Mikrocontrollergesteuerte Schaltung zur präzisen Widerstandsmessung unter Verwendung von einfachen Bauteilen mit hoher Toleranz

Abstract:
Schaltungen zur Widerstandsmessung sind in der Literatur wohlbekannt und in vielfachen Formen beschrieben [1-4]. Im Rahmen der Temperaturkompensation von Drucksensoren wurde nach einer Möglichkeit gesucht, ein Pt500-Platin-Element auf einfache Weise auswerten zu können. Im Vordergrund stand hierbei in erster Linie, den Bauteilaufwand und die damit einhergehenden Kosten auf ein Minimum zu reduzieren. Gleichermaßen sollte die Schaltung trotz des Einsatzes von unpräziseren Bauteilen möglichst genaue Messwerte liefern. Die hier vorgestellte Applikation beruht auf einer Konstantstromquelle (KSQ) mit nahezu beliebigen Eigenschaften, die den zu messenden Pt500 sowie zwei unterschiedliche, bekannte Widerstände abwechselnd speist. Mittels eines Operationsverstärkers wird der Messwert an den Dynamikbereich eines nachgeschalteten Analog-Digital-Wandlers (ADC) angepasst und digitalisiert. Durch eine Vergleichsrechnung im Mikroprozessor erfolgt anschließend eine präzise Bestimmung des gesuchten Pt500-Widerstandswertes sowie optional eine Umrechnung in den daraus resultierenden Temperaturwert. Bis auf die beiden bekannten Widerstände werden hierbei an keines der eingesetzten Bauteile große Anforderungen gestellt. Ziel war es, möglichst viel der Funktionalität in dem ohnehin vorhandenen Mikroprozessor (myP) unterzubringen. Selbst die AD-Wandlung erfolgt durch den myP-internen 10Bit-Wandler. Das hier vorgestellte Messverfahren ermöglicht eine Bestimmung der Temperatur mit einer Genauigkeit von ±0,5 °C über einen Temperaturbereich von -40 °C bis +85 °C.