Hallo Leute, für folgendes Problem fehlt mir leider die Praxiserfahrung, die ja hier reichlich vorhanden ist: Ich möchte die Messwerte eines Feuchtesensors mit Analogausgang 0..5V über einen EIB-Analogeingang auf meinen EIB-Bus bringen. Dieser Analogeingang erwartet 0..10V, die er mit einem 16 Bit AD Wandler verarbeitet. Mit dem 0..5V Signal geht dann natürlich die Hälfte der Auflösung flöten. Daher überlege ich, das Sensorsignal mit einem OP auf 0..10V zu spreizen. Wenn natürlich die Temperaturdrift des OP dann aber die (absolut lineare und temperaturkompensierte) Kennlinie des Sensors verbiegt, hat es wenig Sinn. Was ist eure Einschätzung? Signal verstärken oder direkt draufgeben? Ich freue mich auf die gewoht kompetenten Antworten in diesem Forum. Manfred
Bei einem nichtinvertierenden Verstaerker geht die Drift mit der Verstaerkung multipliziert ins Ergebnis ein. Zieh dir mal "OpAmps - einfach erklaert" rein.
> Wenn natürlich die Temperaturdrift des OP dann aber > die (absolut lineare und temperaturkompensierte) Kennlinie des Sensors > verbiegt, hat es wenig Sinn. Wenn die Gegenkopplungswiderstände, die den Verstärkungsfaktor bestimmen, den gleichen Temperaturkoeffizienten haben, driftet bei der Verstärkung gar nichts. Das, was beim OpAmp driftet, ist der Offset. Insofern wird die Kennlinie nicht verbogen sondern nur nach oben oder unten geschoben. Du hast also lediglich eine temperaturabhängige Offsetspannung am Eingang, die um den selben Faktor wie das Signal verstärkt wird. Bei deiner gewünschten Verstärkung von 2 (zwei) ist die aber ziemlich gering. OpAmp mit geringem Offset nehmen und Offsetspannung auf Null stellen. Die Schaltung steht im Datenblatt, üblicherweise ist es nur ein Poti mit Schleifer zu VCC. Die Offsetspannung beträgt bei besseren OpAmps (klassisch: OP07) bereits weniger als 0,1 mV wenn er nicht nicht abgeglichen ist. Mit Abgleich ist die praktisch Null. Bei deinem Signal von 5 V sind die paar Mikrovolt zu vernachlässigen, die Drift ist mit weniger als zwei Mikrovolt/Grad C ebenfalls minimal. Die Offsetspannung kann man aber auch vor jeder Messung bestimmen und dann nachher per Software rausrechnen: OpAmp-Eingang mit FET niederohmig gegen Masse kurzschliessen, Spannung am Ausgang des OP messen = deine Offsetspannung. FET ausschalten, Sensor messen. Sensorspannung am OpAmp-Ausgang minus vorher gemessener Offsetspannung = dein korrigiertes Signal. Grüsse, Andy
"Feuchtesensor" hört sich für mich eher nach Schätzung als nach Messung an ;-). Ist da eine Messung mit 16 Bit überhaupt sinnvoll? Falls doch: Beim OP07C für 25 Cent hat die Offsetspannung einen Temperaturkoeffizienten von 0,5µV/K, das sind 0,0066 LSB/K, d.h. erst bei Temperaturschwankungen von mehr als 150K übersteigt der Temperatur- den Quantisierungsfehler des ADCs. Der Fehler durch die Temperaturdrift des Eingangsruhe- und des Offsetstroms ist bei vernünftiger Beschaltung des OPVs noch deutlich geringer. Der Temperaturkoeffizient der Differenzverstärkung ist im Datenblatt nicht angegeben, ich würde aber schätzen, dass der prozentual in der gleichen Größenordnung liegt wie derjenige der Offsetspannung und des Offsetstroms, also bei etwa 1%/K. Damit hätte auch die Temperaturdrift der Differenzverstärkung keinen wesentlichen Einfluss auf das Messeregbnis. Aber wie schon oben geschrieben, glaube ich, dass das schwächste Glied in der Kette der Sensor selbst ist und das zweitschwächste der ADC bzw. dessen Referenzspannungsquelle. Ich kann mir nicht vorstellen, dass diese über einen größeren Temperaturbereich auf 1/2^16 stabil ist.
Vielen Dank für die schnellen Antworten! Dann werde ich mal den Lötkolben anheizen. Ein eventueller Offset lässt sich als konstanter Faktor leicht in der Software dahinter entfernen. @yalu: Der Hersteller des Feuchtesensors gibt 2% Toleranz an. Das ist für einen (bezahlbaren) Feuchtesensor schon nicht schlecht, aber bei den Werten, die du in deiner Rechnung für den OP nennst natürlich jenseits. Auch mit der Genauigkeit der Referenz des AD Wandlers liegst du vermutlich richtig. Diese EIB Komponenten sind schliesslich keine Messtechnik, sondern für die Gebäudeautomatisierung gedacht. Besonders toll ist das bestimmt nicht. Dafür total überteuert ;-) In diesem Sinne nochmal vielen Dank für die Hilfe Manfred
Dann würde ich aber den Operationsverstärker weglassen und auf das eine verlorengehende Bit pfeifen. Dieses Bit geht in der Messungenauigkeit des Sensors und dem Messrauschen völlig unter.
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