitungswegen (mehrere 100m) störungsärmer.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Thilo M. (power)

>geringe Eigenerwärmung bei 2.5mA keine Rolle. Dafür wird das Messignal
>bei längeren Leitungswegen (mehrere 100m) störungsärmer.

Kaum. Es wird nur ein höheres Messignal erzeugt, was bei gegebenen 
Störpegel das Signal/Rauschverhältnis verbessert. Nein, das ist nicht 
das Gleiche.

MFG
Falk

Autor: Thilo M. (Gast)
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@ Falk:
Du hast es korrekt formuliert. Das Ergebnis ist auf jeden Fall besser 
als bei den standardmäßigen 1mA heutzutage.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Thilo M. (power)

>Auch bei Umgebungstemperaturen zwischen 30°C und 70°C ist die Drift
><0.5%.

Nun, wenn man bei 50C kalibriert und optimistisch gerechneten 0,03%/K 
Drift (Minimum laut Datenblatt) ergibt das +/-20K * 0,03 = 0,6% 
Abweichung. Aber nur mit Augen zu und tricksen.

MFG
Falk

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