USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Ruebe9
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USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von Ruebe9 » Mittwoch 5. Dezember 2012, 10:03

Hallo zusammen,

lt. Dokumentation von Realview kann der USB-ADC am PT100 mit der vorgegebenen Temperaturschaltung eine Auflösung von ca. 1°C über den gesamten Meßbereich (bis ca. 800°C mit Widerständen von ca. 18,5 bis 375 Ohm) des PT100.

Gibt es eine Möglichkeit diese Auflösung zu verbessern, wenn man nur im Bereich von ca. -20°C bis 150°C (ca. 92 bis 157 Ohm) messen will?

Kann man den im Schaltbild verwendeten Rs von 220Ohm, der auch in der Konfiguration unter Realview veränderbar ist, evtl. verkleinern oder vergrößern um hier bei verkleinertem Meßbereich die Auflösung zu verbessern, oder verschiebt man dadurch nur das Meßfenster?

Wäre sehr dankbar, wenn mir hier jemand weiterhelfen könnte.

Gruß

Ekkehard

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von abacom » Mittwoch 5. Dezember 2012, 14:29

- Wenn 125°C auch noch OK sind, dann kann man besser gleich mit digitalen Sensoren messen.
Natürlich nicht mit dem ADC ;-), sondern...
http://www.electronic-software-shop.com ... tueck.html
http://www.electronic-software-shop.com ... emp12.html
___________

In der verwendeten Schaltung bekommt man mit einem grösseren Shunt auch mehr Spannungsabfall.
Einfach mal mit der Spannungsteilerregel durchrechnen.

Will man wirklich einen Temperaturbereich optimal anpassen, dann kommt man mit ein paar
Widerständen nicht mehr aus. Da braucht es dann Operationsvertärker, die den gewählten Temperaturbereich Tmin...Tmax
genau an den Wandlungsbereich des ADC ( 0 ... Vref ) anpassen.
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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von Ruebe9 » Mittwoch 5. Dezember 2012, 17:14

Besten Dank für die Info, werde es mal mit ´nem größeren Shunt versuchen.
Die DS-Sensoren sind leider keine Alternative.

Gruß

Ekkehard

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von tmm » Donnerstag 6. Dezember 2012, 08:51

Hallo,

ich benutze auch USB-ADC Modul; allerdings mit Pt1000 Fühlern.
Mein bevorzugter Meßbereich lich (wie bei dir so zwischen - 20 und + 120 °C)
Dazu habe ich an dem Schaltungsvorschlag folgende Änderungen vorgenommen:

RV von 4,7k auf 8,2k erhöht, diesen R mit 12 Volt versorgt (nicht mit 5 Volt)
die externe Refernzspannung habe ich weggelassen (interne verwendet)
den RS habe ich wegen der Pt1000 von 220 auf 2,2k erhöht.

Einen Nachteil muss ich noch mitteilen:
wenn der Fühler abgezogen ist, dann liegen auf CH0 12 Volt an, dann streikt die Karte - ich habe die Eingänge 0, 2, 4 und 6 deshalb mit einer 4,1 V ZD "abgesichert".

Die 2-Draht Methode habe ich am Anfang auch mal verwendet, da spielt aber der Widerstand der Anschlussleitung eine doch große Rolle - ich hab es gemerkt, weil machmal ein "Verlängerungsstück" benutzt wurde. Mit der 3-Draht Technik spielt das keine Rolle mehr.

Gruß MM

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von Ruebe9 » Donnerstag 6. Dezember 2012, 17:23

Hallo MM,

besten Dank für den Tip.

Warum bist Du auf 12V gegangen?

Gruß

Ekkehard

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von tmm » Donnerstag 6. Dezember 2012, 20:24

Hallo,

12 Volt verwende ich, weil ich dann ein größeres Spannungssignal durch eine Temperaturänderung erhalte (ich war mir nicht sicher, ob die 700 mV Referenzspannung nicht zu klein sind - außerdem hatte ich 12 Volt zur Verfügung, da hab' ich es halt so gemacht.

Gruß MM

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von Ruebe9 » Donnerstag 6. Dezember 2012, 20:53

Aha...besten Dank.

Du hast nicht zufällig ´n Schaltplan deines Aufbaus?

Gruß

Ekkehard

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von tmm » Donnerstag 6. Dezember 2012, 21:08

Hi,
du nimmst den Beispielplan, der beim USB-ADC dabei ist und tauschst die Bauteile (sind beschriftet) wie ich in meiner ersten Antwort beschrieben habe aus. Ich hab' das Zeug in der Firma aufgebaut - da ist fotografieren verboten.
Die wenigen Bauteile habe ich auf einer Lochrasterplatine untergebracht und diese "fliegend" über der USB-Platine angebracht.

Wenn noch Fragen sind - einfach weiterfragen

Gruß MM

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von abacom » Freitag 7. Dezember 2012, 11:36

Ich habe die Eingänge 0, 2, 4 und 6 deshalb mit einer 4,1 V ZD "abgesichert".
Gut so. Das ist zwingend anzuraten, damit man sich nicht die Eingänge zerschiesst. Wollte das nur nochmal ganz deutlich
herausstellen.
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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von Ruebe9 » Montag 10. Dezember 2012, 18:42

Hallo MM,

besten Dank, daß Du mir als Elektronik-Dau hier unter die Arme greifst.

Also die Beschaltung bei 12V hab ich soweit verstanden.

Aber "einen" hab ich noch:

1. Durch die 12V, den PT1000 und die Schaltungsänderung muß doch auch bei Realview der Algorithmus geändert werden.
Ich habe in der Demo nur eine Möglichkeit gefunden, den Widerstand Rs einzustellen.

2. Um die interne Ref.-Spg. zu nutzen muß doch nichts weiter gemacht werden?
+5V und VRef werden einfach nicht belegt, da die 12V über den 8,2k direkt auf den Sensor gehen.

3. Eine Zenerdiode 4,1V hab ich nicht gefunden (Reichelt), nur eine ZF4,3 oder ZF3,9
Ich denke bei meinem Meßbereich sollte die 3,9V da nichts beschneiden oder?

4. WIE verschalte ich die Zenerdiode, einfach in Sperrrichtung vor CH0/2/4/6 geht ja nicht oder?

Nochmals besten Dank!

Gruß

Ekkehard

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von tmm » Montag 10. Dezember 2012, 20:24

Hallo Ekkehard,

so, dann beantworte ich mal deine Fragen:

zu1:
das "Verhältnis" der Teilspannungen (Pt Sensor und Referenz R) zueinander steht für eine bestimmte Temperatur.
durch das verändern von Pt100 auf Pt1000 und gleichzeitig ReferenzR von 220 auf 2200 Ohm wird das Verhältnis nicht verändert. Deshalb "passt" auch das fertige Software-Modul unverändert. (der "absolute" Wert vom Referenzwiderstand bestimmt die Richtigkeit der beechneten Temperatur - er sollte deshalb relativ "genau" sein (Metallfilmwiderstand mit kleiner Toleranz - wenns nicht so drauf ankommt geht auch ein Kohleschichtwiderstand).

zu2:
da lässt du einfach alles so, wie es ist

zu3:
3,9 Volt wird sicher auch gehen, du kannst die Spannung (bei Profilab jedenfalls) am Eingang der Karte anzeigen lassen.
Wenn du in die Begrenzung läufst, dann kannst du z. B. die 12 Volt kleiner machen oder eine 4,1 Volt ZD suchen, finden und einbauen.

zu 4:
die ZD wird an Masse und an den Eingang angeschlossen. Die Anode gehört an Masse, die Kathode an den entsprechenden Eingang. Wenn die Diode falsch rum angeschlossen ist, dann misst du Mist, richtig rum "vernichtet" sie Spannungen, die größer als ihre Zenerspannung sind und schützt somit den Eingang der Platine - ohne ZD und mit angeschlossenem Sensor gehts aber auch.

wenn noch was unklar ist, weiterfragen :-)

Gruß MM

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von Ruebe9 » Dienstag 11. Dezember 2012, 12:08

Subba, vielen Dank MM....das hab sogar ich kapiert.

Ich dachte daß die Formel evtl. angepaßt werden muß, hab aber nun rausgefunden, daß die Konstanten in der Umrechnung R zu T bei PT100 und PT1000 gleich sind....klappt also.

Dann werde ich mir nun mal alles soweit besorgen, aufbauen und in Betrieb nehmen....melde mich, wenns fertig ist.

Gruß

Ekkehard

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von Ruebe9 » Mittwoch 12. Dezember 2012, 08:35

:shock:

Einen hab ich noch MM:

Du hast ja durch die externe Versorgungsspannung 2 Potentiale:
1. 12V für die PT1000
2. 5V USB für die Versorgung des ADC

Wie hast Du das zusammengeführt?
Ich meine im Schaltplan ist ja der Meßwiderstand 2k2 an COM und an COM muß sowohl der Minuspol von 12V und von 5V.

Ich würde nur ungern den ADC auch an die externe Versorgung hängen, da ich dazu dann auch noch die 12V auf 5V runterregeln müßte, keinen Spannungsregler da habe und meine Bestellungen schon raus sind.
Aber wenn es nicht anders gehen sollte, muß ich eben noch ´n 7805 o. ä. besorgen.

Gruß

Ekkehard

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von abacom » Mittwoch 12. Dezember 2012, 08:55

Du hast ja durch die externe Versorgungsspannung 2 Potentiale
Natürlich haben alle Spannungsversorungen und auch Vref EINE gemeinsame Masse.
0V=GND=COM=PC-MASSE

Und noch ein Hinweis: Es sollte keine Vref anliegen, wenn die Versorgungsspannung Vcc (vom USB) nicht vorhanden
ist. Laut ADC-Datenblatt muss IMMER gegeben sein: Vref<Vcc !
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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von Ruebe9 » Mittwoch 12. Dezember 2012, 17:24

Hallo Support,

danke für die Antwort.

Heisst also: Versorgung des ADC über USB, Masse von 12V (Minuspol) auch auf die gemeinsame Masse des ADC.

Gruß

Ekkehard

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von Ruebe9 » Samstag 15. Dezember 2012, 12:58

Hallo Support,

ich habe nun direkt über Abacom das Bundle (USB-ADC+Realview 3.0) bestellt, die PT1000-Sensoren eingekauft, Gehäuse, Netzteil, Platinen und Bauteile beschafft.

Dann wollte ich das System testweise in Betrieb nehmen ind finde heraus, daß bei der Abacom-Konfiguration für Abacom USB-ADC (PT100) nur ein maximale Meßwiderstand Rs von 1000 Ohm einzustellen ist.
Da ich 2k2 benötige um den PT1000 anzuschließen, stehe ich jetzt ziemlich blöd da.

Was nun?

Gruß

Ekkehard

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von abacom » Montag 17. Dezember 2012, 09:30

zu1:
(...) Deshalb "passt" auch das fertige Software-Modul unverändert. (...)
Diese Aussage von TMM ist leider FALSCH!. Auch wenn die Spannungsverhältnisse unverändert bleiben,
findet ja noch eine Umrechnung in eine Temperatur statt.
In diese nichtlineare Berechnung geht u.a. der Widertstand Ro (Widerstand bei 0 °C) des PTC ein,
und dieser ist 100 Ohm bei PT100 und 1KOhm bei PT1000. Die Sensoren sind also NICHT einfach austauschbar.

Das Software-Modul ist nur für PT100 ausgelegt.
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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von Ruebe9 » Montag 17. Dezember 2012, 12:46

Hallo Support,

das ist natürlich jetzt, nachdem ich alles besorgt habe ärgerlich.

Ehrlich gesagt bin ich davon ausgegangen, daß der Support hier Einspruch erhebt, wenn etwas nicht paßt....zumal er ja offensichtlich mitgelesen und auch mehrfach dazu gepostet hatte.

Gibt es keine Möglichkeit hier den Widerstand RS nicht bei 1000 Ohm zu begrenzen und Ro ebenfalls editierbar zur Verfügung zu stellen?
Damit wäre dann die Abacom-Konfiguration für Abacom USB-ADC (PT100) erheblich universeller, was ja nun im Zuge der Produktverbesserung nicht
uninteressant ist, zumal PT100 allgemein immer weniger eingesetzt wird.

Ich würde ungern das "Projekt" einstampfen und alles zurücksenden.

Gruß

Ekkehard

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von tmm » Montag 17. Dezember 2012, 13:35

Hallo Abacom, hallo Ekkehard

nachdem ich eine ausführliche Antwort geschrieben habe dass es funktioniert, wenn der RS gegen einen 2200 Ohm Widerstand getauscht wird, ist meine Antwort irgendwie beim Verschicken verloren gegangen.

Ich fange nochmal an:

(jetzt aber kürzer) das Spannungsverhältnis ist bei einem Paar PT100/220 Ohm gleich dem einem Paar PT1000/2200 Ohm
d.h. der intern errechnete Widerstand des aussen angeschlossenen Sensors ist so, als wäre er ein PT100.
Damit stimmt auch die Formel.
Ich habe es nachgerechnet und verwende die Schaltung mit PT1000 Sensoren hier im Labor. Vergleiche mit kalibrierten Referenzthermometern zeigen eine Abweichung vom max. 1K (diese führe ich aber auf meine "billigen" PT1000 Sensoren zurück).

@ Ekkehard:

erhöhe einfach den RS auf 2200 Ohm (z.B. mit einem Festwiderstand oder einem Trimmpoti)

wenn nochwas unklar ist - weiterfragen

Gruß MM

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Re: USB-ADC mit PT100 - Auflösung verbessern

Beitrag von Ruebe9 » Montag 17. Dezember 2012, 18:01

Hallo MM,

hört sich GUUUUUT an, besten Dank.

Aber was mache ich mit dem maximal voreinstellbaren RS in der Software?
1000 Ohm...mehr geht da nicht.
Soll der auch auf 220 Ohm eingestellt bleiben?

Gruß

Ekkehard

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