Wenn ich die Schaltung auf Seite 29 mit diesem A/D-Wandler bauen würde:
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um PT100 und PT1000 zu messen, dann brauche ich für PT100 einen Rref von
100 Ohm und für PT1000 muß Rref=100 Ohm sein, um möglichst den gesamten Messbereich des A/D-Wandlers auszunutzen. Wie kann ich den Widerstand umschaltbar machen? Bei PT100 muß ich mit einer Genauigkeit von 0,1 Ohm messen. Vielleicht gibt es da ja FETs, die einen sehr kleinen Rdson-Wert haben, aber ich habe mal gehört, daß die Kurve nicht linear ist und könnte das daher den Messwert zu stark verfälschen?
Ich könnte natürlich auch den Eingangsverstärker verwenden und einen festen Rref Widerstand verwenden. Aber ich bin mir nicht sicher, ob das nicht auch das Signal zu stark verfälschen würde für die gewünschte Genauigkeit.
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Frank Buss, fb@frank-buss.de
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Ich habe für ähnliche Aufgaben den BSP 295, bzw. BSS 295 (von Siemens) verwendet. Die Gatespannung sollte (eingeschaltet) 10V betragen. Um die Genauigkeit zu erhöhen, können zur Kompensation von 0,3 Ohm RDSon die Referenzwiderstände durch Paralellwiderstände auf 99,7 Ohm, bzw. 999,7 Ohm, verkleinert werden.
Das erste was mir dazu einfällt wäre ein kleines Relais. Braucht etwas Strom wenn es nicht ein stromlos haltendes ist. (Mir fällt gerade der Begrif dafür nicht ein.)
Naja. Analogschalter mit 0.1Ohm sind, wenn es sie überhaupt gibt, sehr teuer. Vermutlich müsste man auch noch mehrere paralell schal- ten. Was ich mir vorstellen kann wäre ein Power-Mosfet den Du mit genug Vgs betreibst. Da sind 0.1Ohm locker zu erreichen.
Da ich gerade nicht weiß wie hoch Deine Anforderungen sind kann ich Dir nicht sagen was mehr Aufwand ist. Andererseits ist Faktor 10 (durch einen fixem 1k Widerstand) auch nur 3Bit Verlust. Viele Grüße, Martin L.
Das stimmt, vielleicht geht es ja auch so. Ich würde gerne 0,1°C Genauigkeit haben. Bei PT100 geht der Widerstandwert zwischen -60°C und
100°C von 60 Ohm bis 140 Ohm, also 0,5 Ohm pro °C. Ich muß also auf 50 Milliohm genau messen. Wenn ich mit 1mA messe, dann wären das 50uV Spannungsabfall. Wenn ich nun z.B. einen 820 Ohm Referenzwiderstand nehme, dann habe ich einen Messbereich von 1,6V, also entspricht ein LSB bei 16 Bit Auflösung 25uV. Der A/D-Wandler hat 1uV Offset Fehler und 10nV Drift pro °C, also im Prinzip müsste es dann funktionieren und ich habe sogar noch ein LSB Reserve für Rauschen.
Bei PT1000 sähe das mit einem festen 820 Ohm Referenzwiderstand natürlich entsprechend um Faktor 10 besser aus, wäre also wohl unproblematisch.
Ich frage mich allerdings, was ich alles bei Messungen im Mikrovoltbereich beachten muß. Abschirmung, Masseführung, Tiefpassfilter usw.?
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Frank Buss, fb@frank-buss.de
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Als erstes drängt sich mir dabei die Frage auf, wie denn zwischen PT100 und PT1000 umgeschaltet wird? Was sich dafür eignet, sollte auch für den Referenzwiderstand gut sein.
Das wird von außen angeklemmt. Man könnte da dann natürlich auch ein paar Brücken vorsehen für die Umschaltung des Referenzwiderstandes. Allerdings ist die Schaltung noch ein wenig komplizierter, da ich mehrere PT100/PT1000 Widerstände mit einem A/D-Wandler messen möchte. Wenn die dann gemischt angeschlossen werden, dann geht das nicht mehr.
Ich sehe aber gerade, daß der 24-Bit A/D-Wandler nur ein Euro mehr kostet. Da wären dann wahrscheinlich, rein rechnerisch von der Auflösung her gesehen, mit einem festen 820 Ohm Widerstand alle meine Probleme gelöst, auch bei noch so wilden nichtlinearen Anpassungen (muß ich aber nochmal sicherheitshalber nachrechnen). Vorausgesetzt ich bekomme keine Probleme mit Rauschen und anderen Störungen.
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Ich habe in einem aktuellen Projekt auch einen 24bit-ADC und mich dreister Weise nicht konsequent an die Vorgaben gehalten. Die zigfache Entkopplung der Referenz habe ich mir geschenkt, ebenso das erneute Tiefpassfiltern meines sowieso schon stark (
OK, dann muss aber auch der Multiplexer ziemlich sauber sein und realistisch betrachtet 3-polig umschalten.
Das würde ich lassen. Das zu 24 Bit passende SNR muss man in der Schaltung erstmal hinbekommen. Wenn es geschwindigkeitsmäßig vertretbar ist, würde ich ein Reed-Relais nehmen. Das hat am ehesten zeitlich konstante Eigenschaften.
Also ich habe mir gedacht, die Sensoren 4-polig umzuschalten: Jeweils an den beiden Stromausgängen und den differentiellen Eingängen. Denn die Stromausgänge regeln jeden Widerstand im Umschalter aus und die differentielnen Eingänge haben sowieso einen so hohen Eingangswiderstand, daß ein Widerstand des FET-Umschalters (4051) nichts ausmacht.
Wenn ich das aber ein paar Millionen mal umgeschaltet habe, da ich ja permanent beide Sorten von Sensoren lesen will, dann kann ich da ein neues Relais einbauen.
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Frank Buss, fb@frank-buss.de
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Wie oft willste denn umschalten? Bei 24bit haste mit Glück eine stabile Messung/sec. Lebensdauer des Reed-Kontaktes weit über 10^9 Schaltspiele, macht 10^9 sek also über 30 Jahre ununterbrochen. Wenn das Gerät das sonst überlebt, warum also nicht?
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Saludos Wolfgang
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Also ich habe mir gedacht, die Sensoren 4-polig umzuschalten:
.=2E.und warum machst Du nicht das gleiche mit den Referenzwiderst=E4nden? Dann reichen ganz normale Standardmultiplexer. Hast Du =FCbrigens an die Thermospannungen an den Anschl=FCssen gedacht? Die kriegt man weg, wenn man einmal mit positiven und einmal mit negativen Strom misst. Gruss Harald
Wie müsste denn dann die Schaltung aussehen? Ein Referenzwiderstand hat ja die schöne Eigentschaft, ein Referenzwiderstand zu sein, also möglichst genau auch über einen großen Temperaturbereich und eine optimale Spannungs-/Stromkurve, ganz nach dem alten Ohm. Wenn da noch ein FET drin ist, dann bin ich mir da nicht so sicher. Wobei man das aber wahrscheinlich auch rausrechnen könnte, wenn man es bei den Geräten jeweils kalibriert.
Wie groß würde ist da der Fehler? Könnte man das nicht auch kalibrieren und dann rausrechnen? Rechneleistung ist in dem angeschlossenen Embedded System massig vorhanden, um auch jede noch so nichtlineare Kurve abzubilden und schnell muß es auch nicht sein (ein paar Messungen pro Sekunde).
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Steht noch nicht ganz fest. Der Kunde meinte, aber letztens es brauchen nur PT1000 unterstützt zu werden, sodaß die Anforderungen wieder etwas leichter sind. Aber man kennt Kunden ja, und wenn es auch mit PT100 funktioniert und es das ganze nicht teurer macht, hat auch keiner was dagegen. Werden wohl 4 Stück werden.
Alle 4 Sensoren sollen mindesten zweimal pro Sekunde abgefragt werden können.
Wohl < 2m.
Fest.
Der sieht wirklich interessant aus, hat auch direkt den Multiplexer drin, noch 2 Stromquellen und kann man auch noch programmieren:
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Umschalten müsste ich die Stromquellen aber wohl dennoch zusätzlich extern, oder? Die Widerstände parallel an die Stromquellen hängen wäre wohl nicht so gut :-)
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Frank Buss, fb@frank-buss.de
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Naja... Temperaturen sind selten schnelle Vorgänge, da hat wohl jemand Angst, was zu verpassen, deshalb die rel. hohe Messfrequenz.
Wenn man wirklich schnell messen muss, nimmt man eh Thermoelemente.
Da musste im Datenblatt mal genau ausklabüstern, was für eine Wiederholfrequenz machbar ist, je schneller, desto weniger Auflösung. Die unteren bits klappern, je schneller Du dran frickelst. Im F350 ist ein längeres Kapitel und irgendwo gibts auch eine Application, wo die Eigenheiten des ADC genauer beschrieben sind.
Die brauchste IMHO nicht, s.u.
Bei 4 Pt1000 kannste alle 4 jeweils auf 2 Kanäle legen und dann eine Differenz-Messung machen, also 'massefrei'.
Auch der PGA (Verstärker) ist umschaltbar, Du sparst Dir OP-Amps.
Ich würde alle 4 Pt* gleichzeitig aus der (zusätzlich gepufferten) Referenzspannung versorgen und dann nur mit dem MUXer umschalten.
Dur brauchst R1/2 bzw. R3/4 nur ansatzweise zu kennen. Brauchen nur rauscharm mit niedrigem TK zu sein. Ich würde einfach Metallfilm nehmen. Für CH1: Du kannst mit Messungen Uref/CH1+, CH1+/CH1- und CH1-/AGND alles ausrechnen, was das Herz begehrt.
Korrekter Abgleich machste einmal bei der Inbetriebnahme und schaufelst die Werte für R1..4 und ggf. Korrekturfaktoren ins Flash.
Alle naselang/paar Stunden/Tage... kannste ja die R1..4 nachmessen, wenn Du dann besser schlafen kannst :-)
Den ganzen Kram noch mit ensprechenden C garnieren, auch R in die Ltg. zu den CH-Eingängen, ggf. noch ein paar Schutzdioden und Varistoren, dann sollte Dich nur noch wenig ärgern.
Die Ergebnisse einfach auf der seriellen Schnittstelle in Klartext rausdonnern und gut isset. Leicht zu kontrollieren und zu testen.
Wenn Du unbedingt willst, kannste das ja gleich in m°C oder c°C ausgeben. Dann sparste das dösige, redundante Komma: C für Celsius, U für Spannung, F für Fahrenheit :-p
Zahlen rechtsbündig und man kann alles sogar mit Hyperterm bewundern.
ZB: C1 1234567 C2 2345678 C3 .....
Oder alle in eine Zeile, das ist zum anschauen noch besser, da schöne Tabelle:
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