Hallo zusammen. Ich versuche eine Schaltung zu realisieren, die einen Widerstand misst. Bei einem gemessenen Widerstand von 0 bis 0,1 Ohm soll eine grüne, ab 0,1 Ohm eine Rote Diode leuchten. Gemacht habe ich folgendes: Eine Konstantstromquelle aus 2 Transistoren aufgebaut, die die Messleitung mit Strom versorgt. Die Stromquelle liefert 100mA. Die Spannung an der Messleitung soll nun über einen Komparator (LM339N) so ausgewertet werden, dass bei einer Spannung von 10 mV der Komparator umschaltet. Also, über einen Spannungsteiler den -Eingang des Komparators auf 10mV eingestellt und die Messleitung an den +Eingang des Komparators geschaltet. Folgendes Problem tritt auf: Der Komparator schaltet nicht wie er soll sofort von 0 auf 1, sondern der Übergang von 0 auf 1 ist in einem sehr großen Bereich. Die Diode dimmt, so zu sagen. Nächster versuch war, das Ausgangssignal des Komparators zu verstärken. Mit einem OPV (LF412N) in einer nicht invertierenden Verstärkerschaltung mit den Widerstandswerten R2=100k und R1=10k sollte das Ausgangssignal verstärkt werden. Hier tritt jedoch ein weiterer, für mich leider unerklärbarer Fehler auf: Sobald die Spannung am Eingang des Versärkers unter ca. 10mV sinkt geht das Ausgangssignal hoch, auf maximale Ausgangsspannung... Warum?? Wer hat eine Idee und kann mir helfen? Noch eine Info: Versorgungsspannung aller Bauteile beträgt 24V (zu GND, also auch OPVs mit 24V und GND betrieben)
>Der Komparator schaltet nicht wie er soll sofort von 0 auf 1, sondern >der Übergang von 0 auf 1 ist in einem sehr großen Bereich. Die Diode >dimmt, so zu sagen. Der Komparator schaltet auch nicht schlagartig um. Ein Komparator verstaerkt genauso wie ein normaler OP die Differenz zwischen seinen beiden Eingaengen und diese Verstaerkung hat auch nur einen maximalen Wert. Wenn dein Signal sich nun im mV Bereich bewegt dann ist das normal das sich der Ausgang nicht voll umschaltet. Auch wirst du Probleme bekommen mit der Offsetspannung der Bauteile. Am besten du verstaerkst erst einmal diese niederige Spannung mit einem OP der eine geringe Offsetspannung hat z.B mit dem guten alten OP07 . Erst danach kannst du mit einem Komparator die Spannung vergleichen. Die andere Moeglichkeit waere das mit einer Wechselspannung zu machen. Vorteil: Offsetspannungen spielen keine Rolle mehr . Nach dem Wechselspannungsverstaerker machst du eine Syncrongleichrichtung mit einem Analogschalter. Somit fallen auch alle Signale raus die nicht mit deiner Messspannung syncron sind. Danach kannst du dann den Vergleich anstellen. Gruss Helmi
Danke für deine Antwort. Leider habe ich Noch Problem nummer 2. Die Verstärkung des Eingangssignals habe ich ja bereits versucht. Jedoch liegt das ja zwischen 0...10mV. Mein OPV (LF412N) und andere die ich versucht habe (LM319N, LM318N, INA110KP) haben zwar so wie sie es sollten verstärkt, doch sobald das zu verstärkende Signal unter 10mV ging, ist der Ausgang der OPVs auf maximale Ausgangsspannung hochgegangen. Dies ist mir völlig unverständlich, da ich im Normalfall denke, dass die Ausgangsspannung Richtung 0V geht, wenn die Eingangsspannung ebenfalls in Richtung 0V geht. Mache ich einen Fehler im Berschalten?? (Im aAnhang die Eagledatei. Über Feedback zu dieser Beschaltung wäre ich sehr dankbar!)
@Florian Bildformate Ich kann deine Eagle Datei mit meinem Eagle nicht oeffnen. Kannst du die bitte als PNG File posten. Gruss Helmi
Hi! Nur am Rande: Wie Helmut schon erwähnt hat gibt es Offsetspannungen! Der LM318 hat meines Wissens ein recht grosse Offstetspannung, ich glaub ca. 20mV oder mehr (nicht hauen, ich weiß es nicht genau). Bei den anderen weiß ichs nicht --> schau mal im Datenblatt. Du brauchst einen mit sehr niedriger Offsetspannung! Z.B. AD8601 Dann ist der Effekt normal, dass die Spannung irgendwann rauf geht.
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Sorry, hier in PNG Form. Ich wäre zudem sehr dankbar, wenn mir jemand ein Buch oder Infomaterial über OPVs empfehlen könnte. In meiner Elektronikvorlesung hatte ich einen Dozenten, der seinen Lehrauftrag völlig verfehlte. Bei meiner Suche nach Materialien zu OPVs finde ich meist nur Grundschaltungen usw. Genaue Erklärungen zu Biasstömen, Offsets (...) und vor allem bei realen OPVs die Kompensierung dieser fehlt mir total...
Hallo Florian, mit der Schaltung wird das nix. Da spielen dir die Offsetspannungen zur sehr mit. Was du machst ist so ziemlich an der Grassnarbe zu horchen. Deine Spannung solltest du zuerst mit einen OP Verstaerken der eine niederige Offsetspannung und zwar wesentlich kleiner als deine 10mV. Oder du machst es wie in meinem 2. Vorschlag mit Wechselspannung. Und der Verstaerker hinter dem Komparator ist sinnlos der muss davor. Gruss Helmi
>Nach dem Wechselspannungsverstaerker machst >du eine Syncrongleichrichtung mit einem Analogschalter. Hört sich gut an! Kann man über so eine Schaltung irgendwo etwas in Erfahrung bringen?? (Webseite, Buch etc.)
Synchrongleichrichter oder auch Phasenempfindlicher Gleichrichter genannt. Als Buch: Tieze-Schenck Halbleiterschaltungstechnik Messschaltungen Gruss Helmi
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@Helmi1 Ist das nicht etwas überpowert für einen Widerstandsvergleicher? Das Problem lässt sich imho besser in einer Brückenschaltung lösen. Zur Literatur: Eine Online Anlaufstelle ist das ElKo http://www.elektronik-kompendium.de/ Scripte sind auch eine gute Quelle, Google mal nach Marti und Goßner. Ansonsten hat jeder Hersteller Application Notes und Schaltungssammlungen zum Download: Ron Mancinis "OpAmp for Everyone": http://focus.ti.com/lit/an/slod006b/slod006b.pdf Weiter bei TI / BB: http://focus.ti.com/general/docs/techdocsabstract.tsp?abstractName=sboa092a http://focus.ti.com/general/docs/techdocsabstract.tsp?abstractName=sboa093a http://focus.ti.com/analog/docs/analogtechdoc_hh.tsp?familyId=57&documentCategoryId=1&techDoc=1&rootFamilyId=57 Von Walt Jung (AD) gibt es das "Op_Amp_Applications_Handbook" Linear hat Circuit Collections veröffentlicht: AN52, 66, 67, 84 und 87. Arno
@Arno Das Problem No1 ist und bleibt die Offsetspannung vom Komparator. Auch der LM311 hat im Worstcase Fall 10mV Offsetspannung. Die Spannungen die Florian vergleichen moechte liegen nun mal im Bereich von 10mV. Da von einer stabil arbeitenden Schaltung auszugehen kann man vergessen. Man muss halt an der Stelle Bauteile einsetzen die deutlich eine Offsetspannung darunter haben. Oder man verwendet Schaltungen wo die Offsetspannugen keine Rolle spielen und das sind nun mal Wechselspannungsverstaerker. Gruss Helmi
Deswegen habe ich ja extra den LM311 vorgeschlagen. Im Gegensatz zum 339 kann man hier den Offset kompensieren. Bei der angehängten Schaltung dürfte die Stabilität der Betriebsspannung eigentlich keine Rolle spielen. Bei entsprechender Spannungsversorgung ist der Einsatz von ICL7650 und ähnlicher OPV eine ernstzunehmende Alternative. Deren Geschwindigkeit sollte für Normalbetrieb ausreichend sein. Arno
Ich weiß jetzt nicht, ob es auch Komparatoren gibt mit sehr geringer Offsetspannung, deshalb hätte ich einen Differenzverstärker (z.B. Faktor 50 oder mehr) mit einem offsetarmen OPA vorgeschlagen. So hat z.B. Maxim welche bis herunter zu 2µV Eingangsoffsetspannung (MAX4238) - andere Hersteller sicherlich auch. Da wäre man wieder im grünen Bereich. Danach einen Komparator - das könnte dann sogar ein zweckentfremdeter 358 sein. Selbst beim Einsatz der externen Kompensation beim 311 - wie stabil ist die Kompensation über den Temperaturbereich?
Manuelle Offsetkompensation ist was von gestern. Allenfalls denkbar fuer einen Laboraufbau, aber dann sollten die Werte 100 mal besser sein. Ein Lowoffset OpAmp kostet ja nichts.
Also ist es wohl besser, das signal mit einem gescheiten OpAmp zuerst zu verstärken. Funktioniert das denn dann auch bis auf 0mV runter? Weil ich bis jetzt immer den Fehler hatte, dass sobald ich unter ca. 10mV kam die Ausgangsspannung statt weiter nach unten, komplett hoch zur maximalen Ausgangsspannung ist. (Liegt das wirklich nur am Offset???)
Wie gesagt wie die anderen und ich dir schon gesagt haben versuch es erstmal mit einem Op mit niederiger Offsetspannung. Die ganzen Komparatoren mit 10mV Offsetspannung funktionieren nicht gescheit. Gruss Helmi
>Manuelle Offsetkompensation ist was von gestern. Allenfalls denkbar fuer >einen Laboraufbau, aber dann sollten die Werte 100 mal besser sein. Ein >Lowoffset OpAmp kostet ja nichts. OffTopic: Und wie gleicht man heute ab? Einfach nur LowOffset nehmen? Das kann zwar das Problem eventuell lösen, könnte mir aber vorstellen, dass es immer noch auch Offsetabgleiche gibt. Würde mich interessieren, da ich selbst auch grad mit Offsetabgleichen kämpfe und wenns da einen Königsweg gibt würde ich den gern nutzen.
Automatischer Abgleich mittels DAC und Prozessor waere zum Beispiel eine Moeglichkeit. Gruss Helmi
Die Kaliber werden größer, hi. Hier soll doch nur ein einfacher Ja-Nein-Vergleich stattfinden. Was mir noch aufgefallen ist: Stromspiegel mit BD140 sind nicht wirklich der Brüller und 100mA über ein Trimmpoti halte ich für grenzwertig. Mit Hilfe welcher Messgeräte werden denn die 10mV Vergleichsspannung in der Messschaltung eingestellt? Wenn du die gepostete Messschaltung beibehalten musst, hast du nur die Möglichkeit, einen Widerstand mit dem Grenzwert einzubauen und den Umschaltpunkt danach mit P3 einzustellen. Damit kannst du die Fehler zum großen Teil kompensieren. Arno
Ich hab schon seit Jahren keinen Offsetabgleich mehr gemacht. Ich nehm jeweils einen so guten OpAmp dass das nicht noetig ist. Ist moeglicherweise ein Frage der Stueckzahlen. Da muss man die Ersparnis beim OpAmp mit den Mehrkosten fuer das Pot, die zusaetzlichen Flaeche, die Arbeit gegenrechnen.
Ich mach auch nicht immer ein Offsetspannungsabgleich. Nur wenn mir auch sehr kleine Spannungen wichtig sind wie ich das letztens hatte. Da hab ich dann den Abgleich mit Poti gemacht für RT. However, Mit µC und DAC, wie Helmi vorgeschlagen hat, wäre für meine Anwendung ein wenig overkill gewesen.
@Michael Das mit uC und DAC war nur ein Vorschlag. Ich habe da schon kleine Trennverstaerker fuer Hutschienenmontage gesehen wo das so gemacht wurde. Und in Frequenzumrichter habe ich das auch schon so gesehen. Gruss Helmi
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