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Hallo zusammen!

Ich mache gerade eine arte Temp.-Überwachung mit einem PT1000 und mir wurde diese Schaltung "empfohlen", die ich im Anhang habe.

Vor dem Vergleichsoperatoren kann man einen Spannungsfolger und danach einen Differenz-Verstärker sehen. Der PT1000 wird mit 1mA angetrieben, somit ist R1=1kOhm, da Ugs=1V laut Datenblatt ist.

Aber wie berechne ich die Widerstände(R2, R5, R3 und R4) für den Differenzverstärker?

1. Also erstmal denke ich muss ich wissen, wie so ein Diff.-Verstärker ungefähr funktioniert. Der ist doch da um eine Spannungsdifferenz zu Verstärken, also man schickt 2 Spannungen rein und die Differenz davon wird verstärkt richtig?
Kann mir da jemand bitte auf die Sprünge helfen?

2. Was bringt der Spannungsfolger hier? Ein Spannungsfolger verstärkt ja einen Strom salopp gesagt, oder?
Aber was genau bringt mir das in meinem Fall?

Ich habe mir im Internet schon mal was durchgelesen zu diesen Themen, aber bin leider nicht schlauer geworden.

Ich hoffe ihr könnt mir heir weiter helfen!

Danke im voraus!

mfg

Kaspersky

» mir wurde
» diese Schaltung "empfohlen", die ich im Anhang habe.
Gut, dass die "" da sind

» Vor dem Vergleichsoperatoren kann man einen Spannungsfolger
Ja.

» einen Differenz-Verstärker sehen.
Naja, es ist ein Subtrahierer.

» Der PT1000 wird mit 1mA angetrieben
Nominell. Auf die Stabilität des JFET würde ich mich nicht umbedingt verlassen wollen. Da gibt es weitaus bessere KSQ, die auch nicht wesentlich komplexer sind.
Aber diese Variante taugt höchstens als Quelle für eine LED o.ä.

» Aber wie berechne ich die Widerstände(R2, R5, R3 und R4) für den
» Differenzverstärker?
Mit nem Taschenrechner
Die Formeln für oben erwähnten Subtrahierer findest du im Netz, wenn du sie nicht herleiten kannst.
Wobei das eine Gute Übung ist...
Davon abgesehen hast du ja keinen einzigen Wert vorgegeben, sodass es gar keiner Berechnen kann.

» 2. Was bringt der Spannungsfolger hier? Ein Spannungsfolger verstärkt ja
» einen Strom salopp gesagt, oder?
Ja. Oder anders gesagt, er wandelt eine Quelle mit hoher Impedanz in eine mit niedriger um.

» Aber was genau bringt mir das in meinem Fall?
Der nachgeschaltete Subtrahierer hat eine gewisse Stromaufnahme. Diese wiederum wird von der KSQ abgezapft, womit für den Messwiderstand weniger bleibt, womit die Genauigkeit der KQS zum Teufel geht.

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htm

»
»
» http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htm

Danke.

1. Aber ich verstehe noch nicht so recht. Bei mir ist doch der + Eingang des OPVs auf Masse richtig? Aber was bringt das?

2. Welche Signale werden nun bei mir subtrahiert? Wo habe ich in meine Schaltung da zwei Signale. Könnte das jemand bitte einzeichnen.

3. "Die Eingänge der Rechenschaltung belasten die Signalquellen. Dadurch entstehen Rechenfehler. Um dem entgegenzuwirken müssen die Ausgangswiderstände der Signalquellen niederohmig sein."

Signalquellen --> Damit ist mein PT1000 gemeint, richtig? In der Schaltung ist doch ein Spannungsfolger, da diese Signalquellen anscheinend hochohmig sind. Wo erkenne ich, dass diese hochohmig sind?

4. Und warum genau muss der Subtrahierer-Eingang niederohmig sein? Aber da ist doch dann nur Eingang niederohmig, da der Spannungsfolger ja nicht auf beide Eingänge geht.

5. Aber was bringt es im Endeffekt, dann wenn ich meine 2 Signalquellen subtrahiere?

Ich hoffe ihr könnt mir da ein bisschen weiterhelfen!

Danke!

Es geht darum, nur den Spannungsfall am PT1000 zu messen. Der Spannungsfall der Zuleitung zum Messfühler PT1000, soll nicht in die Messung eingehen.
Deshalb eignet sich der Differenzverstärker (Subtrahierer) für diesen Zweck.

Der „Spannungsfall auf dem Kabel“ wird von der Summe „Spannungsfall PT100“ + „Spannungsfall auf dem Kabel“ subtrahiert!

Am Ausgang des Subtrahierers steht die Differenzspannung des PT1000 “Massebezogen!!“ zur weiteren Bearbeitung zur Verfügung.

Wenn in einem speziellen Fall die rund ~5µA des invertierenden Eingang der Verstärkerschaltung (2*100kOhm)auch noch eliminiert werden sollen, müsste man in diese Leitung ebenfalls einen Spannungsfolger einbauen.
Der Strom ist aber so gering, dass das kaum Sinn ergibt.

Ausgangsspannung (Rund 1V) / 2*100kOhm = rund 5µA
5µA * Leitungswiderstand.
Das ergibt einen äußerst geringen Messfehler!


Der Spannungsfolger oberhalb des PT1000 ist allerdings erforderlich.
Würde man den Spannungsteiler 2*100KOhm direkt an den PT1000 schalten, ergäbe das einen nicht tolerierbaren Messfehler.
1V / 200kOm = 5µA
1mA -5µA = 995µA
PT1000 * 995µA = 995mV anstatt 1V
Also ein Messfehler von 5mV
Der PT1000 hat 3,85 Ohm pro °C.
3,85 Ohm *1mA = 3,8mV
5mV / 3,8mV = 1,298°C Messfehler.

edit.:
Es gibt noch eine andere Möglichkeit den Spannungsfall der Zuleitung zu eliminieren.
Die kommt sogar mit einem dreiadrigen Zuleitungskabel aus. Ist aber aufwendiger.
Die erkläre ich jetzt aber nicht.

http://www.elektronik-kompendium.de/forum/forum_entry.php?id=194940&page=0&category=all&order=time

PS.
Hier ist noch eine vernünftige Konstantstromquelle für dein Projekt.

Zeichnungsfehler:
Der 1kOhm Widerstand muss 2,2kOhm haben!

Der 1kOhm Widerstand währe für eine Konstantstromquelle vom Typ LM385-1,2 geeignet. Dann müssten die OPV-Eingänge allerdings bis Vcc -1V aussteuerbar sein. Das ist aber nicht bei jedem OPV gegeben!


2.PS.
Ich habe mal recherchiert. Die meisten OPVs schaffen am Eingang auch nicht Vcc -2,5V zu verarbeiten.
Mir fällt nur der TLC271 ein. Der schafft das. Bei dem ist ein Zusatzpin (BIAS SELECT) Pin 8 vorhanden. Das muss beschaltet werden. Einfach auf Masse legen.

» Hier ist noch eine vernünftige Konstantstromquelle für dein Projekt.
Geht auch noch einfacher, und nicht weniger schlecht:



Davon abgesehen ist 1mA Messstrom für einen PT1000 etwas viel. Es werden dann nämlich 1mW Wärme in ihm umgesetzt, welche die Messung verfälschen.
Deshalb ist obige Schaltung auch auf 100µA dimensioniert.

» » Hier ist noch eine vernünftige Konstantstromquelle für dein Projekt.
» Geht auch noch einfacher, und nicht weniger schlecht:
»
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» Davon abgesehen ist 1mA Messstrom für einen PT1000 etwas viel. Es werden
» dann nämlich 1mW Wärme in ihm umgesetzt, welche die Messung verfälschen.
» Deshalb ist obige Schaltung auch auf 100µA dimensioniert.

Ich denke, das 1mW wärmetechnisch nicht ins Gewicht fällt.
Bei 100µA sind die Spannungsänderungen am PT1000 so gering, dass da andere Messfehler durch die Schaltung eine größere Ungenauigkeit bewirken.

Den Justiereingang vom LT1009 darf man doch bestimmt nicht unbeschaltet lassen.
Beim TL431 muss der an die Katode geschaltet werden, wenn er auf seine Eigenspannung regeln soll. Eine Justierung des Konstantstromes sollte aber vorgesehen werden.

» » Hier ist noch eine vernünftige Konstantstromquelle für dein Projekt.
» Geht auch noch einfacher, und nicht weniger schlecht:
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» Davon abgesehen ist 1mA Messstrom für einen PT1000 etwas viel. Es werden
» dann nämlich 1mW Wärme in ihm umgesetzt, welche die Messung verfälschen.
» Deshalb ist obige Schaltung auch auf 100µA dimensioniert.

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So würde ich das nicht machen.
Olits Vorschlag ist der bessere - Ausgleichsleitungstechnisch.

Neben 3-Leiter, gibt's auch 4-Leiter Schaltungen.
-> Messbrücke zum Instrumenten-Amp. mit autom. Offsetregelung.
Mit dem Vorteil, dass sie auch temp. kompensierend ist, kostenfrei mitgeliefert.

Der Strom muss ja nicht 1mA sein, kann man einstellen.
Mit dem muss man dann rechnen.
Olits Einwand ist daher dazu auch treffend. - Andere Probleme.

http://www.jumo.de/de_DE/support/faq-weiterbildung/index.html

Grüße
Gerald
---

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...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

» » » Hier ist noch eine vernünftige Konstantstromquelle für dein Projekt.
» » Geht auch noch einfacher, und nicht weniger schlecht:
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» » Davon abgesehen ist 1mA Messstrom für einen PT1000 etwas viel. Es werden
» » dann nämlich 1mW Wärme in ihm umgesetzt, welche die Messung verfälschen.
» » Deshalb ist obige Schaltung auch auf 100µA dimensioniert.
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» So würde ich das nicht machen.
» Olits Vorschlag ist der bessere - Ausgleichsleitungstechnisch.
»
Die Schaltung der Stromquelle, die Offroad GTI, vorschlägt ist schon genial.
Und so wie ich es verstanden habe kann man den Justierpin am LT2009 freilassen um 2,5V zu erhalten.
Eine Justierung kann man ja Trotzdem vorsehen, wenn es erforderlich ist.
Anstatt 25kOhm eben 22kOhm + 4,7kOhm Einstellregler.
Bzw. für 1mA 2,2kOhm + 470 Ohm Einstellregler

» Eine Justierung kann man ja Trotzdem vorsehen, wenn es erforderlich ist.
Eben, wenn.

» Anstatt 25kOhm eben 22kOhm + 4,7kOhm Einstellregler.
Da es beim gut sortierten Elektronik Distributor 25k'ler auch mit 0,01% Toleranz gibt, habe ich es erst mal nur so dargestellt.

Die LT1009 selbst hat eine Toleranz von 0,2%. Wobei mit anderen Typen ja noch engere Toleranzbänder erreicht werden können, solange der OPV auch entsprechend genau ist.

» Ich denke, das 1mW wärmetechnisch nicht ins Gewicht fällt.
Kommt wieder darau an, wie genau es werden soll. Nachfolgender Pt-Ni Widerstand hat selbst mit Luftstrom einen thermischen Widerstand von 200K/W, womit die Eigenerwärmung 0,2K betragen würde.
http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0CDwQFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.jumo.de%2Fattachments%2FJUMO%2Fattachmentdownload%3Fid%3D3693%26filename%3Db90.6121.4de.pdf&ei=rkI8U-XINZDVsgan-oH4Aw&usg=AFQjCNGOttERwZA7wFOyom_QGVogNAvw1Q

» Bei 100µA sind die Spannungsänderungen am PT1000 so gering, dass da andere
» Messfehler durch die Schaltung eine größere Ungenauigkeit bewirken.
Naja, 100mV zu messen ist doch noch kein Hexenwerk. Integrierte Instrumentenverstärker wurden ja schon angesprochen.

» » » » Hier ist noch eine vernünftige Konstantstromquelle für dein Projekt.
» » » Geht auch noch einfacher, und nicht weniger schlecht:
» » »
» » »
» » »
» » » Davon abgesehen ist 1mA Messstrom für einen PT1000 etwas viel. Es
» werden
» » » dann nämlich 1mW Wärme in ihm umgesetzt, welche die Messung
» verfälschen.
» » » Deshalb ist obige Schaltung auch auf 100µA dimensioniert.
» »
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» » So würde ich das nicht machen.
» » Olits Vorschlag ist der bessere - Ausgleichsleitungstechnisch.
» »
» Die Schaltung der Stromquelle, die Offroad GTI, vorschlägt ist schon
» genial.
» Und so wie ich es verstanden habe kann man den Justierpin am LT2009
» freilassen um 2,5V zu erhalten.
» Eine Justierung kann man ja Trotzdem vorsehen, wenn es erforderlich ist.
» Anstatt 25kOhm eben 22kOhm + 4,7kOhm Einstellregler.
» Bzw. für 1mA 2,2kOhm + 470 Ohm Einstellregler

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Schon, nur für lange Sensor-Leitungen würde ich sie eher überdenken.
Den Amp. sollte man hier ganz in die Nähe zum Sensor montieren.
Aber ich denke nicht, dass der Amp. +300° aushält.

http://www.jumo.de/de_DE/support/faq-weiterbildung/literatur/themen/temperaturmesstechnik/FAS146.html

http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an43f.pdf

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...und täglich grüßt der PC:
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» » Die Schaltung der Stromquelle, die Offroad GTI, vorschlägt ist schon
» » genial.
» » Und so wie ich es verstanden habe kann man den Justierpin am LT2009
» » freilassen um 2,5V zu erhalten.
» » Eine Justierung kann man ja Trotzdem vorsehen, wenn es erforderlich ist.
» » Anstatt 25kOhm eben 22kOhm + 4,7kOhm Einstellregler.
» » Bzw. für 1mA 2,2kOhm + 470 Ohm Einstellregler
»
» ---
» Schon, nur für lange Sensor-Leitungen würde ich sie eher überdenken.
» Den Amp. sollte man hier ganz in die Nähe zum Sensor montieren.
» Aber ich denke nicht, dass der Amp. +300° aushält.
»
Ich verstehe nicht, warum die Stromquelle am PT1000 montiert werden soll!
Die Spannungsfälle auf dem Kabel werden ja durch die Subtrahierschaltung eliminiert.

Nimm es mir nicht übel. Aber durch dein Link werde ich mich nicht durchkämpfen! Zumal es sich da um Thermoelemente handelt. Also ein völlig anderes Messprinzip.
Und der andere Link hat auch nichts mit unserem Messprinzip zu tun!

» » Ich denke, das 1mW wärmetechnisch nicht ins Gewicht fällt.
» Kommt wieder darau an, wie genau es werden soll. Nachfolgender Pt-Ni
» Widerstand hat selbst mit Luftstrom einen thermischen Widerstand von
» 200K/W, womit die Eigenerwärmung 0,2K betragen würde.
» http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0CDwQFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.jumo.de%2Fattachments%2FJUMO%2Fattachmentdownload%3Fid%3D3693%26filename%3Db90.6121.4de.pdf&ei=rkI8U-XINZDVsgan-oH4Aw&usg=AFQjCNGOttERwZA7wFOyom_QGVogNAvw1Q
»
» » Bei 100µA sind die Spannungsänderungen am PT1000 so gering, dass da
» andere
» » Messfehler durch die Schaltung eine größere Ungenauigkeit bewirken.
» Naja, 100mV zu messen ist doch noch kein Hexenwerk. Integrierte
» Instrumentenverstärker wurden ja schon angesprochen.

Na gut, du hast mich überzeugt.

5.3 Messstrom
Um Eigenerwärmungseffekte und die evtl.
Beschädigung des Temperatursensors zu
vermeiden, empfehlen wir folgende max.
Ströme:
<= 1,0mA bei Pt 100-Temperatursensoren,
<= 0,7mA bei Pt 500-Temperatursensoren und
<= 0,1mA bei Pt 1000-Temperatursensoren.

Der PT1000 hat 3,85 Ohm pro K
3,85 Ohm * 100µA = 385µV pro K
Da soll die Schaltung aber sehr präzise arbeiten!

» Der PT1000 hat 3,85 Ohm pro K
» 3,85 Ohm * 100µA = 385µV pro K
» Da soll die Schaltung aber sehr präzise arbeiten!
LTC2053.
Der hat eine typische Eingangsoffsetspannung von 5µV, kann 385µV also mit etwa 1% auflösen.

» »
» » ---
» » Schon, nur für lange Sensor-Leitungen würde ich sie eher überdenken.
» » Den Amp. sollte man hier ganz in die Nähe zum Sensor montieren.
» » Aber ich denke nicht, dass der Amp. +300° aushält.
» »
» Ich verstehe nicht, warum die Stromquelle am PT1000 montiert werden soll!
» Die Spannungsfälle auf dem Kabel werden ja durch die Subtrahierschaltung
» eliminiert.
»
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