PT100 Messwandler

[Felix H.]

Hi zusammen,

ich habe vor einige Temperaturen mit PT100 Temperaturfühlern zu messen und in einem AVR weiter zu verarbeiten. Leider macht mir die Schaltung ein wenig zu schaffen. Ich habe eine Konstantstromquelle aufgebaut und anschließend einen einfachen OP als Verstärker.

Die Konstantstromquelle funktioniert einwandfrei. Je nach verändertem Widerstand am Fühler ändert sich auch die Spannung. Aber nach dem LM324 habe ich immer 3,25V??? Und das bei allen 8 aufgebauten Kanälen. Der LM324 sowie die beiden dazugehörigen Widerstände sind in SMD ausgeführt.

Stimmt etwas an der Schaltung nicht? Kann irgendwas kaputt gegangen sein, weil ich zu anfang keine Temperaturfühler dran hatte?

Danke schonmal

[Felix H.]

Hi,

hab den fehler gefunden! Der 33,0K Widerstand war falsch berechnet. Er müsste 22K groß sein.

*an kopf greif*

[Besserwessi]

Bei einem PT100 sollte man nicht mit einer konstantstromquelle arbeiten, sondern besser mit einem Widerstand und einer Spannung, die mit der Ref. Spannung des ADs zusammenhängt.
MIt der exra Ref. für die Stromquelle hat man nur zusätzliche Fehler.

[KlaRaw]

Hallo,
eine Konstantstromquelle ist schon genau richtig. Allerdings sollte man die Konstatstromquelle auch temperaturkonstant halten. Ohne Konstatstromquelle hat man messtechnisch eine Parallelschaltung von Widerständen. Dabei ist die Widerstandsänderung nicht proprtional zur Temperaturänderung. Dies ist erst bei einer Konstantstromquelle der Fall.

http://www.umnicom.de/Elektronik/Schaltungssammlung/Temperatur/Pt1000/Pt1000.html
Gruss Klaus.

[.:Sebastian:.]

Moin ...

Ich wollte mich hier auch mal kurz zu Wort melden.
Also ich hab neulich mal auf die schnelle eine Temperaturregelung für das Depronschneidewerkzeug (ATmega8 misst Temperatur und schaltet die Heizung, der PC setzt/überwacht die Temperatur über RS323) an meiner CNC Fräse gebastelt.
Ich hab das ganze über einen Spannungsteiler gelöst, wie Besserwessi vorschlägt.
Das Funktioniert auch ganz gut. Ich schätze es ist so ca 2C genau.

Nur so aus Interesse KlaRaw, wo siehst du eine Paralellschaltung ?
Weil über den Eingangswiderstand des ADC braucht man sich keine Gedanken zu machen. Das ist ja irgendwas gegen 100MOhm.
Da ein Pt100 ja im Bereich 100Ohm arbeitet kann man den doch vernachlässigen oder ?
Und dann ändert doch die Art der Stromquelle, sprich Konstanstromquelle oder Spannung und Widerstand, nichts daran, dass die Widerstandsänderung proportional zur Temperaturänderung ist ?
Weil das ist ja die Kennlinie vom Pt100 und da hat die 'Stromquelle' ja nichts mit zu tun . (Zumindest im Bereich von 0 - 100C)

Wäre schön wenn du meine Verwirrung mindern könntest.

Gruß
Sebastian

[KlaRaw]

Hallo Sebastian,
Dann rechnen wir mal. Um den Effekt möglichst deutlich zu machen nehmen wir den Vorwirderstand mit 100 Ohm an. Der PT100 hat bei 0°C ebenfalls 100 Ohm. Bei z.B. 2 V fiessen demnach 10 mA. Jetzt erhöhen wir den PT100 auf 110 Ohm. Es fallen bei Ihm bei konstanten 10 mA dann 1,1V ab. Beim Spannungsteiler mit 2 V fallen 2V/(100+110)*110=1,047V ab.
Gut, man kann diesen Effekt durch einen hohen Vorwiderstand verkleinern. Aber exakter ist eben die Konstantstromquelle.

Hier ist etwas ohne Konstantstromquelle. Sollte für 2% Genauigkeit genügen.
http://www.oliverbetz.de/pt100/pt100.htm
Gruss Klaus.

[.:Sebastian:.]

Moin KlaRaw,

Logisch, dass sich du bei einer Konstantstromquelle eine andere Spannung über dem Pt100 hast, als mit Spannungsteiler. Weil sich ja der Gesammtwiderstand des Teilers mit ändert.
das führt aber nicht dazu, dass "Widerstandsänderung nicht proprtional zur Temperaturänderung" ist.
Es führt lediglich dazu, dass wir den Widerstand des Pt100 den wir ja messen wollen anders aus der Spannung berechnen müssen.

Mit Konstantstrom geht einfach über U=R*I. U gemessen, I konstant, R gesucht.
1,1V = R * 10mA => R = 110

Und mit einem Spannungsteiler U1/U2 = R1/R2.
Sagen wir mal R2 wäre der Pt100 und wir messen U2. Dann is U1 = Ug - U2.
Das kann man dann umstellen und ladet bei : R2 = (R1 * U2) / (Ug - U2).
Da landest du bei 109,86 (ein Fehler von ca. 0,12%) mit deinen 1,047 gerechnet).
Das ist jetzt leicht ungenauer. Man müsste mal die Temperaturdifferenz ausrechnen um zu sehen wie viel das tatsächlich ausmacht.

Sollte also beides brauchbare Ergebnisse liefern.
Ich denke die größeren Ungenauigkeiten fängt man sich durch die Toleranzen der verwendeten Bauteile ein. Oder durch Rundungsfehler in der Software.

Allerdings ändert das immer noch noch nichts daran das die Widerstandsänderung (des Pt100) (näherungsweise) proportional zur Temperaturänderung ist.
Das was sich ändert ist die Beziehung Spannung und Widerstand des Pt100 und das meinst du doch glaub ich auch, oder ?

Sebastian

[martinheidelberg]

Hi

Ich hatte ein ähnliches Problem. Hier wurde das schonmal ausführlich diskutiert. Ich habe die Schaltung auch dann so aufgebaut. Funktioniert bestens.

https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=47516&highlight=

lg Martin

[Besserwessi]

Den Vorwiderstand zum PT100 sollte man deutlich höher als 100 Ohm wählen. Eher so etwa in der Größenordung 2-10 KOhm. Dann fließt bei einer Spannung wie sie als Ref. für den AD paßt kein zu großer Strom. Außerdem ist der Strom dann schon fast konstant, und die Abweichungen in der Größenordnung wie die Nichtlinearität des PT100. Beim PT100 wird man vermutlich noch einen Verstärker vor dem AD brauchen.

Die Schaltung könnte etwas so aussehen:
http://www.stegem.de/Elektronik/OP3/op.html


Mit Konstantstromquelle hat man das Problem, das man die Drift und Alterung der Stromquelle und der Spannungsref. des ADs unnötigerweise mit rein bekommt. Wenn man nur einen Spannungteiler nutzt fallen die heraus.