PT100 Messverstärker - Komponenten und Auslegung

Die Demoversion von eagle kann IMHO 2 Signallagen + 2 Powerplanes, d.h.

4 Lagen unter der Voraussetzung dass nur auf 2 Lagen Leitungen drauf sind.

Wenn man es schafft dass die Unterseite wirklich GND ist ohne von allzu vielen (und v.a. nicht allzu langen und v.a. nicht an den falschen Stellen) Leitungen unterbrochen zu werden muß das nicht schlechter als vier Lagen. Wenn es nur ein paar Stück werden kann man ja auch Drähte als Jumper auf der Oberseite vorsehen anstatt die GND-Fläche auf der Unterseite zu zerstückeln.

Thomas

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Thomas Meier
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Moin Mathias,

Ja, so wollte ich es auch machen - das wäre AFAIK dann genau die

4-adrige Beschaltung des PT100. Die Referenzströme sind nötig, um dem Widerstand (PT100) eine Spannung zu entlocken, die man mit dem ADC messen kann. Wie würdest du es sonst machen?

Hehe - genau der Baustein (LTC2400) ist die Nr. 2 auf meiner Liste, falls es mit dem AD7793 nicht klappt. Im letzten Thread hat mir auch einer den hinweis zu einer App.Note gegeben, wo er ohne größeren Aufwand als PT100 Verstärker mit 1 mK Auflösung eingesetzt wird. An dem Baustein hat mich glaub' ich nur gestört, daß er keine internen Stromreferenzen hat - sonst macht er einen sehr guten Eindruck...

Liebe Grüße, Dennis

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Dennis Köhn

Hey Matthias,

Nicht mal zwischen AGND und DGND? Ich dachte, die soll man immer trennen und halt nur über eine kleine Brücke verbinden.

Leider wird sie recht wahrscheinlich 2-lagig, da ich 4-lagig noch nie gemacht habe und (noch) die passende Software fehlt. Auch weiß ich nicht, wie sehr die Preise fürs herstellen sich unterscheiden.

Eigentlich hatte ich schon Stecker ins Auge gefaßt, bloß habe ich gerade gesehen, daß die nicht einmal vergoldet sind. Insofern ist HF-dicht schonmal ein gutes Stichwort für die Suche nach neuen Steckern :) . Die Sache mit dem Pigtail habe ich auch verstenden, denke aber, daß es sich zumindest im Bereich PT100->Stecker nur schwer verhindern läßt. Ich werde aber versuchen, es zu beachten.

OK, aber schaden würde ein (sauber mit GND verbundenes) Metallgehäuse auch nicht, oder?!

Oh, ne - das wird nicht klappen - 1 Hz muß schon drin sein. Meistens sind die Änderungen zwar sehr langsam, wenn die Reaktion gestartet wird aber durchaus schon mal im Bereich weniger Sekunden.

Stimmt. Ich habe zwar keine Probleme mit Drifts, weil das Ding in ~500 mL gerührter Flüssigkeit hängt, die zudem extern temperiert wird, vermute aber auch Störeinflüsse, die wir nicht erfassen können. Die 10 mA sind aber wie gesagt ein Pferdefuß aus alten Zeiten und sollen jetzt durch 1 mA abgelöst werden. Besser wäre zwar noch weniger aber das trau' ich mich nicht. Schließlich ist der Heinrich-Hertz-Turm (Fernsehturm) gerade mal ~1 km entfernt ;-)

Na, die werd' ich doch gleich mal suchen gehen - klingt interessant :) ...Ne, bei ihm ist's wohl eher was anderes, da die Spikes fast immer in zwei einzelnen Fünfersequenzen kommen. INteressanterweise ist meine Messkiste fast baugleich, ich sitze nur einen Stock über ihm und habe diese Probleme nicht. In seinem Labor steht aber auch kein Gerät, dem man es zuordnen könnte und unter ihm ist elektrisches Brachland (Holzlager).

Liebe Grüße, Dennis

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Dennis Köhn

Hey Jörg,

ja, das klingt auf jeden Fall nach einer guten Lösung. So oder so ähnlich hatte ich mir das auch gedacht. Da ich ohnehin noch nach referenzen suchen muß (die des AD ist zu ungenau) werd' ich nach denen mal die Augen offen halten.

Richtig! Der AMP fehlt dem ja auch... :-( :-(

Der AD7793 ist echt das Beste, was ich für meine Anwendung bisher finden konnte. Die Referenzströme sind brauchbar, er hat nen AMP, niedrigste Samplingfrequenz genau im richtigen Bereich... Paßt!

Liebe Grüße, Dennis

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Dennis Köhn

Hey Thomas,

Das werd' ich nachher mal testen, danke für den Tipp. Dann müßte die Freeware ja doch passen, denn mit der Größe sollte ich hinkommen und UNI ist IMHO auch "non commercial" :-)

Auf dem Evaluation Board des AD7794 ist das ganz schön gelöst:

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(Seite 11). Ich müßte gucken, ob ich das auch so sauber hin bekomme aber eigentlich sollte das klappen. Mein Aufbau ist ja recht ähnlich, bloß mehrmals nebeneinander kopiert.

Liebe Grüße, Dennis

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Dennis Köhn

Da das ja sicher nicht fuer den Einbau in Lenkfeuerwaffen gedacht ist, reicht Auflegen alle paar cm oder wenigstens an den vier Ecken. Kompatibel beschichten und nicht einfach mit verzinnen lassen.

Dann muss man den unteren Widerstand an der Ref-Stromquelle passend waehlen, sodass der Fusspunkt ueber dem Minimum des CM-Range liegt.

Kommt aufs Wandlerprinzip an, bei diesem habe ich es nicht mehr im Kopf. Aber am Ende wird es oft so gemacht, dass die Sampling Frequenz bei 50Hz oder einem Vielfachen davon liegt. Ich rate Kunden jedoch immer davon ab, sich darauf als hauptrangige Entstoermassnahme zu verlassen. Denn irgendwann verkaufen sie ihre Sachen in Gegenden, wo der Strom aus einem alten Dieselgenerator kommt und dabei aber auch nichts stabil bleibt. Manchmal wissen deren Endkunden auch nicht, welche Frequenz er denn erzeugt. Dann bekommt man Antworten in schoenem Karibikakzent wie "Summatting between 45 aand 65 haarz, maan". Genau das ist letztes Jahr einem Kunden passiert, ich war damals noch nicht mit von der Partie :-(

Hat m.W. auch CMOS Eingang und da ist es nicht gar so wild. Aber immer schoen testen, am besten mit GSM.

Die Brachialmethode. Wie war das? Auf die Dauer hilft nur Power ...

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

AFAIK kann es nur zwei Lagen und keine zwei zusaetzlichen Planes. Kann mich aber irren.

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Wenn das alles ist, dann sieht es zweilagig machbar aus. Wenn Du diesen Trennschlitz machst, tue Dir den Gefallen und siehe alle 1-2cm eine ganz enge Verbindungsbruecke vor, mit der man die Chose rasch zuloeten kann. Das hat bei mir schon mehreren Kunden ein Re-Layout erspart.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

"mu" ?

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-- Kai-Martin Knaak tel: +49-511-762-2895 Universität Hannover, Inst. für Quantenoptik fax: +49-511-762-2211 Welfengarten 1, 30167 Hannover

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Kai-Martin Knaak

IMHO sollte man für die Kalibrierung eine E-Funktion nehmen statt eines Polynoms. Das kommt der realen Kurve recht nahe. Eine andere, speziell an NTC angepasster Kalibrierungs-Fit nennt sich "Steinhart-Hart". Die Firma Betatherm betreibt eine Website mit viel Info zu NTCs:

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

Eine Kuh macht "mu". Viele K=FChe machen M=FChe. Gruss Harald

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Harald Wilhelms

Dennis Köhn schrieb:

Ja, kann man zwar auch durch entsprechend niedrige Referenzspannung erzielen, aber 1. gibt es unter 1-1,2V nicht mehr allzuviel gutes, und 2. scheint diese Art der "Verstärkung" dann schnell an ihre Grenzen zu stossen weil einige Fehler dann natürlich auch grösser werden. Da Du aber in einer Brücke keine feste Referenz brauchst, fällt Punk 1 für Dich schonmal weg. Du könntest es natürlich ausprobieren und die Referenzeingänge mit ein paar 100mV aus dem fixen Brückenteil speisen. Aber lies mal das Datenblatt vom LT2410, da steht das eine Verringerung der URef keine Erhöhung der Auflösung bringen soll (obwohl ich denke das man mit viel Mitteln das relativ höhere Rauschen vom Frontend auch wieder glätten kann, sieht hier zumindest so aus).

Ja, sieht so aus. Leider hab ich noch keinen Praxisvergleich zwischen den LT und AD-Typen. Das wird noch kommen (wegen Temperaturbereich, die LTs gehen nur bis 85°C), aber wohl noch etwas dauern.

Ich könnte mal spasseshalber eine meiner Strom-/Ladungsmessplatinchen mit LTC2410/40 umbasteln und einen hier rumliegenden 2-Leiter PT1000 dranhängen und sehen was dabei rauskommt. Bringt aber max. eine Idee über Auflösung/Gezappel, bzw. deren Abhängigkeit von der Messzeit, Mittelungen. Geht aber wahrscheinlich erst wenn der Monat rum ist.

Jörg.

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Jörg Schneide

Dennis Köhn schrieb:

Du meinst die interne Referenz? So wie ich das sehe kammst du da nicht ran, oder hast Du Doch noch eine externe irgendwo? Aber egal, Dein Messtrom muss ja irgendwie durchfliessen (wenn man mal die Schaltung aus Fig. 21 zugrundelegt), insofern bräuchtest Du sowieso ein eigenständiges Teil. Und dran Denken das dein PT100 keinen festen GND-Bezug mehr hat. Du kannst ihn schirmen aber nicht "erden" was aber kein Nachteil sein muss.

Wenn mit "guter Übereinstimmung" nicht (nur) Impedanzen, sondern (auch) die Driftrichtung gemeint ist könnte das darauf hinweisen das die Common Mode-Abhängigkeiten der beiden Eingänge in die gleiche Richtung gehen (evtl. Designbedingt) dann könntest du vielleicht sogar mit R oder Diode hinkommen.

Versuch macht klug, aber Vorsicht, Du kannst beim ersten Test auch Pech haben das Du einen in dieser Hinsicht guten Wandler (oder sonst gut matchende Teile) erwischst und beim Nächsten ist es plötzlich nicht mehr so gut.

Jörg.

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Jörg Schneide

Dennis Köhn schrieb:

Hab diese Antwort erst jetzt gesehen, deswegen bin ich in den anderen Posts von heute noch von der 3-Leiterversion ausgegangen. Ich würde erst mal versuchen abzuschätzen ob die 4-Leiterversion im Vergleich überhaupt soviel besser wäre. Imho hängt das ja stark von der Leitungslänge und den möglichen Unterschieden in den Leitungen und Stromquellen ab.

Vielleicht überwiegen ja die Vorteile der Verstärkernutzung und 3-Leiter.

Man kann in diesem Fall wohl nicht alles haben (vielleicht AD7713?).

Mach einen Satz von Platinen mit verschiedenen Varianten damit Du erstmal was zu experimentieren hast. Lieber auch ein paar Bauteile vorsehen die man nicht unbedingt absehbar braucht um nachher etwas Experimentierspielraum zu haben. Z.B. parallel zu Eingängen, von Eingängen nach Masse, VCC. SMD-Löten ist mit dem richtigen Werkzeug nicht wirklich ein Problem: Gute Pinzette, Lupenbrille, kleine Lötspitze oder eine mit Hohlkehle, zusätzliches Flussmittel und etwas Zeit sollten reichen.

Vielleicht machst Du Dir auch gleich eigene SMD-THT Adapter dazu, dann brauchst du nur 1-2 mal den Wandler nebst Teilen die so nah wie möglich sein müssen darauflöten und kannst ihn in Deine Varianten umstecken. Würde ich aber bei so einer Sache vermeiden wollen, lieber alles SMD und so klein und kurz wie möglich.

Die Platinen kannst Du dann relativ günstig im "Pool" machen lassen, die setzen Dir auch einen Nutzen aus versch. Einzelplatinen (solange die einzelnen je unter

1dm² sind. Zum Ausprobieren reicht der Anbieter der mit der Frau im Blechkleid wirbt ;-).

Jörg.

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Jörg Schneide

Hey Joerg,

*An die Stirn klatsch* Ja, hast recht... Ich hatte irgendwie immer nur einen Widerstand im Sinn aber mit zweien muß das untere Potential ja gar nicht auf GND liegen. das sollte ja auch für den Kanal mit dem PT100 funktionieren, oder? Macht die Sache zwar insg. etwas teurer (statt einem dann zwei Widerstände mit niedrigem TC) aber so what?! Hauptsache endlich mal 'ne funktionierende ADC-Lösung :) :)

Liebe Grüße, Dennis

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Dennis Köhn

Heyho Kai-Martin,

Prima - danke für den Link, das schau' ich mir gleich mal an :) . Ich denke, die Schaltung wird zwar doch für PT100 sein aber mindestens ein Kanel wird dann als NTC ausgelegt. So kann ich mit beidem spielen, vergleichen und hab' letztlich sogar ganz für lau noch ein Extrakapitel (zB. "Sensoren und Auflösung") für meine Arbeit :D.

Liebe Grüße, Dennis

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Dennis Köhn

Dennis Köhn schrieb:

Hallo,

nein, das ist auch etwas anders. Man will Netzstörungen unterdrücken die synchron zu den 50 Hz sind oder auch zu 25 12,5 oder 10 Hz usw. Aber auch Oberwellen mit 100; 200; 300 usw. Hz will man unterdrücken. Dazu soll der AD Wandler über ein Vielfaches der Periodendauer der Netzfrequenz integrieren, dann bekommt man ein sogenanntes Kammfilter Verhalten, das heisst eine Nullstelle alle 50 Hz. Da wir über ein geradzahliges Vielfaches der Periodendauer integrieren werden auch Anteile mit 25 Hz usw. unterdrückt.

Bye

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Uwe Hercksen

Moin Jörg,

Jupp, das befürchte ich auch. Deshalb wollte ich - wenn es der 7793 wird

- mit AVDD auf 5V und Ref dann auf mindestens 3.3V. Das Problem ist bei dem ja, daß man am Eingang maximal auf 90% von AVDD hoch darf, wenn der Verstärker aktiv ist. So könnte ich mit ein wenig Luft fast den vollen Bereich zwischen 0.3 und 3.3 V nutzen.

Mach' dir da mal keinen Stress - nachher geht was kaputt oder funktioniert hinterher nicht mehr so gut wie vorher. Ich denke zwar nicht, daß ich meine Schaltung in den nächsten Wochen schon fertig habe aber der AD7793 wird wahrscheinlich eh besser geeignet sein. Um die beiden richtig zu vergleichen müßte man dem LTC2410 ja auch wieder nen OP zur Seite stellen etc. - das sprengt den Rahmen eines schnellen Experiments dann doch etwas.

Jein - die interne Stromquelle. An die Spannungsreferenz kommt man in der tat von außen nicht ran aber die soll eh mies sein.

Ich hatte gestern mit Stiefvater diesbezüglich noch eine Diskussion. Eigentlich dürfte es doch kein Problem sein, vor das PT100 und vor den Referenzwiderstand (4-Leiterschaltung!) jeweils noch ein zweites R zu klemmen und hinter diesem das niedrige Potential abzugreifen. Damit könnte ich die untere Grenze der Referenz- und Messspannung dann ja frei bestimmen. Oder ist da ien Denkfehler drin?

Die Schaltung soll 4-adrig werden. Das heißt, an das PT100 gehen 4 Strippen, je zweie für Strom und zweie für die abfallende Spannung, die dann in den ADC geht. Die zweite interne Stromquelle des ADC speist einen Widerstand, dessen Spannungsabfall analog an den Referenzeingang geht. Vielleicht kommen noch eigenständige Stromquellen zum Einsatz aber wohl eher nicht - zumindest nicht in dieser ersten Version. Erstmal muß überhaupt was laufen, dann kann man verbessern... ;)

Wird gemacht :) (ich glaub', vor allem sowas wird mir noch einiges Kopfzerbrechen bereiten... :/ )

[...]

Die Leitungen werden genau 2,0 m lang und als Strom soll 1 mA fließen. Zum Unterschied 3- vs. 4-Leiter findet man aber leider nicht besonders viel, nur, daß 4-Leiter geringfügig besser ist/sein kann.

Wird denn in der Schaltung aus dem Datenblatt der CM-Bereich überhaupt voll genutzt? Ich habe die Schaltung leider nicht komplett überblickt aber zumindest die Referenz scheint ja bis auf GND zu gehen. Das hieße, sie verschenken den Bereich zwischen GND und 300 mV dort auch, sofern der Verstärker aktiv sein soll.

Schau' ich mir mal an, danke für den Tipp :) . Ich hatte heute auch das Glück, die AD-Karte einer kommerziellen Kiste mit 24 bit (~20.000 ¤ kostet die komplett *hust*) in die Finger zu bekommen und konnte mir ein paar Typen abschreiben. Dort wurde u.A. AD7712AR, MAX392, AD780 und OP270EZ verbaut. Nun will ich mir nachher die Datenblätter nochmal anschauen, denn bei dem Preis hat sich hoffentlich mal jemand viele Gedanken über die Bauteile gemacht... Allerdings muß ich auch dazu sagen, daß besagtes AD-Modul ein "altes" ist, welches nur zwecks Umtausch auf meinem Tisch lag. Das macht aber nichts, da das neue auch wieder an mir vorbei muß *ggg*.

Liebe Grüße, Dennis

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Dennis Köhn

Teurer, hmm, ja. Nur ist mir manchmal schleierhaft, warum viele europaeische Firmen mit bis zu vier Euro-Cent pro SMT Teil nur fuer die Bestueckungsleistung kalkulieren. Ich kalkuliere mit weniger als einem ...

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Dann will auf der Ems ein grosser Pott unter der Hochspannungsleitung durch, es wird abgeschaltet, die Frequenz laeuft so langsam aus dem Ruder, ueberall gehen rote Warnlampen an, es troetet hie und da ...

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SCNR, Joerg

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Joerg
[...]

Das klingt ja nicht gut, denn sie "referiert" dem 24bit AD Wandler des AD7793. Da sollte sie eigentlich gut sein. Was wirft man der Spannungsreferenz denn vor?

[...]
--
Gruesse, Joerg

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Joerg

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