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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik bei zwei Analogspannungen, nur die größere durchlassen


Autor: Tobi (Gast)
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Hi. Ich habe 2 analoge Spannungen. Diese Spannungen kommen von einer 
Strommeßschaltung und liegen zwischen 0 und 5V. Die erste Spannung steht 
für positive Ströme. Die zweite für negative. d.h. eine der beiden 
Spannungen liegt immer auf 0V. Abhängig davon, an welchem Pin eine 
Spannung >0V ansteht ergibt sich die Polarität des gemessenen Stroms. 
Das ganze würde ich nun gerne mit einem AD-Wandler-Kanal und einem 
digitalen Eingang am µC verarbeiten. Folgich muss ich die Spannungen 
irgendwie zusammenbringen, ohne einen Kurzschluss zu machen.
Meinen ersten Versuch habe ich mit 2 Dioden und einem Komparator für die 
Polaritätsausgabe gemacht. Das funktionierte, nur meine Spannung (und 
damit der gemessene Strom) erlaubt keine Ströme deren Messspannungswert 
unter 0.6V liegt zu messen. Das ist mir leider zu ungenau.
Dann habe ich überlegt mit einem Komparator und 2 Transistoren als 
Schalter zu arbeiten, die entweder das eine, oder das andere Potential 
durchlassen. Afaik habe ich dann mit UCE zu kämpfen(0.2V oder?) und 
Spannungen im mV-Bereich werden wohl gar nicht erst durchkommen. Ich 
lasse mich diesbezüglich aber gerne korrigieren :)
Eine weitere Möglichkeit die mir jetzt eben während dem Schreiben 
einfiel wäre die Spannungen über 2 OP's als Addierer zu jagen, die dann 
das Signal genau um die 0.6V anheben. Letzeres habe ich noch nicht 
getestet aber müsste wohl funktionieren, aber gibt es vielleicht eine 
einfachere Lösung für mein Problem?

Autor: Gast (Gast)
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Die negative mit Spannungsfolger invertieren, mit einem OPV als 
Komparator geschaltet (Bezugsspannung = 0) eine Schltsignal erzeugen, 
das einen Multiplexer schaltet...

Gast

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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also du misst EINEN Strom und hast am Ausgang 2 Spannungen, die jeweils 
vom Eingangssignal den negativen Teil abschneiden?
Wenn du sowas hast, bau dir doch einen Messgleichrichter mit einem 
Opamp. Der gibt dir den Betrag der Eingangsspannung aus.

Autor: Tobi (Gast)
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> Die negative mit Spannungsfolger invertieren, mit einem OPV als
> Komparator geschaltet
Thx für die schnelle Antwort, aber wozu bräuchte ich den 
Spannungsfolger? Wenn ich die beiden Spannungen direkt über einen 
Komperator jage kriege ich auch die Polarität raus, und kann 
dementsprechend einen "Multiplexer" schalten. Die Erzeugung dieser 
Ansteuerlogik ist nicht mein Problem. Vielmehr wie der Multiplexer 
auszusehen hat der zwischen den beiden Spannungen hin und herschalten 
muss.

> also du misst EINEN Strom und hast am Ausgang 2 Spannungen, die jeweils
> vom Eingangssignal den negativen Teil abschneiden?
Mit der Schaltung wird EIN Strom gemessen. Bei beispielsweise 10A habe 
ich auf Leitung 1 5V und auf Leitung 2 0V. Bei -10A habe ich auf Leitung 
1 0V aber auf Leitung 2 5V. Negative Spannungen können auf beiden 
Leitungen nicht auftreten.

Autor: Tobi (Gast)
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Nachtrag:
daraus folgend gibt sich auch die Tatsache dass mindestens eine Spannung 
der beiden auf 0V ist.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Tobi,

ich würde beide Spannungen hoch verstärken, und dann jeweils auf einen 
Komparator mit niedrigem Schwellwert geben. Dann weißt du wenigstens in 
welchem Kanal sich etwas tut. Das Ausgangssignal kannst du direkt auf 
den Mikrocontroller geben und ihn die logische Asuwertung machen lassen.

Die Schaltung muß natürlich so gut sein, daß der tote Kanal mit 0V 
Ausgangsspannung auch nach der Verstärkung noch nicht seinen Komparator 
zum Durchschalten bringt. Das bedeutet, daß du Spannungen ganz nahe bei 
0V wohl nicht auswerten kannst.

Ich würde das aber ganz anders lösen, indem du mit deiner Meßschaltung 
positive und negative Ströme gleichzeitig zuläßt und das Ganze mit einem 
ADC auswertest, der ebenfalls positive und negative Spannungen kann. Und 
sei es nur, daß du den Nullpunkt auf Uref/2 des ADC hochziehst.

Kai Klaas

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Controller nehmen, dessen ADC einen Multiplexer hat, und dann beide
Kanäle abwechselnd messen.

Wenn's mit Analogmimik sein soll und sowieso garantiert ist, dass
eine von beiden Spannungen 0 ist: Summierverstärker.

Autor: Tobi (Gast)
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> Wenn's mit Analogmimik sein soll und sowieso garantiert ist, dass
> eine von beiden Spannungen 0 ist: Summierverstärker.
Analog sollts sein, da ich auf der µC Seite keine großen Änderungen mehr 
durchführen kann. Was den Summierverstärker angeht: stimmt das wäre 
eigentlich das richtige. Leider ist die Standardbeschaltung immmer in 
invertierter Form, und ich habe hier nur single suply ops. Negative 
Spannungen stehen ebenfalls auch nicht zur Versorgung geeigneter OPs zur 
Verfügung. Wie kann ich einen nichtinvertierenden Summierverstärker dann 
aufbauen?

Autor: yalu (Gast)
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Was Gast oben schrieb, ist doch schon ein guter Ansatz.

> Die negative mit Spannungsfolger invertieren, mit einem OPV als
> Komparator geschaltet (Bezugsspannung = 0) eine Schltsignal erzeugen,
> das einen Multiplexer schaltet...

Du lässt dabei nur noch den Invertierer weg und vergleichst nicht eine
Spannung mit 0, sondern beide Spannungen miteinander (genauer).

Um ICs zu sparen, kannst du statt des Multiplexers einen nichtinvertie-
renden Addierer nehmen. Der ist wie ein gewöhnlicher nichtinvertierender
Verstärker aufgebaut mit dem Unterschied, dass jede der beiden zu addie-
renden Eingangsspannungen über einen gleich großen Widerstand an den
nichtinvertierenden Eingang des OPV geführt wird. Die beiden Spannungs-
quellen müssen dafür natürlich niederohmig sein (wie beim invertierenden
Addierer auch). Mit dem Mutliplexer dürfen sie auch hochohmig sein.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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so, wie es Tobi beschreibt, ist wohl Jörgs Summierverstärker das 
Richtige. Du kannst auch einen nicht-invertierenden Summierverstärker 
bauen, dann hast du nicht am Ende eine negative Spannung.

Autor: Tobi (Gast)
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ok, funktioniert alles soweit. Habe nun einen nichtinvertierenden 
Summierverstärker drangehängt, mit dem Vu von 2 um den Spannungsteiler 
der Additionseingänge zu kompensieren. Wollt an dieser Stelle einfach 
nur noch einen Dank an euch aussprechen :)

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