PT1000 Auswertung ganz ohne Messverstärker
Ein PT1000-Widerstand ist ein eigentlich recht einfacher Temperatursensor. Sein Widerstand beträgt bei 0°C genau 1000 Ohm und bei nicht zu hohen Temperaturen steigt er mit 3,85 Ohm pro Grad.
Problem
Üblicherweise lässt man einen Strom von 1 mA durch den Sensor fliessen und misst die Spannung, die an ihm abfällt. Leider ist diese Spannungsänderung nur recht gering: bei 0° beträgt die Spannung 1 V, bei 100° auch nur 1,385 V. Um diese mit dem im Mikrocontroller enthaltenen A/D-Wandler auszuwerten, muss man einen Messverstärker vorschalten, sonst erhält man nur eine bescheidene Auflösung.
Idee
Die hier vorgestellte Methode verzichtet auf den A/D-Wandler, sie benötigt nur einige passive Bauelemente und einen Mikrocontroller mit Analog-Comparator und Capture-Funktion. Es eignet sich zum Beispiel ein Atmel ATmega8.
Es wird ein Kondensator über den PT1000-Widerstand geladen und die Ladezeit gemessen. Die Spannung am Kondensator berechnet sich durch Formel 1:
Der eigentliche Trick ist nun, während der Ladung die Zeit zu messen, die zwischen zwei Spannungen vergeht. Wir messen also die Zeiten t1 und t2 bei denen die Spannungen U1 und U2 erreicht werden. Warum, zeigen folgende Formeln:
Nun wählen wir die Spannungen U1 und U2 als Teile von UB:
Die Ladezeit zwischen den zwei Messpunkten ist also proportional zum Widerstand und dem Kondensator. Den Wert vom Kondensator kann man aus der Gleichung beseitigen, wenn man eine Vergleichsmessung mit einem bekannten Widerstand R0 macht:
Durch diese Vergleichsmessung fällt auch die genaue Größe der Vergleichsspannungen aus der Formel raus.
praktische Realisierung
todo...
