Conditionneur PT100 -30 à 60°C

[invite877b381f]

Bonjour à tous,
Cela fait un moment que je suis sur le forum, et c'est ma premier discussion que j'ouvre. Et pour cause, je séche.
De formation Autom/info, je dois avouer avoir mes limites en electronique, et si certains d'entre vous auraient la gentillesse de partager leurs compétences...

Voila, sur un projet perso, je mesure des températures (5 sondes) toutes les minutes sur un µArduino, les mets en forme par programme et stock les datas dans une base Mysql sur RaspberyPI3, accessible de l'exterieur via un petit serveur.
Jusque là tout va bien, j'utilise des NTC (MJSTS-502-3470-1-600-XH) en 0-5v ( [Ground] ---- [10k-Resistor] -------|iANA|------- [Thermistor] ---- [+5v] ) et j'ai une assez bonne précision de l'ordre de 0.2°C. Ce petit systéme tourne depuis des mois avec un thermométre de control a coté, et ca marche au poil.

Mais voilà, je vais avoir l'opportunité d'aquerir des PT100 de qualité (je ne connais pas encore la ref exacte), et curiosité faisant, je voudrais les tester pour comparer en terme de stabilité et précision.
Par anticipation, j'ai cherché des schémas de conditionneurs, et j'avoue etre un peu dépassé.

Cet exemple:



Comme vous pouvez le voir, le schéma ci-dessus est conçu pour une plage de 0 à 200°C, moi ce que je souhaiterais, c'est une plage de type -25°C a +60°C, et je suis incapable de determiner quels calculs je dois reprendre pour modifier ce schéma à ma convenance.

Quelqu'un aurait il une piste pour démarrer, une explication, et surtout de la patience... )

Merci à tous!
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[Antoane]

Bonjour,

J'imagine que ce circuit a pour intérêt de linéariser la réponse de la Pt100, pour qu'un voltmètre branché derrière indique directement la température.
Dans ton cas, tu peux faire la linéarisation en soft, puisque la variation de résistance de la Pt100 avec la température est bien connue (c'est bien là son avantage).
Tu peux donc faire un montage similaire à celui que tu utilises pour la CTN. A quelques modifications près : la résistance à 0°C de la Pt100 est de 100Ohm, et non d'une dizaine de kOhm comme ta CTN. Il faudra donc faire en sorte que la tension lue en entrée de l'ADC soit "raisonnablement élevée", de manière à utiliser toute la pleine échelle de l'ADC. Une solution pourrait consister à replacer les résistor de 10k par un résistor de 100Ohm. Mais, dans ce cas, la puissance dissipée dans la Pt100 serait trop grande, résulterait en une trop grande erreur. Une bonne solution peut donc consister à amplifier la tension fournie par le pont diviseur comprenant la Pt100 avant d'attaquer l'ADC.
Une autre solution consisterait à modifier la référence de tension haute de l'ADC.

[mizambal]

Bonsoir,

Sans connaitre la ref exacte .. Ne pourriez-vous pas vous retrouvez avec des sondes sortant 3 ou 4 fils ?

[gienas]

Bonsoir Alematt et tout le groupe

... Comme vous pouvez le voir, le schéma ci-dessus est conçu pour une plage de 0 à 200°C, moi ce que je souhaiterais, c'est une plage de type -25°C a +60°C ...

J'ignore d'où tu sors ton schéma, mais il comporte une erreur de taille, les entrées e+ et e- sont en court circuit.

Il est probable que le point sur l'intersection entre R5 et l'entrée e- soit de trop.

L'idée, je pense, est que la contre réaction sur e- déterminé l'amplification qui transformera les variations de la PT100 en mV, et la réaction par R5 apporte la compensation qui corrige/ajuste la linéarité qui peut être remarquable dans ta gamme. Bien adapté et linéarisé, le résultat de la conversion CAN pourrait donner les chiffres significatifs. Resterait plus qu'à placer la virgule.

Il te faudrait adapter ton "convertisseur" pour que ton CAN s'adapte au mieux, mais il est probable aussi, comme le suggère Antoane, qu'une linéarisation soft soit plus simple.

Si ton hard est capable de calcul, le défaut de linéarisation répond à une équation très rigoureuse du second degré, très facile à mettre en oeuvre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[paulfjujo]

petit probleme !



il faut reconfigurer l'ampli connaissant les valeur extreme de PT100 pour -25°C et +60°C
Pt100 at -25 => 90,2 ohms Ue+= 5000*90.2/(4990+90.2) =>88mV
Pt100 at 60 => 123,24 ohms Ue'+ = 5000*123.4/(49900+123.4)=>120mV

avec R4=902 ohms !
Gain de boucle necessaire >= 156 !
pour sortie 0 à 5V

R3 en // avec R5 => 156K

Grillé par Genias.. mais j'ai rectifié sur le schema

[gienas]

petit probleme ! ...

Pas forcément grillé.

Je n'ai fait aucun calcul, mais j'ai trempé, dans ma jeunesse, à ce problème de linéarisation, et je me souviens qu'il y avait contre réaction et une légère réaction.

Si le concepteur du schéma ne s'est qu'un peu trompé, avec le point de trop, ce serait mon hypothèse.

Bien entendu, on peut "fabriquer" une résistance particulière en en mettant deux en parallèle, mais les résistances de précision sont si nombreuses, qu'on doit pouvoir trouver son bonheur sans trop forcer.

[paulfjujo]

...et je me souviens qu'il y avait contre réaction et une légère réaction.
Si le concepteur du schéma ne s'est qu'un peu trompé, avec le point de trop, ce serait mon hypothèse.

d'ou le (1) au dessus de la valeur R5 105,8k ?
il serait interressant de connaitre la signification de ce renvoi.

[invite877b381f]

@Antouane: Merci beaucoup pour cette approche, je vais y travailler, en effet, mon soft pour les CTN me donne déjà des résultats très satisfaisants.
@mizambal: En effet, il ont 5 fils, mais je ne sais pas encore si il s'agit de PT100 4 fils ou des doubles sondes, d'où l'attente de la référence exacte.
@Paullfjujo: Oui en effet, j'avais même pas vu, pourtant d'une source sérieuse (le fabriquant ) ): http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa2180.pdf , merci pour les calculs, tu m’enlèves une belle épine de mon pied bien néophyte en la matière!
@Gienus: "Sans trop forcer": A voir quand même!

Et bien merci messieurs, j'ai matière à travailler... Hop, au boulot! Je vous tiens au courant...

[invite877b381f]

@Paufjujo:

il faut reconfigurer l'ampli connaissant les valeur extreme de PT100 pour -25°C et +60°C
Pt100 at -25 => 90,2 ohms Ue+= 5000*90.2/(4990+90.2) =>88mV
Pt100 at 60 => 123,24 ohms Ue'+ = 5000*123.4/(49900+123.4)=>120mV

avec R4=902 ohms !
Gain de boucle necessaire >= 156 !
pour sortie 0 à 5V

R3 en // avec R5 => 156K

J'ai bien compris les deux calculs de pont diviseur sur Ue+ par rapport à l'abaque de la PT100, mais pour le choix de R4 et la déduction du gain... Meday!

[invite877b381f]

Bonjour Messieurs,

Je viens de tomber sur une site où l'éditeur à soulevé l'erreur que vous avez remarqué hier, sauf qu'il ne voit pas le shéma corrigé de la même façon. Pouvez y jeter votre oeil expert?
http://poujouly.net/2016/07/21/une-i...e-sonde-pt100/

[gienas]

Bonjour à tous

... Je viens de tomber sur une site où l'éditeur à soulevé l'erreur que vous avez remarqué hier, sauf qu'il ne voit pas le schéma corrigé de la même façon ...

Cet éditeur interprète l'erreur à ma façon, comme expliqué en #4.

[invite877b381f]

Bonjour à tous



Cet éditeur interprète l'erreur à ma façon, comme expliqué en #4.

Tout à fait GIENAS, mais du coup la proposition et calculs de Paulfjujo ne sont plus correctes si lien entre RTD et R5 existe... Mince! je suis déja loin de maitriser la situation!! Ca me parait très compliqué..

Une bonne solution peut donc consister à amplifier la tension fournie par le pont diviseur comprenant la Pt100 avant d'attaquer l'ADC.
Une autre solution consisterait à modifier la référence de tension haute de l'ADC.

Je pense en effet linéariser par soft, auriez-vous une idée simple de la solution proposée par Antouane qui consiste à amplifier la tension fournie par le pont diviseur?
Je suis désolé de vous solliciter de la sorte, mais c'est vraiment pas mon métier et je ne sais pas trop par quoi démarrer.

[paulfjujo]

il serait interressant de voir la reponse SANS la contre reaction positive .
par rapport à la precision recherchée.
Surtout si il y a une longueur de cable entre la sonde et l'ampli
(montage 2 fils )

[gienas]

il serait intéressant de voir la réponse SANS la contre réaction positive ...

En effet, commencer par cela.

Et puis, comme il s'agit de mesurer en positif et en négatif, prévoir le pont de Wheatstone en équilibre à 0°C en mettant la résistance "miroir" de la Pt100 égale à 100 ohms.

Commencer par de l'expérimentation.



Edit: je n'exclus pas que les conditions du schéma fonctionnent bien, si l'alimentation de l'ampli est bien positive et négative. Il serait intéressant de tester tel quel, en relevant les mV de sortie fonction de la résistance Pt100.

L'équilibre est bien assuré, la 100 ohms est passée à 1k, mais le haut du pont est aussi dix fois plus fort. Cela évite à devoir se peler les calculs, qui ont dû être justes.

En fonction des résultats obtenus, il "suffira" d'ajuster la sensibilité du CAN à placer en sortie et dont on ne sait rien, pour que les mesures numériques obtenues soient directement utilisables.


Re edit: pour R2, je mettrais bien 49,9 k et non pas 49,1, histoire de sortir zéro à 0°C. Cela me paraît plus indiqué.

[Antoane]

Bonjour,

Pour que le pont soit équilibré à 0°C, il faut que :


Soit 49.13kOhm.

[invite877b381f]

Bonsoir à tous,
Merci pour vos réponses et propositions.
J'ai du nouveau quant aux sondes, ce sont des doubles sondes 4 fils ( donc 8 fils en tout), mais toujours pas de références..
Je dispose d'entrées analogiques pouvant fournir une mesure d'une résolution de 10 bits en 0 - 5v.
Je n'ai pas encore reçu mes AOP pour tester, je fais aux mieux! Merci!!

[paulfjujo]

Donc avec des sondes 4 fils ..
je pense que tu n epeux pas utiliser le mode 4 fils.. necessiterait une alim à courant constant de la PT100 via 2 fils
et recuperer la tension aux bornes (de la pt100) avec les 2 autres fils => entree ampli diff.
par contre je pense qu'en mode 3 fils, (le 4em non utilisé), on compense deja pas mal la longueur de cable (3x suffisant donc)



.. reste à modifiers R3 pour le gain (et eventuellement R5 pour la retro action si utilisée)

Personnellement, pour que l'ampli OP fonctionne toujours dans le quadrant positif,
j'aurais plutot mis 882 ohms au lieu de 1K à la place de R4
rapport de 10 entre les 2 branches Alim PT et reference offset
la PT100 faisant autour de 88.2 ohms à -30°C (avec R1=4.99K)
avec R2= 49K + ajustable trimpot de 1K 10 tours pour le reglage fin du zero
quand la temperature descend en dessous de zero, vers -30°C on reste avec une sortie positive..
ce qui est necessaire pour l'entree ADC .

[gienas]

... Personnellement, pour que l'ampli OP fonctionne toujours dans le quadrant positif ...

Hum hum. La note TI d'où vient le schéma ne dit rien de l'alimentation qui n'est pas représentée.

Si j'étais calife à la place du calife, de profiterais de la nécessité dans le cahier des charges du -30°, pour laisser passer en négatif. Mais il faut pour cela que le CAN sache gérer le signe depuis l'analogique, ce qui n'est pas garanti.

[invite877b381f]

Merci à tous! Je pars sur la proposition de Paulfjujo.
Dernière question avant les tests, connaissez vous un équivalent à l'OPA2180 mais au pas 2,54mm, ce sera plus pratique sur platine de test!
Bonne soirée à tous!

[invite877b381f]

Bonjour à tous,

Voila, j'ai appliqué la formule du site donc nous avons parlé, et avec les valeurs aimablement proposées par Paulfjujo.
Après ajustement de R2 et R3 pour le gain, j'en arrive à cela (théoriquement...)

-30à+60.png

Qu'en pensez-vous? Je brule?