Praxisbeispiel: Verwendung des Moduls mit PT100 Temperatursensoren
Nachstehendes Bild zeigt den Anschluss eines PT100 an den ADC. Aus dem Widerstand R des
PT100 kann rechnerisch (d.h. per Software) die Temperatur ermittelt werden. Der PT100 wird von
einem Strom durchflossen, der durch einen Vorwiderstand Rv (4,7KOhm) begrenzt ist und
ausreichend gross gewählt ist, um die Eigenerwärmung des Sensors durch den Stromdurchfluss in
Grenzen zu halten. Der gleiche Strom fliesst über den Shunt-Widerstand Rs (220 Ohm). Der
Widerstand R (und damit die Temperatur) ergibt sich dann zu R = Rs * ( ( CH0 / CH1 ) -1 ) aus der
Spannungsteilerregel. CH0 und CH1 sind die gemessenen Klemmenspannungen gegen Masse. Da die
Klemmenspannungen nur wenige 100mV betragen, verwendet die Schaltung eine externe
Referenzspannung, um die Auflösung des AD-Wandlers gut auszunutzen (ca. 1°C). Die
Referenzspannung wird mit Hilfe der Diode D1 erzeugt, über der in Durchlassrichtung eine Spannung
von ca. 600-700mV abfällt. Die Genauigkeit und Temperaturdrift dieser einfachen
Referenzspannungserzeugung kann man im vorliegenden Fall vernachlässigen, weil lediglich das
Spannungsverhältnis CH0/CH1 in die Messung eingeht und Schwankungen der Referenz sich auf die
beiden Messspannungen gleich auswirken. Die parasitären Leitungswiderstände Rp der Messleitung
sind nur zu Verdeutlichung eingezeichnet und werden durch die verwendete Dreileiterschaltung
eliminiert. Da der Wert des Widerstand Rs (220 Ohm) direkt in die Berechnung eingeht, sollte dafür
ein genauer Widerstand mit geringem Temperaturkoeffizienten (Metallwiderstand) verwendet werden.
Mit der Schaltung kann der gesamte Temperaturbereich der Sensoren (je nach Typ bis ca. 800°)
genutzt werden.
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Da jeder Temperatursensor ein Klemmenpaar benötigt, lassen sich maximal vier PT100 an einem
Modul betreiben. Die Ermittlung des Widerstandes R und der Temperatur muss per Software aus den
Messspannungen berechnet werden. In unserer Software RealView und ProfiLab stehen dafür bereits
fertige Komponenten zur Verfügung, welche direkt einen Temperaturwert liefern.