Здравствуйте!

Посоветуйте, пожалуйста, схему простого усилителя для измерения температуры с помощью двухпроводного PT100.
Требуется схема с однополярным питанием +5 В.

Диапазон температур: 0-300 гр. Ц.
Точность: не более 1 гр. Ц. Можно и ниже.

Сейчас используется схема с двухполярным питанием +5 В / -5 В (приведена ниже).
Терморезистор включается в нижнее плечо резистивного делителя.
Наиболее волнующий вопрос - чем приведённая схема по своим качествам отличается от схемы обычного неинвертирующего усилителя?

Как я понимаю, если использовать однополярное питание, придётся организовать смещение входного сигнала для усилителя?

Благодарю заранее!

Гугл выводит на некрочиповские аппликухи. Еще для пущей стабильности можно вместо МСР602 использовать AD8552

да практически ничем. смещение у Вас и так есть, нужно только его изменить при использовании однополярного питания - уменьшить суммарное сопротивление R4R33 до (скажем) 91Ом, чтобы можно было от 0 градусов измерять. для точности 0,3% питать датчик нужно от источника тока, у Вас получится не более 2%

Стандарт - мост + инструментальный усилитель.
В зависимости от того, температуру какой среды Вы собираетесь измерять и требуемой точности, можно рассеивать на датчике различную мощность. Соответственно выбираются номиналы резисторов моста. Баланс должен быть в середине диапазона - около 150 С. Меньше влияние нелинейности будет.

скачайте себе книжку полезную: "Методы практического конструирования при нормировании сигналов с датчиков"
http://autex.spb.ru/sensor99.php3

Железка пока недоступна.
Упростил схему по-максимуму и промоделировал в микрокепе (схема приведена ниже).
Сделал следующие выводы.

При использовании TL062 (только сейчас заметил, что в схеме нарисована LM358, а в железке впаяна TL062) с однополярным питанием +5 В не удаётся получить линейную передаточную характеристику в требуемом диапазоне сопротивлений!
Видимо, выходные каскады TL062 не могут обеспечить сигнала близкого к нулю...
А если входной сигнал смещать, то, наверное, будет трудно подобрать нормальный коэффициент усиления (на выходе должно быть не более 1.1 В).

Промоделировал с LM358 - гораздо лучше!
Пока предполагаю использовать данную схему с ОУ LM358 (или ещё получше какой ОУ подобрать, чтобы передаточная характеристика ещё линейней была).
На втором ОУ, наверное, соберу источник тока.



Ну да... как-то так
Ещё R5, R31 увеличить, чтобы коэффициент усиления уменьшить. А то ограничивает сверху сильно...



Источник планирую сделать на втором ОУ в этом же корпусе...
2% от диапазона температур?



Про это мы знаем
Схема нужна простая, дешёвая. Большой точности не нужно...



Спасибо. Обязательно почитаем

генератор тока + диф.усилитель
если нужна действительно нормальная точность без калибровки - берите нормальные ОУ с минимальным смещением AD85xx, OPA3xx/23xx, MCP60x

Ну, раз Вы сами с усами, то не буду говорить, что Ваша схема - дрянь.

Там в 6 сообщении если уж берется ОУ с двумя операми, нижний конец 1 кОм резюка не к земле а к выходу другого опера сделайте. Тот , второй опер, включается как повторитель , а на его вход подается с делителя такое напряжение, чтобы при нижнем диапазоне измерения температуры ваш усилитель на выходе дал немного больше нуля (чтобы полнее шкалу ацп дальше использовать).


Нажмите для просмотра прикрепленного файла


Пы сы По настоящему самой большой дрянью, с которыми я встречался, были магнитофоны Весна, Парус (первое место) и телевизор Таурас.

Идея понятна.
Но LM358 на выходе не даст получить менее 100 мВ.
А 100 мВ как раз в этой схеме соответствует 0 гр. Ц.
Великовато смещение получается.
Можно, конечно, ИОН на меньшее напряжение сделать для смещения. Или без второго ОУ уменьшить ещё сопротивление нижнего резистора.
Но, думаю, плохо получится...



Как я понимаю, на схеме слева ИОН для источника тока, а справа - сам источник тока.
А для чего R45, если можно просто увеличить R46?
Как вы строите диф. усилитель и подключаете датчик?

опрное напряжение задается ШИМом контроллера, дополнительная фильтрация не помешаеттам использовался внутренний усилитель ATMega32 в диф. режиме. Датчики (до 4х штук) подключались через коммутатор 74hc4052 (один канал коммутировал ток, второй - напряжение с датчика (подключение по двухпроводной схеме)). Для максимального использования диапазона АЦП можно добавить диф.усилитель, на отрицательный вход подать напряжение, соответствующее минимальному сопротивлению датчика.

ИМХО усилитель не нужен ваще! Делаете источник тока на ОУ и биполярном NPN транзисторе, отличающийся от классического тем, что PT100 и эталонный резистор включены последовательно в цепь эмиттера транзистора, причём сначала PT100, затем эталонные 100 Ом, а коллектор транзистора подключен к +5В. На + ОУ подаёте ИОН 2В, а на – - напряжение эталонника. Остаётся только резистором в цепи базы подобрать режим транзистора.
Т.О. имеете в цепи эмиттера напряжение эталонника 1В и напряжение термодатчика и абсолютно одинаковый ток для обоих резисторов.
Проверено на практике, работает стабильно и точно. Единственное специальное требование - операционник Rail-to-Rail.

а в чем же здесь простота? ОУ, ИОН... если в схеме есть контроллер, то просто - это вот так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
используется встроенный ОУ, нелинейность схемы порядка 1%, которую кстати можно еще программно компенсировать и учесть температурную нестабильность при использовании встроенного температурного датчика. связь с индикатором или внешним миром по SPI/I2C

[quote name='stells' post='735106' date='Mar 25 2010, 08:48']а в чем же здесь простота? ОУ, ИОН... если в схеме есть контроллер, то просто - это вот так:

А как у Вас осуществляется стабилизация напряжения питания, которую, как я понял Вы используете как ИОН.
Кроме того, платиновый резистор у Вас будет находиться в слаботочном режиме, а рекомендован ток 10 мА.
Да ичто-то я не понял, как по такой схеме обеспечить необходимую точность 1 градус в диапазоне от 0 до 300,
может объясните?

датчик используется 702-102BBB-A00, его номинальный ток 0,2мА, на 10мА будет саморазогрев наверное. меня интересовал температурный диапазон -5+60С, точность 1 градус, нелинейность не хуже 1%. стабилизация напряжения - линейник или ИОН (по необходимости), резисторы 1% (ТКС=200ppm), ИОН АЦП контроллера - внутренний 1,1В. в чем Вы видите косяк?

Да не в чём, просто в начале темы речь идёт именно PT100 и точности его измерения 1/300 (стало быть точность измерения сопротивления платинового датчика должна быть не хуже 0,1%). У Вас же другой случай.
Тогда для упрощения и удешевления могу предложить просто включить PT100 и эталонные 100 Ом последовательно к +5В и измерять падения одновременно или с минимальной задержкой по времени, чтобы нестабильность, шумы и пульсации не сказались на измерениях. Ток при этом будет не более 25 мА, саморазогрев датчика и эталона - минимальные. Измерение пересчитываем в соотношение, затем в температуру. Дёшево и сердито, но я бы так не стал делать, рекомендации производителей не просто так даются!

Сказано было - точность хуже 1 К. У платины ТКС (грубо) - 0.4%/К. Если датчик не в воздухе болтается, то питать можно импульсно.

да, у автора другая задача. я просто привел пример, который может помочь по-другому взглянуть на решение

Далеко не все PT100 по паспорту могут работать с такими токами. У некоторых допустимый ток на порядок ниже.

Не вопрос: ставим эталон от 400 до 1000 Ом и увеличиваем разрядность АЦП (это для одновременного измерения) или ставим подгрузочный резюк на 300 и более Ом (это для последовательного измерения) и снова увеличиваем разрядность АЦП, где на подмогу придёт старый-добрый MSP430 от TI.

http://cds.linear.com/docs/Datasheet/2400fa.pdf
Рис. 38 и рис. 39

Разве такие датчики включают еще по двухпроводной схеме?

Если датчик не удаленный, то почему бы и нет

Точно. По мере удаления добавляют провода. Сначала - третий, а потом - и четвертый.

Если ещё автор темы откажется от напряжения 5 Вольт и прейдёт на 1.8 - то ваще кошерно выходит делитель из PT100 и эталонных 100 ОМ с минимальной разрядностью АЦП.

Для фильтрации ШИМ используется только RC-цепь? Какая частота?



У нас тоже напряжение с датчиков на усилитель коммутируется 4052. Два датчика.



Как в посте №9?
При наличии хорошего усилителя, типа рекомендованного MCP60x
С LM358 не получается...
Микрочиповские аппноуты читал. Но, хорошие усилители дороговато выходят...



Я думаю, при таком токе что-либо мерить смысла нет... будет жуткий саморазогрев.
Рекомендуемый ток - 250 мкА. Можно больше, но не более 1 мА.



Включают по разным схемам...
Расстояние от нашего датчика до усилителя сантиметров 20 максимум, по известной мне информации, и провода, вроде толстенные...
Хотя что там понакрутят наши конструкторы в конечном итоге - вопрос интересный...

8M / 32
а сколько стоит весь аппарат ?

0,0625 Ватт - не просто жуткая, а ужасная мощность страшной разрушительной силы! Ядерный гриб - цветочки против такой мощи!
А если сельёзно, то Ваш ток также не исключает включение всех датчиков с эталоном последовательно на вход 16-24 битового АЦП.

Ужасная/не ужасная, но превышение рекомендованного тока приводит к саморазогреву однозначно, а это на точность влияет. Правда, насколько сильно не знаю...



Только этот АЦП по стоимости сравним со стоимостью всей платы целиком...



Не знаю...
Но по сравнению со стоимостью железа аппарата, стоимость пары усилителей, скажем, по 100 рублей - ничто.

Шутники-эстремисты. Четыре провода цепляют не задумываясь. По мере удаления начинают шевелиться мыслишки об аппаратуре с несущей частотой.

Как я понимаю, у Вас схема, аналогичная ниже приведённой?
Реализовал калибровку вдобавок.
Как Вы подключали датчики к коммутатору и усилителю?
Объединили у всех датчиков один из выводов (общая цепь) и непосредственно подключили к одному из входов диф. усилителя МК, а к другому входу диф. усилителя - цепь с выхода коммутатора?

да, только датчики подключены по трехпроводной схеме :



датчики с выходом напряжения (TMP36, HIH4000 и т.д.) подключаются на вход напряжения, выход тока в таком случае не задействован.

А резисторы R19-R26 зачем?
Кстати, 3-4 проводный датчик делается просто припаиванием дополнительных проводов или используется датчик с имеющимися 3-4 проводами?

Естественно, припаиваются или привариваются Ваши провода. Провода должны быть идентичными, если их 3. Это используется.

даже если три одинаковых провода, надо учитывать что точность даже 1% обеспечивается при сопротивлении линии связи не более 1 Ом, для полного исключения влияния - 4-проводка.

Это не так. Откуда Вы взяли число 1?

В атмеге внутренний диф. усилитель имеется? Давно не брал я карты в руки.

yes:

Это классно.

Может уже кто писал, я мельком тему побежал, в общем я делал так. Напряжение с иона поступает на вход ОУ включенного по инвертирующей схеме, причем сам датчик PT100 стоит в обратной связи. Получается через датчик течет постоянный ток, а напряжение на датчике вылазит на выходе ОУ с обратным знаком.

Если нужен положительный сигнал, то ион должен быть отрицательным (инверт. включение оу). Я просто включал ценердиод от негативного полюса к массе.

Недостаток, датчик одним концом на виртуальной земле.

Недостаток в двухпроводности. Для полного счастья к выводам датчика подключают еще инстр. усилитель. Делов то.