Temperaturmessen mit Atmega 8 und PT100

[Basti (Gast)]

Hallo ich habe vor mit einen PT100,OP,Atmega8,und Display eine 
Temperaturmessung zu machen. Leider habe ich noch nie mit OP's 
gearbeitet.
Jetzt weiß ich garnicht welche Schaltung ich mit dem OP aufbauen muss.

Ich hatte mir das jetzt erst mal so vorgestellt ich wollte eine 
Spannungsquelle von 5V mit einem L7805 aufbauen der soll den AVR und den 
OP versorgen. Mit einen Poti wollte ich die Soll Temperatur einstellen.
Der PT100 soll dann an den OP und der dann an den ADC. Die 2 ADC Werte 
sollen verglichen werden und einen Ausgang ein/aus schalten Hysterese 
kommt Software mäßig rein.

Als OP dachte ich nehme ich einen LM358N.Was ich jetzt außer der 
Schaltung nicht verstehe wie das ganze berechnet wird (OP 
Ausgangsspannung)

[Stefan (Gast)]

Den Sensor kannst Du direkt an den Mikrocontroller anschließen, sofern 
es Dir nicht wichtig ist, den ganzen Meßbereich des ADC nutzen zu 
können.

Ansonsten brauchst Du einen Subtrahierer mit Verstärkung.

Ein Spannungsteiler enthält den Sensor.
Ein weiterer Spannungsteiler liefert eine einstellbare Referenzspannung.

Der OP soll die differenz zwischen den beiden Spannungen verstärken. Wie 
viel kommt ganz auf den gewünschten Meßbereich an. Das musst DU selbst 
mal durchrechnen, anhand des Datenblattes des Sensors.

[MaWin (Gast)]

> Jetzt weiß ich garnicht welche Schaltung ich mit dem OP aufbauen muss.
> Als OP dachte ich nehme ich einen LM358N

Bei einem Sensor, dessen Spannung sich pro GradC um 0.00039V ändert,
willst du mit einem OpAmp messen, der 0.007V nicht auseinanderhalten 
kann ?
Kann man machen, wird halt nicht besonders genau.

Ich würde mal LT1013 empfehlen, damit wird man besser als 1 GradC, wenn 
man 0.1% Widerstände verwendet.

Hier zur ratiometrischen Temperaturmessung mit 
Platinwiderstandssensoren:

            VCC                            VCC
             |                     LT1013   |
             |                             /+|-----+-- Aref
  +------+---(---------------- Vref+ --+--<  |     |
  |      |   |                         |   \-|--+  |
 R1     R2   |                         |    |   |  |
  |      |   |                         +----(---+  |
  +------)---)--R5--+                       |      |
  |      |   |      |                       |      |
  +--R6--)--|+\     |                       |      |
  |      |  |  >----+--R7--+-- A/D          |    100nF
  |      +--|-/     |      |                |      |
  |      |   |      |      |                |      |
Pt100    +---)--R4--+      C                |      |
  |      |   |             |                |      |
  |     R3   |             |                |      |
  |      |   |             |                |      |
  +------+---+-------------+-- Vref- -------+------+-- AGND

Beispielrechnung:

  VRef = Vref+ - Vref- = 5V-0V = Referenz für den A/D Wandler und damit 
dessen Messbereich, 5V
  Pt100 der Temperatursensor, Widerstand bei 0 GradC, Pt100
  Tmin = minimale Temperatur, 0 GradC
  Tmax = maximale Temperatur, 100 GradC
  RTDmin = Widerstandswert des RTD bei minimaler Temperatur, 100 Ohm 
(aus Tabelle ablesen)
  RTDmax = Widerstandswert des RTD bei maximaler Temperatur, 138.5 Ohm 
(aus Tabelle ablesen)
  RTD = mittlerer Widerstandswert des RTD = (RTDmin + RTDmax)/2 = 119.25
  Irtd = ungefährer Strom durch den RTD, festlegbar, 1mA (Pt1000 sollte 
0.1 oder 0.25mA verwenden)
  R1 = Vref/Irtd - RTD = 4880.75 Ohm = 4k7
  mit R6 kann man R an die vom OpAmp bevorzugte Eingangsimpedanz 
anpassen, hier 0 Ohm
  R = mittlere Quellimpedanz = R1*RTD/(R1+RTD)+R6 = 116.3, kann man 
durch R6 höher wählen wenn R2/R3/R4 aus Stromspargründen hochohmiger 
sein sollen
  Umin = VRef * RTDmin / (R1+RTDmin) = 5 * 100 / (4k7 + 100) = 0.10417
  Umax = VRef * RTDmax / (R1+RTDmax) = 5 *138.5 / (4k7 + 138.5) = 
0.14312
  U = Eingangsspannungshub = Umax-Umin = 0.03895
  Amin = Ausgangsspannung bei minimaler Temperatur (bei single supply 
oder R2R OpAmp nicht ganz VRef-), 0.1V
  Amax = Ausgangsspannung bei maximaler Temperatur (bei R2R nicht ganz 
Vref+), 4.9V
  A = Ausgangsspannunghub = Amax-Amin = 4.8V
  G = Verstärkungsfaktor = A/U = 4.8/0.03895 = 123.2349
  M = Umin + (Umin-Amin)/G = 0.10417 + (0.10417-0.1)/123.2349 = 0.10420
  c = Vref/M - 1 = 478
  R3 = R*(1+c)/c = 119.25 * (1+478)/478 = 119.5
  R2 = c * R3 = 57120.75
  R4 = (G-1) * R = 14215.92
  mit R5 kann man die Kennlinie um einen quadratischen Faktor 
linearisieren, hier nicht gezeigt
  mit R7 kann man den nachfolgenden A/D Wandler vor Überspannung 
schützen, bei OpAmp mit höherer Versorgung
  mit C kann man das Analogsignal filtern wenn R7 vorhanden ist, vor 
allem wenn R7 über 10k hat, 10nF
  mit dem zweiten OpAmp kann man eine schwache Referenzspannung puffern

Rechenweg mit Linearisierung durch R5, Excel-Spreadsheet:

http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=slyt442
http://www.ti.com/lit/an/slyt437/slyt437.pdf (Seite 21 mit
RTD_Linearization_v7.xls aus slyt442.zip auch als Dreidrahtanschluss)
http://www.linear.com/docs/1544 (letzte Seite, auf 0.1 GradC einstellbar 
genau)

[Stefan (Gast)]

Siehe da: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen

[Stefan (Gast)]

R2/R3 würde ich um ein Trimmpoti ergänzen, um den Arbeitspunkt /und 
damit den Messbereich) verschieben zu können.