Temperaturmessung mittels Diode

[ragi]

Hallo,

ich arbeite gerade an einem Projekt, bei dem die Temperatur mittels einer Diode gemessen wird. Ich habe nun die Aufgabe eine Vorverstärkerschaltung zu entwickeln, die die Spannung an der Messdiode ohne große Offsetdrift der nachgeschalteteten OP`s verstärken soll.
Die bisher verwendete Referenzspannung an der bestehenden Schaltung beträgt 2,5 Volt. (kann aber auch anderst dimensioniert werden)
Der Verstärkungsfaktor der bisher eingesetzten OP`s war ca. 10
die bestehende Schaltung funktioniert soweit ganz gut, hat jedoch am Ausgang eine Temperaturdrift von 0,1 bis 0,15 mV pro Kelvin.
Die Vorstellung der Temperaturstabilität sollte so bei > 0,01 mV pro Kelvin liegen.
Ich habe in der Elektronik nicht sehr viel Ahnung und bin deshalb auf gute Hilfe angewiesen. Falls da jemand ne gute Idee hätte, wie man das realisieren könnte, wäre ich dankbar.

Gruß Rainer

[Stromus]

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[ragi]

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[Stromus]

Wie hast Du den Temperaturdrift ermittelt?

[ragi]

ich habe die gesamte Schaltung in geschützter Form in ein Wasserbad gelegt. Das Wasserbad wurde durch einen Heizofen auf in ca. 10 Temperaturschritten auf 80°C erhitzt und anschließend auf -15 °C abgekühlt. In den einzelnen Temperaturschritten wurde die vom Heizofen erreichte Temperatur ca. 15 min gehalten, sodass eine konstante Abkühlung bzw. Erhitzung der Schaltung sichergestellt war.
Beim Temperaturlauf wurde die Schaltung mit 12V Betiebsspannung betrieben und gleichzeitig die Ausgangsspannung am INA OP gemessen, so konnte ich sehr genau die Ausgangsspannungsdifferenz über den gesamten Temperaturgang der Schaltung ermitteln.

Gruß Rainer

[Stromus]

Vielleicht meinen wir unterschiedliche Sachen mal sehen:

Die Messdiode hat einen Spannungsabfall der Temperaturabhängig ist. Unter der Annahme, dass es sonst keine Temperaturabhängigkeiten mehr existieren würden = perfektes System, dann würdest Du am OP-Ausgang wirklich nur die Schwankung der Diodendurchlassspannung bekommen. Als Drift dazu bezeichnet man eine weitere Temperaturabhängigkeit, die eine Abweichung gegenüber dem sog. perfekten System bedeutet. Deshalb habe ich auch gefragt, wie Du das gemessen hast. Wenn Du die ganze Schaltung ins Wasserbad eingetaucht hast, dann hast Du keine Referenz gegenüber dem Fall "perfektes System".

Quellen für Drift:

- OP --> Wahl eines OP's mit niedriger Offsetspannung und Drift desser.
- Zenerdiode: eventuell Regelung über Transistor in Basisschaltung (U_BE kompensiert sich mit U_Zener gegenseitig). Wenn diese Betrachtung nicht ausreicht dann eventuell Spannungsregler mit Temperaturkompensation auswählen.
- Plus/Minus 12V-Versorgung---Wie realisiert?
- INA118 --> Datenblatt
-Zuletzt Widerstände, aber nur wenn nicht aus gleichem Material (Unterschiedliche Alpha's)

Das schöne daran ist: Du kannst wirklich alle Drifte addieren um den Worst-Case-Fall zu ermitteln (alle Störkomponenten wirken per Zufall in die selbe Richtung). Beispiel:

Referenzspannung = +10mV/K. Bei einer Endtemperatur T_End hast Du diese Schwankung als Delta = 10mV x (T_End-T_Anfang) auf die Ausgansspannung des OP's dazu addiert (gegenüber dem Fall perfektes System)

[Bannes]

Hallo,
warum vergeudest Du die guten Eigenschaften des INA118? Durch den Anschluss des Ref-Pin an die (hochohmige) Mittelanzapfung der Referenzspannung verschlechterst Du die Gleichtaktunterdrückung enorm. Bei symmetrischer Versorgung gehört dieser Pin an Masse.
Die Messdiode sollte mit Konstantstrom betrieben werden. Mein Vorschlag wäre der Einsatz des LM385 als Konstantstromquelle für die Diode und diese direkt an die Differenzeingänge des INA118 angeschlossen.
Die Anpassung an den Eingangsbereich des ADC würde ich danach vornehmen. Das ergibt wesentlich weniger Bauteile, die auf den Temperaturgang Einfluss nehmen können.

Arno

[ragi]

Hallo Arno,

vielen Dank für deinen Tip. Als hobbyelektroniker habe ich natürlich nicht daran gedacht den LM 385 als Konstantstromqelle zu betreiben. Ich werde deinen Rat befolgen und werde meine Schaltung ändern, wenn sich dadurch eine Verbesserung ergibt.

Danke Rainer