Prise de mesure Wheatstone et AOP

[Brixsm]

Bonjour,
J'envoie cet appel à l'aide car je suis en stage en 2ème année de DUT mp, l'électronique et la métro ne sont vraiment pas mon fort et je suis un peu perdu.
En fait voilà : Je faire l'étude théorique d'un système permettant de prendre une mesure en température avec une pt100/1000 jusqu'à (je pense) un CAN.
Pour cela, je dois alimenter un pont de Wheatstone(sur lequel est placé ma sonde) soit en alternatif -12V/+12V soit en continu +12V.
J'ai, au sorties de mon pont, un aop différentiel qui, je crois me permet de mesurer le gradient de température entre l'air ambiant et la température du corps étudié. Mon maitre de stage m'a dit hier que je devrait placer des suiveurs à la sortie de mon pont (histoire d'accorder les impédances et de ne pas perturber la mesure si je ne me trompe pas).
Mais voilà arrivé ici même si j'ai regardé énormément de cours en lignes je ne n'avance pas.
Je suis censé mettre un filtre à la sortie de mon aop différentiel mais je ne sais pas pourquoi ni comment ?
Comment relier mon montage à mon Convertisseur An-Num ?
Comment déterminer les résistances du pont, de l'AOP différentiel, les courants à imposer pour les suiveurs ?
Comment déterminer l'incertitude totale sur le montage ?
Je sais que ça fait beaucoup de questions mais là je suis vraiment complètement perdu.
Merci d'avance pour vos réponses
-----

[albanxiii]

Bonjour,

Il vaut mieux poster en électronique pour ce genre de question. Je déplace votre message.

Pour la modération.

[invitee05a3fcc]

C'est une PT100 ou une PT1000 ?
- On ne fait pas passer plus de 2mA dans une PT100 pour limiter l'auto échauffement
- On n'utilise pas un montage en pont, mais un générateur de courant qui alimente la PT100(0) , une référence de tension pour supprimer l'offset et un ampliOP en montage différentiel

Comment relier mon montage à mon Convertisseur An-Num ?

Qui a quelle plage de tension d'entrée ?
Quelle est la gamme de température à mesurer ?

[jiherve]

Bonjour,
il faut se procurer un ampli d'instrumentation qui intègre étage haute impédance et ampli diff precis exemple :http://www.ti.com/lit/ds/sbos133/sbos133.pdf.
Un ampli diff fait à la main demande au moins l'utilisation d'un réseau de résistances appairées pour en fixer le gain sinon avec des resistance lambda l'erreur sur le gain sera de 4 fois la précision des résistance ce qui ne sera pas brillant.
Pour le filtre un simple passe bas d'ordre 1 donc un RC devrait sufire si l'impédance d'entrée du CAN est tres grande devant R , autrement et dans le doute prendre une structure Salen et Key cela est passe partout bien que passe bas aussi
JR (MP il y a longtemps)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Brixsm]

Ce serait plus une pt1000 afin de mieux observer la différence de température.
La plage de température va de 25°C à environ 45°C.
je pensais appairer mes résistances à 10kOhm
Je pensais alimenter mon pont avec un TSR1 24 120 et deux condensateurs de 200µ et 100nF en parallèle, est-ce une mauvaise idée ?
Pour l'aop, je pense utiliser un AD620 est-ce bien ?
Merci d'avance !

[invitee05a3fcc]

La plage de température va de 25°C à environ 45°C.

Tu prends un capteur de température numérique
En I²c par exemple :
http://www.farnell.com/datasheets/1669501.pdf
http://pdf.datasheetcatalog.com/data...maxim/LM75.pdf
En OneWire par exemple :
http://pdf.datasheetcatalog.com/data...im/DS18B20.pdf

Ce serait plus une pt1000 afin de mieux observer la différence de température.

C'est kif kif, car le courant de mesure est diminué

[jiherve]

Re
Oui l'AD620 cela ira très bien mais il faut l'alimenter en symétrique pour en tirer le meilleur(en alim asymétrique on peut polariser Reff à Valim /2 mais le resultat sera pouri et de toutes façons la sortie aura un offset de Valim/2) donc le DC/DC simple n'ira pas!
Il faut prendre un DC/DC isolé sortant +12 et -12.
JR

[Brixsm]

J'ai déjà exploré l'option du montage avec générateur de courant(je vais en faire une simulation) mais je pense rester sur ma solution avec pont et pt
Pour l'alim je vais donc alimenter mon pont en 0-12V et mon aop en +12-12.
En tous cas merci

[invitee05a3fcc]

mais je pense rester sur ma solution avec pont et pt

La sortie n'est pas proportionnelle à la température et dépend de la tension d'alimentation du pont. Que des inconvénients.

[Brixsm]

J'obtiens un schéma un peu différent, mais je ne comprends pas exactement où est-ce que c'est faux selon vous :

[invitee05a3fcc]

J'obtiens un schéma un peu différent, mais je ne comprends pas exactement où est-ce que c'est faux selon vous :

Réponse déjà donnée

La sortie n'est pas proportionnelle à la température et dépend de la tension d'alimentation du pont. Que des inconvénients.

Pour te convaincre, fait le calcul de la tension de sortie du pont en fonction de la valeur de la PT100 et de la tension d'alimentation

[Brixsm]

D'une part : je sais que la tension d'alimentation influe sur la prise de mesure, c'est pourquoi j'alimente mon circuit en 24V que je convertis en 12v avec un dc/dc afin d'avoir une tension stable pour mon pont (les aop étant alimentés par des sources externes)
d'autre part : dans mon tableur lorsque je fais varier la valeur de ma pt1000 j'observe bien une variation de la valeur de sortie de mon aop soustracteur ( Vs = ((R4/(R3+R4))*(1+ R2/R1)*V1-(R2/R1)*V2 )

[invitee05a3fcc]

que je convertis en 12v avec un dc/dc afin d'avoir une tension stable pour mon pont

un convertisseur DC/DC n'est pas stable , ni précis

j'observe bien une variation de la valeur de sortie de mon aop soustracteur ( Vs = ((R4/(R3+R4))*(1+ R2/R1)*V1-(R2/R1)*V2 )

Ce n'est pas ce que je te demande ! C'est la tension de sortie du pont que je te demande de calculer en fonction de la PT100 et de la tension d'alimentation.

[Brixsm]

Mon maître de stage avait pourtant l'air de me dire que si..
Pour calculer la tension de sortie du pont en fonction de la température de la sonde j'utilise cette formule :
Vout=Vin*(R2*R3−R1*Rpt)/((R1+R3)(R2+Rpt))
avec Rpt la résistance de la sonde en fonction de la température : Rpt = Rpt0° + a*Rpt0°*ΔT
où
a : coefficient de la sonde = 3.85
et Rpt0° : la résistance de la sonde à 0°C = 1000ohm

[invitee05a3fcc]

Mon maître de stage avait pourtant l'air de me dire que si..

soit tu prends les conseils de ton gourou, soit mes conseils

Pour calculer la tension de sortie du pont en fonction de la température de la sonde j'utilise cette formule :
Vout=Vin*(R2*R3−R1*Rpt)/((R1+R3)(R2+Rpt))

Et les trois autres résistances du pont n'ont pas d'influence ?

Pour la dernière fois :

C'est la tension de sortie du pont que je te demande de calculer en fonction de la PT100 et de la tension d'alimentation.

[jiherve]

Bonjour,
L'AD 620 est deja un amplificateur différentiel d'instrumentation il n'en faut qu'un :http://www.analog.com/media/en/techn...eets/AD620.pdf
Comme c'est une bête de course la sortie ne dépend que de la valeur d'une seule résistance Rg, par contre il faut calculer la tension différentielle vue en entrée qui sera:
Vcc/2 ,Vcc*Rpt100/Rpt100+10k
en sortie on aura donc Vout = G*VCC(Rpt100/(Rpt100+10k) - 1/2) ou l'opposé suivant le choix des pins d'entrée.
Donc comme l'a écrit Daudet cela dépend de la tension d'alim du pont et ce n'est pas linéaire.
JR

[Vincent PETIT]

Salut à tout le groupe,
Au risque de passer pour une burne ... tant pis, je pose la question quand même (car je n'aime pas rester sans réponse et je n'ai pas honte de ne pas savoir).

Je ne comprends pas le problème avec l'alimentation et la linéarité du pont de Wheatstone.

Lorsque je regarde ce pont, je me dis que même si le 12V varie (ripple ou transitoires), l'AOP tel qu'il est câblé ici, en mesure différentielle, ne verra pas ces variations car elles vont se produire sur ce deux entrées en même temps. Il va mesurer la différence de tension entre les deux ponts diviseurs des branches qui dépendent tous deux du même 12V. Même si le courant varie dans la branche ou se trouve la PT100, ce qui de prime abord est problématique, ici ce n'est pas grave car la référence de mesure est l'autre branche, qui va varier de la même façon, contrairement à un point fixe comme le 0V (comme avec le générateur à courant constant)


Je ne vois pas le problème lié à l'alimentation ni celle de la linéarité ? Pour moi une PT100 était plutôt très linéaire ? Non ?
Qu'est ce qui vous a fait dire çà ?



Je vous remercie pour vos réponses.
A+

Vincent

[invitee05a3fcc]

Lorsque je regarde ce pont, je me dis que même si le 12V varie (ripple ou transitoires), l'AOP tel qu'il est câblé ici, en mesure différentielle, ne verra pas ces variations car elles vont se produire sur ce deux entrées en même temps. Il va mesurer la différence de tension entre les deux ponts diviseurs des branches qui dépendent tous deux du même 12V. Même si le courant varie dans la branche ou se trouve la PT100, ce qui de prime abord est problématique, ici ce n'est pas grave car la référence de mesure est l'autre branche, qui va varier de la même façon, contrairement à un point fixe comme le 0V (comme avec le générateur à courant constant)

Calcule, je me re-répète, la tension de sortie différentielle du pont en fonction de la tension d'alimentation et de la valeur de la PTxxxx
Il est assez intuitif :

• Que si le pont est alimenté en 5V et que la tension différentielle est de 10mV, si je l'alimente en 10V, la tension différentielle est de 20mV. Donc la tension d'alimentation du pont doit être rigoureusement stable
• Que la tension de sortie de la branche avec la PTxxx, c'est Valim*PTxxx /( R+PTxxx) Donc pas proportionnel à la valeur de PTxxx

Pour moi une PT100 était plutôt très linéaire ? Non ?

Une PTxxx est, au premier degré, assez linéaire. Si on veux une très grande précision, il faut légèrement corriger la mesure

Pour ta culturation : http://aviatechno.net/thermo/rtd03.php

[Brixsm]

Bonjour,
Si je viens ici c'est parce que j'ai besoin de conseils et que je suis prêt à les écouter, seulement si je donne l'impression de vous contredire c'est simplement que je cherche à mieux comprendre mes erreurs et ainsi ce que vous m'expliquez.

je pensais qu'en appairant les autres résistances du pont à 10k j'obtiendrai un résultat fonction de la sonde et de l'alimentation (Vin)
ce qui m'aurait donné : Vout = Vin*(R-Rpt)/(2*(R+Rpt))
je ne vois pas comment autrement vous donner la tension de sortie du pont (Vout) en fonction de la tension d'alimentation et de la sonde

je pensais que c'était un simple soustracteur mais j'avais mal lu la doc effectivement c'est un ampli d'instrumentation donc pas besoin des suiveurs merci
mais à ce moment là comment rendre ma tension d'alim du pont linéaire ?

[invitee05a3fcc]

ce qui m'aurait donné : Vout = Vin*(R-Rpt)/(2*(R+Rpt))

trop simple ! Les trois autres résistances du pont ne sont pas égales !

je ne vois pas comment autrement vous donner la tension de sortie du pont (Vout) en fonction de la tension d'alimentation et de la sonde

fait le calcul ! avec R10 et R11 en haut et R13 et Rpt en vas

je pensais que c'était un simple soustracteur mais j'avais mal lu la doc effectivement c'est un ampli d'instrumentation donc pas besoin des suiveurs merci

Ca, c'est le traiment de l'amplification de la sortie différentielle du pont. Ce n'est pas le sujet brulant !

mais à ce moment là comment rendre ma tension d'alim du pont linéaire ?

????????

[jiherve]

Bonjour,
j'ai donné l'expression de la tension de sortie de l'ampli diff cablé correctement et c'est juste donc:
cela dépend de l'alimentation du pont et donc du bruit d'icelle car la réjection du mode commun n'est effective que si la résistance de la PT100 vaut 10K
La relation n'est pas linéaire sauf toujours au voisinage de 10K mais cela peut être corrigé par logiciel.
Ce n'est tout de même pas difficile à comprendre.
JR

[invitee05a3fcc]

car la réjection du mode commun n'est effective que si la résistance de la PT100 vaut 10K

heu .... heu ....
Une PT100, c'est environ 100 Ohm
Une PT1000, c'est environ 1000 Ohm

[Vincent PETIT]

Calcule, je me re-répète, la tension de sortie différentielle du pont en fonction de la tension d'alimentation et de la valeur de la PTxxxx

Merci à toi ! J'ai compris ! Tu as raison, mathématique on le voit tout de suite et mon raisonnement n'était valable que lors d'une variation de l'alimentation lorsque le pont est à l'équilibre et uniquement à l'équilibre.

Dans le schéma de Brixsm (en imaginant PT = 20k pour déséquilibrer le pont)

U_pont = 12V*(10kΩ/(10kΩ+10kΩ)) - 12V*(20kΩ/(10kΩ+20kΩ)) = 6V - 8V = -2V

Bien entendu, si on double la tension alors on double la tension différentielle.

Pour ta culturation : http://aviatechno.net/thermo/rtd03.php

Merci pour le lien.


Une dernière question à vous tous au vu des défauts ci avant :
Dans quel cas de figure le pont de Wheatstone serait une très bonne solution ?



A+ et merci encore.
Vincent

[invitee05a3fcc]

Dans quel cas de figure le pont de Wheatstone serait une très bonne solution ?

Dans l'ancien temps (avant 1970), c'était une bonne méthode pour mesurer avec précision une résistance par comparaison avec des boites de résistances étalons (AOIP, des souvenirs ....) et un galva à cadre suspendu avec un miroir.

Actuellement, pour mesurer des efforts avec des jauges de contrainte. La variation de résistance de la jauge est tellement faible que l'erreur introduite par le pont diviseur est négligeable : Valim*PTxxx /( R+PTxxx)

[Vincent PETIT]

Super !
Je te remercie pour ce partage.

[jiherve]

Bonsoir,

heu .... heu ....
Une PT100, c'est environ 100 Ohm
Une PT1000, c'est environ 1000 Ohm

Sans doutes mais j'explique le principe!
Si la PT100 c'est 100 ohm alors la résistance en série avec elle dans le pont devra faire 100 ohm ou tout autre valeur si l'on désire un minimum de linéarité autour de la température à mesurer.
J'ai encore un chouette pont de Wheatstone AOIP en état de marche!
JR