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Prise de mesure Wheatstone et AOP




  1. #1
    Brixsm

    Prise de mesure Wheatstone et AOP

    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

    -----


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  3. #2
    albanxiii

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Bonjour,

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

    Pour la modération.
    Not only is it not right, it's not even wrong!

  4. #3
    DAUDET78

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    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 ?
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !


  5. #4
    jiherve

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    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)
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  6. #5
    Brixsm

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    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 !
    Dernière modification par Brixsm ; 16/05/2018 à 10h39.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    DAUDET78

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Citation Envoyé par Brixsm Voir le message
    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
    Dernière modification par DAUDET78 ; 16/05/2018 à 10h54.
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  9. #7
    jiherve

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    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
    l'électronique c'est pas du vaudou!

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  11. #8
    Brixsm

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    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

  12. #9
    DAUDET78

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Citation Envoyé par Brixsm Voir le message
    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.

    PT100-2mA.jpg
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  13. #10
    Brixsm

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    J'obtiens un schéma un peu différent, mais je ne comprends pas exactement où est-ce que c'est faux selon vous : Captureschéma2.png
    Dernière modification par Brixsm ; 17/05/2018 à 09h34.

  14. #11
    DAUDET78

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Citation Envoyé par Brixsm Voir le message
    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
    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    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
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  15. #12
    Brixsm

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    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 )

  16. #13
    DAUDET78

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Citation Envoyé par Brixsm Voir le message
    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.
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  17. #14
    Brixsm

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    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

    a : coefficient de la sonde = 3.85
    et Rpt0° : la résistance de la sonde à 0°C = 1000ohm
    Dernière modification par Brixsm ; 17/05/2018 à 11h08.

  18. #15
    DAUDET78

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Citation Envoyé par Brixsm Voir le message
    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 :
    Citation Envoyé par Daudet
    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.
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  19. #16
    jiherve

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    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
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  20. #17
    Vincent PETIT

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    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
    Là où il n'y a pas de solution, il n'y a pas de problème.

  21. #18
    DAUDET78

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Citation Envoyé par Vincent PETIT Voir le message
    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
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  22. #19
    Brixsm

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    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 ?

  23. #20
    DAUDET78

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Citation Envoyé par Brixsm Voir le message
    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 ?
    ????????
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  24. #21
    jiherve

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    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
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  25. #22
    DAUDET78

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    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
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  26. #23
    Vincent PETIT

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    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)
    Upont = 12V*(10kΩ/(10kΩ+10kΩ)) - 12V*(20kΩ/(10kΩ+20kΩ)) = 6V - 8V = -2V
    Bien entendu, si on double la tension alors on double la tension différentielle.


    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    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
    Là où il n'y a pas de solution, il n'y a pas de problème.

  27. #24
    DAUDET78

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Citation Envoyé par Vincent PETIT Voir le message
    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)
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  28. #25
    Vincent PETIT

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Super !
    Je te remercie pour ce partage.
    Là où il n'y a pas de solution, il n'y a pas de problème.

  29. #26
    jiherve

    Re : Prise de mesure Wheatstone et AOP

    Bonsoir,
    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    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
    Dernière modification par jiherve ; 18/05/2018 à 19h36.
    l'électronique c'est pas du vaudou!

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