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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LM324 Problem


Autor: Peter M (Gast)
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Hallo,


Vorweg muss ich gleich mal anmerken, dass ich mich mit dem Thema 
Elektrotechnik und Mikrocontroller erst seit kurzem befasse :-)


Ich habe ein Problem mit dem OPV LM324 die an einem Shunt abfallende 
Spannung zu verstärken.
Ich habe ihn nicht-invertierend geschalten (siehe Skizze). Er verstärkt 
auch, aber mit einem komplett anderen Faktor als ich mir das berechnet 
habe.

Die Skizze ist ein Ausschnitt. Es handelt sich um eine LED Lampe die von 
einem 3,6 V Akkupack betrieben wird, der wiederum von einem kleinen 
selbstgebauten Solarpanel ( 5V ) geladen wird. Ich möchte den Ladestrom 
messen und über den Tagesverlauf aufzeichnen. Dafür benutze ich einen 
AtMega8 mit AD Wandler.

Der Spannungsbereich am Shunt ist zwischen 0 und 100mV (Ladestrom bis 
max. 1A ). Die Refenzspannung für die AD Wandlung soll 2,56 V sein - 
darum der Faktor 23.


Habe ich den OPV falsch angeschlossen ?

Wäre nett wenn Ihr mir weiterhelfen könnt !

Gruß aus Siegertsbrunn
Peter M

: Verschoben durch Admin
Autor: karadur (Gast)
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Hallo


wo ist V- angeschlossen?

Autor: Ulrich (Gast)
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Der LM324 ist nicht besonders genau. Die Ofsetspannung kann schon ein 
paar mV betragen. Dann muß man noch etwas mit der versorgungsspannung 
aufpassen: Die Spannung am Eingang sollte nicht außerhalbt der 
VErsorgungsspaanun gliegen. Jenachdem wo der OP die Versorgung 
herbekommte, konnte das hier ein Problem sein.

Autor: Peter M (Gast)
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@ karadur
V- ist an der gemeinsamen Masse angeschlossen


@Ulrich
Den LM324 habe ich zum testen an eigene 5V angeschlossen !

Autor: Georg (Gast)
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Anscheinend entsteht am Shunt eine negative Spannung bezogen auf GND.

Autor: Peter M (Gast)
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am Out vom OPV messe ich bei 50mV am Shunt + 2,9V !

Autor: G. B. (garyb)
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hallo...
leg doch mal deinen Eingang auf Masse... was kommt da raus?
Wie Ulrich schon meinte könnte es ja sein das du einen Offset hast, 
soviel
kann ich mir zwar nicht vorstellen... aber wir wollen ja herausbekommen 
was los ist.

Gruss,
Gary

Autor: Peter M (Gast)
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Habe den Eingang auf Masse gelegt - 0 V  es liegt dann keine Spannung 
an.

Autor: T. C. (tripplex)
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Die V- von den OPV muss zwischen den Shunt und der Batterie 
angeschlossen
werden, genauso wie der Verknüpfungspunkt von den Spannungsteiler
der die Verstärkung einstellt.

Jetzt liegt die Spannung am + Eingang größer als V- und erst jetzt
kann der OPV arbeiten. Denke auch daran einen Nichtinventieren
Verstärker aufzubauen. ( Hab mir nicht das Pinout vom LM324 angeschaut )


Wenn du eine Negative Versorgungspannung hättest könntest du einen
Inventierenden Verstärker aufbauen und dann hätte das was du gemacht
hast auch geklappt.

Autor: Walter (Gast)
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ganz anderer Tip:
es gibt AVRs mit eingebautem Verstärker (Faktor 20)
da kannst du dir den opamp sparen

Autor: G. B. (garyb)
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na dann würde ich mal anfangen langsam die Eingangsspannung hochfahren 
in dem du den Strom hochfährst und dabei gleichzeitig deinen Strom auch 
misst... nicht nur über Spannungsabfall, bzw. Spannungsabfall und die 
Ausgangsspannung des OpAmp... um zu sehen ob dein Verstärkungsfaktor 
konstant ist.
Wenn er das ist... dann hast vermutlich zu den falschen 
Widerstandswerten gegriffen.

Autor: Karl (Gast)
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Lesen bildet, lieber Pascal ;) Es geht um's Laden.

1. Zeichne einen vernünftigen kompletten Schaltplan mit Symbolen und 
ohne IC Gehäuse. Strom und Spannungspfeile schmerzen dabei nicht!
2. Überprüfe deinen Aufbau
3. Welche Spannung liegt zwischen + und - vom OP? Wenn er rückgekoppelt 
ist, sollte das nahe 0 V sein.

Autor: G. B. (garyb)
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PS: einen Kondensator parallel zu R2 -> Tiefpass wäre sicher auch nicht 
schlecht. Aber das wenn deine Schaltung funktioniert.

Autor: Peter M (Gast)
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@Karl

Was heisst "wenn er rückgekoppelt ist" ? Wie schon erwänht bin Anfänger 
:-(

Autor: Peter M (Gast)
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@ Gary

Der Spannungsabfall am shunt entspricht dem Strom am Labornetzgerät beim 
Hochfahren der Spannung. Die Spannung am OPV Out steigt auch konstant.

Die Widerstände habe ich schon diverse Male gewechselt und auch andere 
Kombination versucht. Der gemessene Faktor passt nie :-(

Autor: Karl (Gast)
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Einfach ausgedrückt, ein OP versucht immer, an + und - die gleiche 
Spannung zu haben. Wenn du ihn als nicht invertierneden Verstärker 
beschaltest, muss am Ausgang soviel Spannung anliegen, dass am - Eingang 
durch den Spannungsteiler genau soviel Spannung ankommt, wie am + 
Eingang anliegt. Wenn der OP das aus irgendwelchen Gründen nicht 
schafft, ist die Differenz zwischen + und - Eingang größer als ein paar 
mV, weil die Rückkopplung nicht zu Stande kommt.

Autor: yalu (Gast)
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Vielleicht hat dein Schaltungsaufbau an ungünstigen Stellen zu große
Kontaktwiderstände, was bei einem Shunt von nur 0,1Ω schnell der Fall
sein kann. Miss doch mal die Spannungen zwischen den beiden roten
(Eingangsspannung) und den beiden grünen Punkten (Ausgangsspannung).

Wenn hier das Spannungsverhältnis korrekt ist (23), hast du irgendwo zu
hohe Übergangswiderstände. Wichtig ist, dass die blau gezeichneten Lei-
tungsabschnitte einen Widerstand haben, der sehr viel kleiner als der
Shunt (0,1Ω) ist. Wenn in diesen Bereichen schlechte Steck- oder Kroko-
klemmenverbindungen sind, solltest du versuchen, den Aufbau anders zu
machen.

Wenn das Spannungsverhältnis auch hier falsch ist, ist an der OPV-Schal-
tung etwas faul und du solltest du die von G. B. und Karl vorgeschlage-
nen Tests machen, nämlich diesen

> na dann würde ich mal anfangen langsam die Eingangsspannung hochfahren
> in dem du den Strom hochfährst und dabei gleichzeitig deinen Strom auch
> misst... nicht nur über Spannungsabfall, bzw. Spannungsabfall und die
> Ausgangsspannung des OpAmp... um zu sehen ob dein Verstärkungsfaktor
> konstant ist.

und diesen

> 3. Welche Spannung liegt zwischen + und - vom OP? Wenn er rückgekoppelt
> ist, sollte das nahe 0 V sein.

Autor: T. C. (tripplex)
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Das mit den laden muss ich dann wohl überlesen haben.

Weitere Theorien die aber schon genannt wurden sind Übergangswiderstände 
-
Vielleicht eine kalte Lötstelle? Kommt jetzt nur noch auf deinen
Aufbau an, vielleicht schwingt ja auch der OPV weil alles auf einen
Steckbrett aufgebaut ist.

Autor: Peter M (Gast)
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@yalu

Zwischen den beiden roten Punkten liegt Spannung an, zwischen den beiden 
grünen nicht.
Das ganze ist auf einem Breadboard gesteckt. Beeinflussen die 
Widerstände der Kontakte und der Steckbrücken den Aufbau sehr ?

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Deine Schaltung ist falsch. Der nichtinvertierende Eingang ist Pin2 und 
der invertierende Pin3.

MfG Spess

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Im Anhang eine Simulation deiner gewollten Schaltung.

MfG Spess

Autor: Georg (Gast)
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>Deine Schaltung ist falsch. Der nichtinvertierende Eingang ist Pin2 und
>der invertierende Pin3.

Schau ins DB. Genau andersrum.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Ups. Hast Recht. Ich hatte mich durch einen zu schnellen Blick auf das 
angehängte Bild täuschen lassen.

MfG Spess

Autor: Peter M (Gast)
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Jetzt bin ich etwas verwirrt :-) Muss ich nun mit meinen pos. x mV in 
Pin1 oder Pin 2 ?

Autor: Peter M (Gast)
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Käse !  muss ich in Pin 2 oder Pin 3 mit dem pos. Signal ?

Autor: Seher (Gast)
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Der Shuntwiderstand muss an Pin-3. Deine Schaltung von ganz am Anfang 
war schon richtig.

Hast du auch die Masse der 5V-Quelle an die Masse des Opamp 
angeschlossen?
Wenn nicht, dann mach das.

Autor: Peter M (Gast)
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Hab ich !

Ich hab jetz mal rumprobiert mit einem Verhälnis 1:10 ( R2 = 100k und R1 
= 10k ). Das liefert jetzt linear über den ganzen Bereich 0 - ca. 2.5 V 
- genau das was ich mit dem Faktor 1:23 erreichen wollte.

Ich versteh das allerdings überhaupt nicht mehr !

Autor: Seher (Gast)
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Dann war entweder dein 1k kein 1k oder der 22k kein 22k Widerstand. 
Vielleicht hatte ja der 22k Widerstand keinen richtigen Kontakt.

Miss mal deinen 1k bzw. 22k Widerstand mit dem Ohmmeter.

Autor: Peter M (Gast)
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Nein die waren schon OK - hatte ich auch gemessen. Das 1:23 Verhälnis 
liefert bei mir viel zu hohe Spannungen. Der 1:10 Faktor verhält sich 
bei ungefähr so, wie sich der 1:23 Faktor verhalten sollte.

Ich hab auch schon den LM324 ausgetauscht. Hat nix gebracht. Irgendetwas 
ist faul an meiner Schaltung ! Aber was ?

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Ich hoffe ja du hast den 0,1Ohm Widerstand nicht in dein Brettchen 
gesteckt. Die Übergangswiderstände könnten ungefähr so groß sein wie 
deine 0,1Ohm (2*0,05 Ohm). Da wäre es dann kein Wunder wenn du falsche 
Ergebnisse bekommst.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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@Peter M:

Grundsätzlich ist die Schaltung ja richtig. Und theoretisch funktioniert 
sie. In der Praxis steckt nur noch ein wenig der Teufel im Detail.

Hattest du bei der 1:23-Geschichte auch mal alle anderen Spannungen 
gemessen? Masse am Shunt, Masse am LM324, usw.? Am besten in wirklich 
jedem Punkt der gesamten Schaltung!

Hohe Übergangswiderstände, hatte ich vor einiger Zeit am neuen 
Hameg-Speicheroszi. Sogar bei mehreren Tastköpfen. Bei Messungen kam nur 
noch Schrott bzw. gar nichts mehr raus. Der Massekontakt am Tastkopf 
wurde hochohmig... Ebenso bei Vielfachmeßgeräten. Soviel zu 
Steckverbindungen.

Autor: yalu (Gast)
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Peter M schrieb:
> Zwischen den beiden roten Punkten liegt Spannung an, zwischen den beiden
> grünen nicht.

Dann ist etwas an der Beschaltung des Operationsverstärkers faul.

Zwischen din roten roten Punkten sollte die Eingangs- und zwischen den
grünen die Ausgangsspannung liegen. Misst du zwischen den grünen Punkten
0V (das meinst du noch mit dem obigen Satz?), dann ist möglicherweise
der 22k-Widerstand nicht richtig mit dem Ausgang (Pin 1) des LM324 ver-
bunden. Dieser arbeitet dann ohne Gegenkopplung, d.h. als Komparator.
Ich hätte dann allerdings als Ausgangsspannung nicht 2,9V, sondern gute
3,5V (das ist der obere Anschlag bei 5V-Versorgung) erwartet.

> Das ganze ist auf einem Breadboard gesteckt. Beeinflussen die
> Widerstände der Kontakte und der Steckbrücken den Aufbau sehr ?

Die Kontakte von dem 0,1Ω-Shunt sind kritisch. Wenn jeder von ihnen
einen Widerstand von nur 0,075Ω hat, werden aus den 0,1Ω plötzlich mal
0,25Ω, was zu einer um den Faktor 2,5 zu hohe Empfindlichkeit der
Schaltung führt und deren Fehlverhalten erklären würde. Ganz schlimm
wird es dann, wenn man als Steckbrücken unverzinnten Kupferschaltdraht
nimmt. Wenn das Kupfer etwas oxidiert ist, kann der Übergangswiderstand
ein paar Ohm und mehr betragen.

Autor: T. C. (tripplex)
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Das kann auch am Steckbrett selber liegen da die Kontakte selbst oft
gar nicht richtig greifen oder die Kontaktzungen verbogen sind und
somit schlechte Kontakte das Resultat ist.

Autor: Peter M (Gast)
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Hallo liebe Freunde !

@Helmut

Helmut S. schrieb:
> Ich hoffe ja du hast den 0,1Ohm Widerstand nicht in dein Brettchen
> gesteckt. Die Übergangswiderstände könnten ungefähr so groß sein wie
> deine 0,1Ohm (2*0,05 Ohm). Da wäre es dann kein Wunder wenn du falsche
> Ergebnisse bekommst.

Wie Du und Deine Nachposter vermutet liegt es tatsächlich am Aufbau im 
Steckbrett. Ich hatte zwar versucht die Wege so kurz wie möglich zu 
halten aber der Widerstand bis zum OPV hat sich offensichtlich drastisch 
verstärkt.

Das eigentlich Problem war also meine Naivität ! Wieder was dazugelernt 
!

Direkt verdrahtet und auf der Platine verlötet passt das Ganze 
wunderbar.

ICH BEDANKE MICH VIELMALS FÜR EURE HILFE !!!!!!!!!!!!!!!!!

Gruß
Peter

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