LT-Spice Wheatstonsche Messbrücke und NTC?
Hallo.
Es soll der Temperaturbereich von 0 Grad - 100 Grad dargestellt werden. (Gleichstrom)
Welche Befehle muss ich eingeben um die temperaturabhängige Grafik dar zu stellen?
Welchen Run Befehl muss ich wählen ? Transient, AC Sweep, DC Sweep? (Ich vermute stark DC Sweep).
Danke vorab. :)
Kurze Ergänzung. Wieso läuft das Programm nicht? Ich arbeite zum ersten Mal mit LT Spice.
1 Antwort
Du möchtest die Brückenspannung plotten gegen die Temperatur?
So würde ich es machen...
Heißt aber nicht, dass es nicht anders geht.
EDIT-1:
Ich verwende eine ansteigende Spannung (links geplottet gegen time) um eine ansteigende Temperatur zu realisieren. Der Ausgang der Quelle ist mit VT gelabelt; V(VT) gibt mir dann den Zahlenwert - dieser geht in die Formel für R ein.
Auf der x-Achse plotte ich dann V(VT) statt time. Ist ein etwas unschöner Trick, aber er funktioniert.
EDIT-2:
geht auch so: mit DC Op Point statt transient:
Wow vielen lieben Dank für die Mühe!
Jetzt beim simulieren von EDIT-2 stellen sich mir noch folgende Fragen :
- Wurden Transient und DC op pnt verwendet. Wie kommen Sie darauf ? Wofür stehen die einzelnen Run Befehle?
- Es soll der Zusammenhang für die Empfindlichkeit der Messeinrichtung graphisch dargestellt werden (Von 0 - 100 Grad). Und die Messeinrichtung soll im Abgleichverfahren betrieben werden. Ist es dann richtig wenn ich die Temperatur in Abhängigkeit des Widerstandwertes vom NTC darstelle? Oder kann ich mich auch so zu der Empfindlichkeit der Messeinrichtung in Abhängigkeit der Brückenspannung äußern?
Nochmals danke.
Im letzten Beispiel habe ich DC op pnt verwendet. Da wird der Arbeitspunkt bestimmt, d.h. alle Spannungen und Ströme. Das Zeitverhalten spielt hier keine Rolle.
im vorvorigen habe ich "transient" verwendet, denn hier ließ ich eine Rampenspannung hochlaufen, d.h. ich habe das Zeitverhalten indirekt verwendet. Transient verwendet man, wenn man das Zeitverhalten untersuchen möchte.
Ich würde die letzte Variante mi dc op pnt aber bevorzugen.
wenn du einen Parameter verändern möchtest (hier T) und von einem unteren bis einen oberen Wert laufen lässt, geht im "dc op mode" automatisch ein Grafikfenster auf. Dort kann man wie üblich alles plotten.
Erklärt wird das gut auf https://www.youtube.com/watch?v=eUbv71Liybk (~ min 06:00)
Wenn man keinen Parameter ändert, geht das Fenster nicht auf, stattdessen kommt ein Arbeitspunktfenster, wo alle Spannungen und Ströme angezeigt werden.
Was du genau mit "Empfindlichkeit der Messeinrichtung graphisch dargestellt werden" meinst, erschließt sich mir nicht ganz. Was soll da genau gemacht werden? Die Brücke ist ja nur abgeglichen, wenn R(NTC)=1kOhm ist. Was soll da nun genau geplottet werden? R1, R2 und R3 sind ja fest vorgegeben.
Also da steht genau :
Eine Temperaturmessung soll mit einem NTC Widerstand erbracht werden. Lege eine Schaltung für die Nutzung einer Wheatstone’schen Messbrücke aus, wobei einer der 4 Widerstände mittels Temperatursensor dargestellt wird (Viertelbrücke) und im Abgleichverfahren betrieben werden kann. Leite den Zusammenhang für die Sensitivität der Messeinrichtung her und stelle diesen graphisch für einen Temperaturbereich von 0°C bis 100°C dar. Beschreibe auf dieser Basis, in welchem Temperaturbereich der Sensor bestmöglich betrieben werden kann.
wie soll das Abgleichverfahren konkret funktionieren? Du hast ja R1=R2=R3=R4=1kOhm angegeben. Wenn die fix sind, wie soll man abgleichen?
Wie soll abgeglichen werden? Dafür brauchst du ja einen variablen Widerstand. Wo ist der? Ich sehe nur Fixwiderstände mit 1k.
Das leider so vage formuliert, dass man kaum was konkretes damit anfängt.
Wie ist die Sensitivität in diesem Fall konkret definiert? Brückenspannung pro Grad Abweichung der Temperatur von jener Temperatur, wo der Sensor 1kOhm hat? wenn man den Sensor bei einer bestimmten Temperatur bestmöglich betrieben will, muss man die Widerstände auch daran anpassen und nicht einfach 1kOhm nehmen. -> Widerspruch zur Aufgabe, so wie du sie gezeichnet hast.
Für mich macht das leider alles keinen Sinn...
Nein tatsächlich habe ich die Widerstände nur deshalb 1kOhm gewählt, da ich viel bei der Simulation herum probiert habe, um LT Spice kennen zubleiben. Dies gilt auch für die 1V der Spannungsquelle. Bis auf die Werte für den NTC Widerstand sind keine Werte vorgegeben.
Variante 1) Du könntest R1 und R2 fst vorgeben und R3 als Abgleichwiderstand verwenden.Wenn man Sensitivität definiert als relative Änderung der Brückenspannung (bezogen auf die Versorgungsspannung U0) geteilt durch relative Änderung von R3 im abgeglichenen Zustand, dann wird aufgrund
dU/dR3 = R4/(R3+R4)² * U0
und die so definierte Sensitivität bei Abgleich durch R3 dann
S(R3) = (R1/R2) / (1+R1/R2)²
Die Sensitivität hängt dann nicht von R4 ab. Wo wird diese am größten? Wenn R1=R2, dann wird S=1/4.
Variante 2) Du könntest R1 und R3 fest vorgeben und R2 als Abgleichwiderstand verwenden.Wenn man Sensitivität definiert als relative Änderung der Brückenspannung bezogen auf die Versorgungsspannung U0 pro relative Änderung von R2 im abgeglichenen Zustand, dann wird aufgrund
dU/dR2 = R1/(R1+R2)² * U0
und die so definierte Sensitivität bei Abgleich durch R2 dann
S(R2) = (R3/R4) / (1+R3/R4)²
Die Sensitivität hängt hier von R4 ab. Wo wird diese am größten? Wenn R3=R4 ist, dann wird wieder S=1/4.
Es hängt also davon ab, welche Variante man benutzt und wie man Sensitivität definiert. Sensitivität könnte auch definiert sein als Änderung der Brückenspannung geteilt durch Änderung der Temperatur. Solange das nicht klar ist, kann ich dir nicht helfen, da ich nur über etwas reden kann, das mir selbst 100% klar ist.
Hallo nochmal,
Ich habe mich erkundigt und die Sensitivität der Brücke beschreibt die Änderung der Brückenspannung (Ausgangsgröße) bei einer Änderung des Messwiderstandes (Eingangsgröße).
Wie kann ich also die Achsen in LT-Spice realisieren? Ist also dennoch die Temperatur als x-Achse zu wählen und die Brückenspannung als y-Achse?
Leider kann ich kein Foto hier reinstellen.
Vielen Dank.
Du kannst entweder die Temperatur oder den Widerstandwert auf der x-Achse auftragen. Da gibts es keine Einschränkungen. Das gleiche trifft auf die y-Achse zu.
Hallo nochmals.
Leider stoße ich nun auf folgende Probleme
- Bei Edit 3 ist doch V(N001,N002) die Brückenspannung? Leider kriege ich sie ich die Grafik als solche nicht heraus. Welchen Befehl muss ich denn in Spice aufführen? Ich habe einfach den Run Befehl gedrückt und klicke auf den Endpunkt der Brückenspannung. Und muss man denn die Zahlen in Kelvin bei LT Spice ausgeben, oder geht auch die Grad Zahl?
- Nach viel Recherche ergibt sich ein anderer Graph für die Brückenspannung in Abhängigkeit der Temperatur. Diese Kurve entspricht einer S-Form, sagt aber grundlegend aus, dass die Kennlinie durch die Verwendung einer Wheatstonschen Messbrücke linearisiert wird. Anbei der Link : https://www.readcube.com/articles/10.25103%2Fjestr.121.02. Müsste ich nicht einen ähnlichen Grapher heraus kriegen?
Wie immer vielen Dank.
Ich kann dir so nicht mehr weiterhelfen, du musst dich wahrscheinlich mit Ltspice mehr befassen. Ich kann hier keine srundenlange Unterstützung geben, das wäre ja schon Nachhilfe und so viel zeit hab ich nicht.
Vielen Dank, aber jetzt stellen sich mir einige Fragen.
Danke vorab.