Schaltung, um mit PT100 oder PT1000 sehr präzise rel. zu messen

29/01/2008 - 19:04 von Dennis Köhn | Report spam
Heyho!

Seit Tagen tüftele ich verzweifelt an einer Lösung für dieses Problem
und bevor ich in irgendwelchen Boards poste dachte ich, wende ich mich
direkt an die Profis - die müßten sich ja nach wie vor vermehrt im
Usenet aufhalten... ;-)

~~Also erstmal der Hintergrund:

Ich studiere Chemie und muß für mein Thema, Kalorimetrie,
Temperaturànderungen sehr genau aufzeichnen. Von Interesse sind wie
schon in der Überschrift angedeutet also relative Änderungen. Absolute
Temperaturwerte sind zwar als Anhaltspunkt nett, haben aber keinen
Einfluss auf die Auswertung.

~~Aktueller Aufbau:

Momentan arbeite ich mit PT100 und einem Meßwertumformer, der vor etwas
mehr als 20 Jahren für dieses Thema gebaut wurde. Wenn ich die Schaltung
mit meinem schmalen Elektronikwissen richtig überblicke arbeitet sie mit
einem REF102AP als Referenz und OP07CP als OpAmps. Dazu eine Hand voll
Widerstànde, je zwei Spindeltrimmer (25K und 500K) als
Nullpunktsabgleich sowie je vier Trimmer (67WR1K, 2*67WR100K, 67WR5K),
die wenn ich es recht verstanden habe fürs Einstellen der
Linerarisierung usw. nötig sind. Das Ausgangssignal (0-10 V) des
Umformers erfasse ich mit einer 16 BIT ADC-Karte von Keithley.

~~Warum ich "umrüsten" möchte:

Das aktuelle Signal des Messverstàrkers rauscht mit etwa 0,01 mV, ist
also schon ziemlich stabil. Mit 16 BIT unter Akkumulation von 2000
Werten/sec sind damit rel. Temperaturmessungen <1 mK möglich. Leider
zeigt die Schaltung selbst eine gewisse Temperaturabhàngigkeit, welche
ich in einem neuen Aufbau gern bestmöglich kompensieren würde. Auch
stört mich, daß nur drei Kanàle für PT100 zur Verfügung stehen, die sich
zudem in geringem Maße (etwa 1/1000*U des Nachbarkanals) auf dem ADC
gegnseitig beeinflussen. Nicht zuletzt stören mich die verwendeten 10 mA
Messstrom, welche in meinen Temperaturbereichen schon eine gewaltige
Eigenerwàrmung bewirken.

~~Was der neue Aufbau bieten soll:

Die angestrebte Schaltung muß nicht besonders billig sein - 50€ pro
Kanal (zzgl. PRTD) sind an Teilen notfalls schon "drin". Dafür sollte
sie aber folgendes bieten:

- PT100 bzw. PT1000 in 4-Draht Schaltung
- Temperaturbereich min. 20-200 °C
- Potentialfreie Ausgànge
- Möglichst störunanfàllig gegen HF etc.
- Ein möglichst stabiles Signal
- Im Idealfall ein lineares Signal

~~Was ich bisher in Erfahrung gebracht habe:

Im Netz gibt es zahlreiche Schaltbeispiele für PT100 und sogar ein paar
für PT1000. Leider sind die meisten auf "low cost" ausgerichtet und die
Leute freuen sich schon, wenn sie eine Genauigkeit von +/- 1K absolut
haben - das ist vermutlich auch relativ noch viel zu ungenau für meine
Messung. Sehr interessant sah der ADT70 von Analog aus, jedoch scheint
es den nicht mehr zu geben. Der Aufbau müßte also wahrscheinlich
"klassisch" aus Einzelbausteinen erfolgen, sprich per Referenz und dann
z.B. ein XTR101 pro Kanal als OP. Leider habe ich kaum Überblick, was es
an Bauteilen so alles gibt und welche nun für meine Zwecke "gut" oder
"zu schlecht" sind.

~~Noch offene Fragen:

- Ich vermute, daß für meinen schmalen Temperaturbereich das PT1000 viel
besser geeignet ist: Es erwàrmt sich weniger und ist störunanfàlliger,
als PT100. Habe ich das richtig verstanden?
- Habe ich es richtig verstanden, daß man durch cadmiumhaltiges Lötzinn
Thermoelemente vermeiden kann? Wenn ja wàre das schonmal ein erster
Ansatz zum Verbessern. Was kann man sonst noch tun, um die Schaltung im
Temperaturbereich von sagen wir 20-30 °C so stabil wie möglich zu machen?

~~Fazit:

Ja, ich hoffe, ich hab' euch jetzt mit dem langen Text nicht zu sehr
erschlagen und bin gespannt auf Vorschlàge. Betrachtet mich quasi als
noob, der sich mit Elektronik halbwegs auskennt, mit einer fertigen
Schaltung schon gearbeitet hat und eine solche nun in "besserer" Form
selbst nachbauen möchte. Dabei möchte ich nicht, daß ihr mir die Arbeit
abnehmt, sondern hoffe auf Tipps, Hilfestellungen etc., die man einfach
nur aufgrund von know-how geben kann :-)

Liebe Grüße,
Dennis
 

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#1 Henry Kiefer
29/01/2008 - 19:10 | Warnen spam
Dennis Köhn schrieb:
Ja, ich hoffe, ich hab' euch jetzt mit dem langen Text nicht zu sehr
erschlagen und bin gespannt auf Vorschlàge. Betrachtet mich quasi als
noob, der sich mit Elektronik halbwegs auskennt, mit einer fertigen
Schaltung schon gearbeitet hat und eine solche nun in "besserer" Form
selbst nachbauen möchte. Dabei möchte ich nicht, daß ihr mir die Arbeit
abnehmt, sondern hoffe auf Tipps, Hilfestellungen etc., die man einfach
nur aufgrund von know-how geben kann :-)




Welche Auflösung brauchst du in welchem Temperaturbereich?


- Henry


www.ehydra.dyndns.info

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