Hallo, bin heute auf ein merkwürdiges Phänomen gestoßen. Die oben dargestellte Schaltung funktioniert in der Simulation einwandfrei. Im aufgebauten Zustand ist die Spannungsquelle ein PT100 gespeist mit einer 1mA Konstantstromquelle. Damit der ADC besser genutzt werden kann soll zusätzlich eine Offsetspannung von 100mV subtrahiert werden. Anfangs funktioniert der reale Aufbau auch ohne erkennbare Probleme, ab etwa 1.9V Ausgangsspannung (V_adc) flacht die Kurve jedoch mehr oder weniger schlagartig ab als ob der OP schon in Begrenzung wär. Testhalber habe ich deshalb an Vdd statt 5V 15V gelegt jedoch keinerlei Verbesserung erreicht. Die Begrenzung von etwa 3,8V (bei Vdd = 5V) wird erreicht sobald der PT100 abgezogen wird, dann liegen ca. 5V am Eingang (V_pt100) an, insofern kann die Ausgangsspannung wesentlich höher als die erreichten 1,9V sein. Messe ich beispielsweise mit 148mV Eingangsspannung (V_pt100) die Spannungen am Subtrahierer (OP ganz links), erhalte ich dort die Spannungen am invertierende Eingang von 143,9mV bzw. 145,3mV am nichtinvertierten Eingang und 1,88V am Ausgang (müssten um die 2,7V sein). Sollte nicht der negativ rückgekoppelte Eingang höher sein als der Positive? Liegt da das Problem da der OP die Leistung nicht Aufbringen kann? Warum geht er dann aber in Begrenzung wenn 5V an V_pt100 anliegen? Hat jemand eine Erklärung für dieses Phänomen? Jemand ähnliche Erfahrungen mit dem LM324 gemacht? Vielleicht steh ich nur ordentlich auf dem Schlauch aber je länger ich drüber nachdenk desto weniger Gründe fallen mir ein... Vielen Dank schonmal für eure Ratschläge und hoffentlich auch Lösungsansätze! Schönen Abend noch Gruß Max PS: LTSpice OP Modell ist ein LM324 (Spicedaten geladen von National Semiconductor), Widerstand R7 eigentlich auch 47k
Angehängte Dateien:
-
pt100.png
12 KB
Der LM324 ist kein Rail to Rail OP, sondern nur ein Single Supply OP. Die Spannung können am Ein und Ausgang bis an GND ran gehen, aber nach oben geht es halt nur bis auf etwa 1,5 bis 2 V an die positive Versorgung ran.
>Die Begrenzung von etwa 3,8V (bei Vdd = 5V) wird erreicht sobald der >PT100 abgezogen wird, dann liegen ca. 5V am Eingang (V_pt100) an, >insofern kann die Ausgangsspannung wesentlich höher als die erreichten >1,9V sein. Wieso sollte irgendjemand den PT100 abziehen? Was erwartest du dann für einen Meßwert?? Mal abgesehen davon, verlangt ein PT100 Präzisionsmeßtechnik. Da kannst du den LM324 völlig vergessen...
> Hat jemand eine Erklärung für dieses Phänomen? Steht im Datenblatt. Der OpAmp an Offset soll 0.1V am Ausgang liefern, Output Characteristics Current Sinking im Datenblatt zeigt aber, daß er Spannungen unter 0.7V nur bei sehr wenig Strom (unter 70uA) halten kann, und der Strom über die 820 Ohm wird halt ab 1.9V zu hoch, du ziehst den Ausgang des OpAmp mit hoch, die 0.1V werden grösser, die Verstärkung schlechter. Du brauchst einen besseren OpAmp. Rail-To-Rail CMOS-OpAmps können Spannungen knapp über 0V halten. Falls du wirklich die Temperatur des Pt100 und nicht die des OpAmps messen willst, solltest du sowieso einen anderen OpAmp als den allerbilligsten der billigen nehmen, dessen Offsetspannung und Toleranz deutlich grösser sind als die des Pt100. 39uV pro GradC erzeigt der Pt100, d.h. der LM324 könnte 18 GradC Abweichung bringen. Von den Toleranzen die die Widerstände des Differenzverstärkers bringen ganz zu schweigen, irgendwie befürchte ich schon daß du keine 0.01% Widerstände kaufen willst. Für 1 GradC sollte es eher so was wie ein AD8622 sein, oder AD8671.
So unmöglich ist der LM324 für eine Brücke mit PT100 nun auch wieder nicht - zumindest wenn man die Brücke mit Wechselspannung betreibt. Dann sollt man auch da auf 0,01K Genauigkeit kommen können - zumindest theoretisch.
O Gott, wie oft hatten wir hier dieses leidige PT100-Thema schon. Mein Rat: nimm keinen OpV, sondern einen Vorwiderstand und einen SigmaDelta-ADC und fertig ist die Laube. Das ist klein und unkompliziert und kostet bei Reichelt so übern Daumen 3.50 Euro. Der Rest ist digital und da müßte man sich schon recht blöd anstellen, um da noch Meßfehler einzubauen. Guck dir einfach mal die Appnotes von MicroChip an oder suche hier im Forum nach PT100-Beiträgen. W.S.
Hallo, erstmal danke für die zahlreichen Antworten. Mir geht es hier nicht um den PT100 und nicht um die 0,01 K die jeder messen will... @Ulrich das ist mir schon klar nur geht er in die Begrenzung halt doch erst bei 3,8V und nicht schon bei 1,8V (5V Versorgungsspannung, Testweise deshalb auch die 15V angeschlossen damit die Begrenzung erst bei ~13V statt findet) @Abziehi keiner soll den PT100 abziehen aber damit konnte ich sehen das die Begrenzung eben bei 3,8V liegt. @MaWin danke für die Erklärung!! Die Hilft mir weiter, das muss ich mir nochmal genauer anschauen. @W.S. wie gesagt es geht mir nicht um den PT100 oder um Genauigkeit, Auflösung oder sonst irgendwas! Sondern um die Messtechnik bzw. die OP Schaltung. Wollte nur kurz den Zweck beschreiben, ob der jetzt sinnvoll oder nicht ist soll hier nicht debattiert werden. Nochmals vielen Dank euch Allen. Gruß Max
Max H. schrieb: > @W.S. wie gesagt es geht mir nicht um den PT100 oder um Genauigkeit, > Auflösung oder sonst irgendwas! Sondern um die Messtechnik bzw. die OP > Schaltung. Wollte nur kurz den Zweck beschreiben, ob der jetzt sinnvoll > oder nicht ist soll hier nicht debattiert werden. Du willst also eine Schätzschaltung bauen. Oder ist das mal wieder eine Hausaufgabe? Gruss Harald
Guten Morgen Harald, keine Hausaufgabe da kann ich dich beruhigen, die Zeiten sind Gott sei Dank vorbei! Eine gute Schätzung ist schließlich auch einiges Wert, zumindest hat man das im Matheunterricht gelernt (zu der Zeit als es noch Hausaufgaben gab)! Hängt euch doch nicht am bösen PT-Wort auf das Problem würde bei jedem anderen Sensor genauso auftreten. Gruß Max
Max H. schrieb: > Hängt euch doch nicht am bösen PT-Wort auf das Problem würde bei > jedem anderen Sensor genauso auftreten. Nein, ein NTC-Fühler könnte z.B. ohne zusätzliche Verstärker ein Messgerät direkt ansteuern. PT-Fühler sind zwar äusserst genau, aber dafür auch deutlich anspruchsvoller, was die nachgeschaltete Analogelektronik angeht. Gruss Harald
Ja klar, war bezogen auf Sensoren die 0V...5V ausgeben z.B. für Luftfeuchtigkeit/CO2 Messung/DMS usw. Das man PT100 nicht ohne Weiteres durch NTCs ersetzen kann ist mir bewusst. Gruß Max
Bau die gleiche Schaltung mal mit einem AD8604 oder AD8608 auf und du wirst sehen, daß du deutlich andere Resultate erzielst! Wie schon gesagt wurde, ist der LM324 kein echter RR-Typ. Die von mir angegebenen Typen dagegen schon. Herrvorragende Ergebnisse können auf einfache Weise übrigens auch mit einem hochwertigen PTC, wie einem Vertreter der KTY-Serie, erzielt werden: http://www.sprut.de/electronic/temeratur/temp.htm#ptc http://www.sprut.de/electronic/pic/projekte/thermo/thermo.htm
Max H. schrieb: > wie gesagt es geht mir nicht um den PT100 oder um Genauigkeit, > Auflösung oder sonst irgendwas! Sondern um die Messtechnik Hä?? Also, worum geht es dir denn nun eigentlich? Bloß darum, andere auf Trab zu halten, die so freundlich sind, dich mit gut gemeinten Ratschlägen zu versorgen? Ich fühle mich von dir ein bissel verscheissert, mein Lieber. Wenn es dir um "Die Messtechnik" geht, dann nimm die gebotenen Ratschläge doch einfach an - und meiner, der darin besteht, mit wenig Bauteilen und geringem Geld zu einer richtig guten Lösung zu kommen ist Messtechnik! W.S.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.