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Thema: Hilfe zu Mewertverstrker fr PT100

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hilfe zu Mewertverstrker fr PT100

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    Ich habe eine Wheatstonebrckenschaltung mit dem LM324 wie folgt aufgebaut und bekomme keine brauchbare Verstrkung am Ausgang.

    Die Schaltung liegt an einer 12V Spannungsversorgung meines zum Labornetzteil umgebauten PC-Netzteiles. Die ""+"-Eingnge der ersten zwei OPs werden jeweils von einem Spannungsteiler versorgt. Am einen Spannungsteiler habe ich einen 10KR Widerstand und den Poti mit 100 R fr den Abgleich und am anderen 12kR (=> 1mA) und den PT100 Temperaturmesensor.

    Die Ausgnge der beiden OP`s werden ber jeweils einen 220KR Widerstand an die "-"-Eingnge Rckgekoppelt. Der 2KR Poti fr die Einstellung der Verstrkung am Subtrahierer ist zwischen die beiden "-"-Eingnge gelegt.

    Der Ausgang des OP`s, der mit dem Spannungsteiler mit PT100 am Eingang, ist ber einen Spannungsteiler mit je 1x 10kR mit dem "+"-Eingang der 3. OP`s verbunden und der Spannungsteiler mit Erde.

    Der Ausgang des 2. OPs ebenfalls ber einen 10KR Spannungsteiler mit dem "-"-Eingang des 3. OPs und statt mit GND mit dem Ausgang des 3. Ops verbunden, also der 3. OP der eigentliche Subtrahierer.

    Die Schaltung ist auf einer Lochrasterplatine aufgebaut, die 4 10KR sind normale 10K Widerstnde so selektiert das nur kleine Differenzen der Widestandswerte vorhanden sind!

    Nachdem die Schaltung keine brauchbare Verstrkung bewirkte haben wir mit dem PT100 auf Raumtemperatur den Abgleich so eingestellt das zwischen den beiden "+"-Eingngen der ersten 2 OPs 10mV anliegen. bei Messung der Spannung zwischen den Ausgngen der ersten 2 OPs haben wir 246mV gemessen, am Eingang zum 3.OP 129mV wie zu erwarten. Zwischen dem Ausgang des 3.OPs und GND lagen nur 24mV an! Und zwar fast unverndert egal wie ich den 2K-Poti der die Verstrkung einstellbar machen soll auch verndere!

    Was verstehe ich falsch, was mache ich falsch, was ist die Ursache!
    MfG

    Hellmut

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Re: Hilfe zu Mewertverstrker fr PT100

    Sorry, bei der komplizierten Beschreibung verlier' ich die Lust am Lesen. Ein Bild sagt mehr als tausend Worte!!!
    Anscheinend willst Du einen Instrumentationsverstrker aufbauen, richtig?
    Dann bentigst Du eine spezielle Schaltung, wenn DU einen SingleSupplyOP wie den LM324 nutzen willst und ich kann nicht erkennen, ob Du das tust. Die "Standardschaltung funktioniert dann nicht!
    Vielleicht hilft das ja schon...
    Gru

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Messverstrker

    Hier das Bild:

    MfG

    Hellmut

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionr
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    Das Problem ist, das die OPs keine negativen Spannungen erzeugen knnen. Durch die Spannungsteiler am Eingang gibt das nur etwas 1/100 der Versorgunsspannung als etwa 0,12 V. Die ersten 2 OPs sollen die Differenz dann ber 200 mal Verstrken, einmal positiv und einmal negativ. Dabei mte der eine dann unter 0 V gehen, was aber neicht geht. Ducht die Kopplung gibt der 2 te OP dann auch nur soviel aus wie der erste. daduch kommen die 2 mal 0,12 V = 240 mV (gemessen 246 mV) als maximale Ausgangsspannung. Den 3 ten OP habe ich allerdings so nicht verstanden, da kann es aber auch hnliche Probleme geben.

    Als Abhilfe knnte man in Serie zu der ganzen Brcke an der GND-Seite noch mal ca. 1 K schalten. Damit hat man im Ruhzustand ca. 2,2 V am Ausgang der erste 2 OPs und damit kaum Probleme. Beim 3 ten OP hat man dann erst probleme wenn die Ausgangsspannung negativ werden soll.

    Normale potie haben oft einen ziehmlich groen Temperaturkoeffizienten. Wenn es nicht unbedingt sein mu, sollte man so wenig wie mglich die Potis benutzen. Der Ohm Poti hat dazu noch Probleme mit dem Schleifer kontakt. Alternativ Drahtpoties (teuer und zum Teil hakig) oder Schaltung so ndern, das der Tk des Potis weniger Einflu hat. Bei der Spannungseinstellung (100 Ohm poti in der Beschreibung) geht das recht gut: die 100 Ohm als Festwiederstand nehmen, einen 3 ten Brckenzweig durch einen ca. 1 K Poti whlen, und den ber etwa 100 K an die Feste Brcke koppeln. So kann man die Spannung um etwa 10 % ndern, hat aber nur wenig Einflu durch den TK des Potis.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Diese Schaltung ist mein erster Sprung in die Analogtechnik. Ich habe die Schaltung ber google gefunden und eingesetzt da dort der pt100 explizit aufgefhrt ist. Ich gebe zu das ich besserwessis Beitrag nicht wirklich verstehe! Die gleiche Schaltung habe ich auch im Buch "Halbleiter-Schaltungstechnik von U.Tietze und Ch.Schenk" auf Seite 667, 25.1.2 "Messung von Potentialdifferenzen" gefunden, dort alledings ohne Nennung des ICs mit den OPs. Um nach "Gock" zu gehen, ein Bild wrde es mir leichter machen es zu verstehen, oder wenn man mir eine alternative Schaltung empfehlen knnte. Die Schaltung soll dazu dienen die Temperaturinfo in den Regelkreis meines Pizzaofen-reflow-ofens einzubringen.
    MfG

    Hellmut

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Ja, hab ich mir gedacht, das ist die Standardschaltung.
    Entweder Du vertauschtest beim LM324 die beiden Supplys, oder Du modifiziert die Schaltung.
    Oder aber, und dazu ist bei entsprechenden Anforderungen an die Genauigkeit ohnehin zu raten, Du benutzt einen monolithischen Instrumentationsverstrker, zB einen aus der INA Reihe von BurrBrown. Dummerweise sind die Dinger recht teuer, so 8-15.
    Eine mgliche Schaltung wre die folgende...
    Gru


    Edit: Hab auch wieder den Link zum Bild gefunden: http://www.intersil.com/pinPOINT/ima...on_Article.pdf
    Miniaturansichten angehngter Grafiken Miniaturansichten angehngter Grafiken ss_intramp.jpg  

  7. #7
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  8. #8
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    Neue Info zu besserwessis Beitrag von einem Freund der leider keinen Internetzugang hat. Hier zur Info geschrieben.

    ber den R3 Poti werden die beiden Spannungsteiler so eingestellt das an den beiden "+"-Eingngen der ersten zwei OPs die Gleiche Spannung zu GND bei z.B. Raumtemperatur am PT100 anliegt. ndert sich nun der Widerstand des pt100 durch die Erwrmung des Ofens, so entsteht zwischen den Eingngen der beiden ersten OP`s eine Potentialdifferenz.

    Der 3. OPs verstrkt nun, ber den Poti R5 die Verstrkung eingestellt, als Subtrahierer, diese Potentialdifferenz und erzeugt damit proportional zu dieser Potentialdifferenz z.B. eine Spannung zwischen 0 und 10V. Dadurch das man mit dem Poti R3 die beiden Spannungsteiler ausgleicht kann man das Fenster bestimmen. Ist deltaU zwischen den beiden Eingngen der ersten 2 OPs 0V so ist Ua auch 0V. Der 3. Op ist ein Subtrahierer. Mein Problem ist das Ua ber R5 nicht regeln kann! In der Literatur nennt sich die Schaltung auch mit diesem LM324 "Instrumentation Amplifier"!

    Ups, ihr wart schon aktiv whrend ich meinen Beitrag schrieb. Werde eure beiden pdfs studieren. Danke
    MfG

    Hellmut

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Ich bin nicht ganz sicher, ob Du verstehst, was wir meinen:
    Der LM324 ist ein SingleSupply OP. D.h. er bekommt als Versorgung +V und GND und kann keine neg. Spannungen verstrken.
    Das ist nicht blich und nicht fr jede Schaltung geegnet und um Deine zu benutzen braucht man eventuell DualSupplyOPs, die bekommen +V und -V, also zB +12V, -12V und kein GND.
    Jetzt verstndlicher?
    Gru

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Also, ich habe beide Dokumente studiert und fr meinen Fall ist das Dokument von Texas Instruments, siehe link von Gock das geeignetere. In dem Dokument steht was zum Widerspruch von Gocks Aussage im letzten Betrag steht. Es geht hier um den Einsatz von OPs in "Single Supply Systems" und mit DC Spannungen. Siehe 2.6 Instrumentation Amplifier und dort im wesentlichen entspricht Figure 10 meiner Schaltung. Das pdf von Intersil bespricht auch das "single supply sistem". Hiert ist GND equivalent zu V- und konzeptionell wird von einem virtuellen GND bei +Vcc/2. Auch kann ich in meiner Schaltung garantieren das die Spannungan den beiden OP Eingngen nur mit einem Vorzeichen behaftet ist.

    Wenn ich es richtig lese, so drfte mein Problem zum grten Teil an den schlecht gematchten Widerstnden liegen. Monolitische Implementationen der Schaltung aus Figure knnten da eine Lsung sein! (welches Bauteil woher beziehen?) In dem pdf von Intersil wird es am Beispiel mit Widerstnden mit 0,01% Toleranz besprochen.

    Frage was genau ist "CMRR"? "common mode rejection ratio"?

    Stimmts was ich meine gelesen zu haben?
    MfG

    Hellmut

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