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A/D- Problem

Hallo!

Ich möchte einen Pt100 Widerstand digital auswerten, da ich eh einen µC benötige wollte ich auf den eingebauten A/D- Wandler zurückgreifen.

Das erste (von vielen) Problem, welches ich nun angehen möchte ist folgendes:

Der A/D- Wandler hätte ja gerne eine Spannung von

< Vref/(2^n) bis > ((2^n)-1)/(2^n)*Vref

Da vor dem A/D- Eingang mindestens ein OPV sitzt machen mir die fast 0V Probleme.

Das ganze sollte Batteriebetrieben werden, also wohl auch eher single supply, da ergibt sich dann aber das Problem, dass man den Offset nicht nach unten wegschieben kann.

Lösungen, die ich bis jetzt gefunden habe:

  1. OPV mit garantiertem Offset < Vref/((2^n)*gain) "besorgen"

  1. Den OPV doch bipolar betreiben und den Offset wegschieben

  2. Den µC + sonstige Peripherie "liften", also durch Spannungsreferenz GND höher legen

4,5,...,?

Was macht man denn da in Batteriebetriebenen Geräten?

MfG HL

Reply to
Heiko Lechner
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Heiko Lechner schrieb:

Instrumentenverstärker.

Gruß Dieter

Reply to
Dieter Wiedmann

=B5C

Da Du bei PT100-Widerst=E4nden nur typisch 4 Promille pro Grad =C4nderung hast, wir da wohl die Aufl=F6sung nicht ausreichen. PT100-Widerst=E4nde lohnen eigentlich nur, wenn Du eine entsprechend aufw=E4ndige Elektronik hast, die die hohe Genauigkeit dieser Bauelemente auch ausnutzt. Vielleicht sind f=FCr Deine Zwecke Halbleiter- Temperaturf=FChler besser geeignet. Gruss Harald

Reply to
Harald Wilhelms

"Heiko Lechner" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mid.dfncis.de...

Rail-To-Rail Verstaerker, z.B. LMC6084 oder AD824 (es gibt ggf. welche, die besser an den niedrohmigen Eingang und die notwendige Praezision angepasst sind zu einem besseren Preis, musst du selber suchen). Ja, das letzte (dutzend) Millivolt kommst du nicht an Null und Plus, aber du kommst auch nicht an -273GradC :-)

Pt100 nur kurzzeitig zum Messen von Strom durchfliessen lassen. Ob man vor dem Messen aufwaendig linearisiert, oder nach Wandlung digital linearisiert, haengt von der Aufloesung des Wandlers ab, ebenso ob man den Pt100 an Masse oder differentiell misst, such dir eine dir gefallende Pt100 Verstaerkerschaltung aus.

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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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Reply to
MaWin

Der beim uC eingenbaute AD-Wandler wird nicht an die Auflösung herankommen, die Du Dir für eine Temperaturmessung mit PT100 wünschst. Essei denn, Du interessierst Dich nur für große Temperatursprünge :-)

Wenn es nicht unbedingt ein PT100 sein muss, würde ich zu einem NTC- Widerstand raten. Der reagiert dramatisch viel stärker auf Temperaturschwankungen und macht dadurch dei Sache mit dem AD-Wandler viel leichter.

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Kai-Martin Knaak
http://lilalaser.de/blog
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Kai-Martin Knaak

Welche Auflösung und welche Genauigkeit brauchst du? Welcher Temperaturbereich interessiert dich? Warum PT100? Geht auch ein PT1000 oder ein KTY???

Warum? 0V erreichst du gar nicht, bzw. niemand zwingt dich, die Schaltung zu auszulegen, dass in dem von dir gewünschten Messbreich irgendwo 0V oder < 0V am Eingang oder Ausgang des OPV anliegen (müssen).

Offset kannst du später rausrechnen.

Einfach weit genug von 0V wegbleiben

Nein

Nein

Man könnte mir dem PT100 auch einen Multivibrator aufbauen, dessen Frequenz temperaturabhängig ist. Dann brauchst du keinen ADU und die Auflösung hängt nur noch davon ab, wieviele Perioden zu zählst.

Gruß

Stefan

Reply to
Stefan Brröring

Dieter Wiedmann schrieb:

Hallo!

Nehmen wir mal an, dass ich die Schaltung mit 5V versorge (5V auch als A/D-Referenz) und der Pt100 von 0°C bis 100°C messen soll.

Der Pt100 wird mit z.B. 1mA "durchstromt", macht bei 0°C 0,1V Spannungsfall. Bei 100°C wären es dann ca. 0,139V Spannungsfall. Bei Vref=5V benötige ich einen "IV" mit einer Verstärkung von ca. 130. Die kleinste Stufe wäre bei 8Bit 5V/256, also ca. 0,02V, der Verstärker muss also einen Offset deutlich unter 154µV haben.

Also 5V single supply, gain 130, welche Bestellnummer bei Reichelt? ;)

Und das Ganze jetzt vielleicht noch im 2-Zellen-Betrieb, also

2V single supply, gain 52,
Reply to
Heiko Lechner

Stefan Brröring schrieb:

Hallo!

Naja, ich wollte halt mit 8Bit so etwas wie von 0°C bis 100°C abbilden. Da fällt mir gerade auf, dass da 0,5°C Schritte wohl logisch sind. Dann halt 0°C bis 128°C... PT100, weil ich da noch ein paar rumfliegen habe (woher auch immer).

Naja, der A/D zwingt mich da schon ein bisschen zu, der will für eine 0 etwas kleineres als Vref/(2^n) sehen.

Wie sag ich das dem A/D?

Klingt nett.

Danke, HL

Reply to
Heiko Lechner

Kai-Martin Knaak schrieb:

Hallo!

Ich habe noch ein paar PT100 herumfliegen und wollte da jetzt mal etwas mit machen. Außerdem wollte ich endlich mal ein wenig Analogtechnik machen lernen ;)

MfG, HL

Reply to
Heiko Lechner

Heiko Lechner schrieb:

[...]

brauchst Du diese Genauigkeit? Wenn Du von 0° bis 100° messen willst, wären das bei voller 8 Bit Auflösung ca. 0,39° Genauigkeit. Was sowieso etwas unkommod ist, hast Du doch z.B. errechnete Werte von 0,78° und

1,17°, aber nie 1,0°.

Ich würde den Pt100 mit einem 1k Widerstand gegen Masse schalten und mit der 1mA Stromquelle speisen. Dann hast Du prinzipiell schon mal mindestens 1V am OP-Eingang und keine Sorgen, weil die Eingangsspannung zu nah an Masse sein könnte. Dann die Vertstärkung und die Referenz des OP so wählen, dass Du von 0° bis 100° genau 200 Schritte des A/D-Wandlers überstreichst und unten und oben etwas Luft hast. Dann hast Du eine Auflösung von exakt 0,5°.

Du kannst außerdem das Ganze von 25 bis 224 laufen lassen, wobei Du da nicht mal exakt sein musst: 30 - 229 funktioniert genauso. Jedenfalls kannst Du problemlos ca. 0,5V von den Rails Abstand halten und musst nicht so zimperlich bei der Aauwahl des OP sein.

Wo immer der Basiswert für 0° liegt, bei 25, 28 oder 30, da braucht man keinen Trimmer: Das misst man einmal nach und speichert den Korrekturwert im EEPROM ab.

CU, Christian

Reply to
Christian Treffler

Heiko Lechner schrieb:

Hallo,

wenn man es ganz genau nimmt 0 bis 127,5 °C, 256 verschiedene Werte, die

0 ist mit dabei, also gehört 256 oder 128 nicht mehr dazu.

Bye

Reply to
Uwe Hercksen

"Heiko Lechner" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mid.dfncis.de...

Kannst du ziemlich vergessen, denn dann muesstest du vor der Digitalisierung linearisieren, denn wenn du es hinterher tust gibt es so merkwuerdige Anzeigespruenge wie:

20.0, 20.5, 21.1, 21.6, 22.1, 22.7, 23.2, 23.8, 24.3, 24.8, ... 0 bis 100 GradC ohne Nachkommastelle geht mit 8 bit, das spart gleich 14 counts oben und 14 unten aus, der OpAmp muss also gar nicht bis ganz an den Anschlag kommen.

Nun denn, dann ist es wohl egal, ob du so eine schlechte Referenz wie der LM385 verwendest, die schlechter waere, als der Pt100 und damit das Gesamtergebnis runterzieht. Also moeglichst ratiometrisch messen, nur die Linearisierung klappt dann je nach Umgebungstemperatur mehr oder weniger genau.

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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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MaWin

Ein Grund mehr, erstmal ein einfacheres Felsd zu beackern. Auf die bei pt100 auftretende Rausch- und Driftproblematik stößt Du noch früh genug. NTCs sind übrigens nicht wirklich eine Geldanlage --> 30 Eurocent inklusive Märchensteuer bei Tante R zum Beispiel unter der Nummer "NTC-0,2 10K"

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Kai-Martin Knaak                                  tel: +49-511-762-2895
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Kai-Martin Knaak

Heiko Lechner :

Mann kann das auch mit dem Timer des uC machen. Ein Kondensator wird wechselweise über den PT100 sowie einen 100 Ohm Referenzwiderstand aufgeladen. Die jeweilige Ladezeit wird mit dem uC-Timer ausgemessen (über einen Komparator, der z.B. auf Vcc/2 liegt). Kleiner Nachteil: du musst die exponentielle Ladekurve bei der Linearisierung berücksichtigen (wenn du sowieso digital linearisierst, ist das aber egal). Auflösung hängt davon ab, wie schnell der Timer ist und wie lange du warten kannst. Bei 4MHz und 10ms sind das schon 40000. (siehe "metering handbook" bei ti.com)

Gut, vergiss meine Idee, der Kondensator müsste 1Farad haben...

M.

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Bitte auf mwnews2@pentax.boerde.de antworten.
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Matthias Weingart

Hallo Heiko,

  1. Billigen Low-Power, Low-Voltage Amp z.B. aus der 324er Serie nehmen. Diesen etwas nach + ziehen, ein wenig mehr als der hoechste zu erwartende Offset. Freien Port Pin nehmen, dort das Gate eines FET dran. Mit selbigem wird der Eingang des Amp auf Masse gezogen. Dann misst der uC die Spannung, welche dem Offset entspricht. Nun wird der FET abgeschaltet und die "echte" Messung beginnt. Von dieser zieht der uC dann per "Adam Riese Algorithmus" den Offset ab ;-)

Der FET sollte in Sachen Vth natuerlich der Batteriespannung angepasst sein. Auch sollte an einer Stelle geschaltet werden, die man bewusst hochohmig macht. Zum Beispiel direkt am Eingang des Opamp, auf den das Messignal ueber 100K oder so gegeben wird. Denn der FET kommt nicht weit unter 10 Ohm und der dadurch entstehende Restfehler muss so gering wie moeglich gehalten werden.

Ich glaube, in Deutsch heisst diese ganze Aktion Klemmung. Normalerweise muss man sie nur alle paar Sekunden durchfuehren. Ich mache es meist an paesslicher Stelle, zum Beispiel wenn ohnehin eine andere Aktion ablaeuft. Sozusagen als Trittbrettfahrer auf dem Timer CC Register eines anderen Prozesses.

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Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com
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Joerg

Die Idee ist gar nicht schlecht.

Du brauchst auch keinen 1 Farad Kondensator.

und R=100 Ohm und C= 1000uF folgt aus Tau = R*C:

Tau = 0,1 sec = 100.000 Mikrosekunden

Bei 100°C dann ca. 140.000 Mikrosekunden

Die tatsächliche Zeit bis zum Umschalten hängt dann natürlich noch vom Schaltpunkt des Komparators ab, liegt aber in derselben Größenordnung.

Um eine Auflösung von 1° zu erreichen, müsste man die Zeit mit einer Auflösung von 400 Mikrosekunden messen, oder bei 10uF mit 4 Mikrosekunden Auflösung. Für einen PIC mit 20 MHz Taktfrequenz kein Problem, ich glaube, der Timer kann da mit 5MHz laufen, entsprechend 200ns.

Die Schaltung ist dann ziemlich primitiv. Man schließt den Kondensator an einen Komparatoreingang an und über einen 10 Ohm Widerstand an einen Port Pin an, mit dem man den Kondensator entlädt. Dieser Pin muss entweder Open Drain haben, oder man nimmt einfach noch einen NPN Transistor. Dann noch den PT100 von VCC zum Komparatoreingang und fertig.

Man kann das auch so aufbauen, dass der PT100 an einem Ende an GND hängt und der Kondensator nach VCC geschaltet wird.

Der uC entlädt den Kondensator für 1 sec. Dann wird der Timer gestartet und der Kondensator über den PT100 geladen. Wenn der Komparator umschaltet, wird der Timer ausgelesen.

Auch nicht aufwendiger, als das Auslesen eines ADU.

Gruß

Stefan DF9BI

Reply to
Stefan Brröring

Hallo Stefan,

Ist aber deutlich genauer als 8 Bits. Aber man sollte es in Dual Slope machen und es gibt eine App Note dafuer fuer den Texas MSP430.

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Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com
Reply to
Joerg

Stefan Brröring schrieb:

[...]

prinzipiell funktioniert das auch und integrierende Wandler machen das so ähnlich, aber der Leckstrom und die Temperaturdrift eines Elkos mit

1000µF als Integrationskondensator wird dir die Genauigkeit kaputt machen. Solange du Folienkondensatoren mit geringer dielektrischer Absorption verwenden kannst, solltest du die 8 Bit Grenze weit hinter dir lassen können.

Gruß, Alexander

Reply to
Alexander Dörr

Hallo!

Ich danke euch allen erstmal für die ganzen konstruktiven Vorschläge!

Ich werde jetzt mal ein wenig Probieren und komme dann gegebenenfalls nochmal darauf zurück.

Danke, HL

Reply to
Heiko Lechner

Kai-Martin Knaak schrieb:

Da muß man sich aber schon ungeschickt anstellen, daß es bei Pt100 driftet und rauscht.

Das ist aber schon gegen einen einfachen Pt100 ein Schätzeisen.

Servus

Oliver

--
Oliver Betz, Munich
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Oliver Betz

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