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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schutzbeschaltung für ADC


Autor: Martin G. (magoe)
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Hallo,

ich möchte die im Anhang befindliche Schlatung mit einem 
Überspannungsschutz versehen. Das ganze ist für einen XMega128A1 
vorgesehen. Die Referenzspannung beträgt 2,048V was im differenziellen 
Modus bedeutet, dass ich Spannungen von -1,024V bis +1,024V anlegen 
darf.
Da ich mit Schutzbeschaltungen leider nicht so die Erfahrung habe, könnt 
ihr mir da vielleicht weiterhelfen.

Für sonstige Tipps, die euh beim betrachten der Schaltung einfallen, bin 
ich natürlih ebenso darkbar. Das ganze Ding soll Spannungen zwischen 
-50V und +50V messen können.

LG
Martin

Autor: Mho (Gast)
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Bist du dir sicher dass dein XMega128A1 am ADC Eingang eine negative 
Spannung erlaubt?

Die interne Schutzdiode des Pins wird doch bestimmt dazwischenfunken.

Weshalb ist dein Spannungsteiler so hochohmig?

Autor: Dirk (Gast)
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Hallo, weshalb so kompliziert

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Die Analogeingänge sind für Quellimpedanzen von ca. 10k ausgelegt. Mit 
deinen Megaohm-Widerständen hast du da schlechte Karten.

MfG Spess

Autor: Martin G. (Gast)
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Hallo,

danke für die Antworten!

spess53 schrieb:
> Die Analogeingänge sind für Quellimpedanzen von ca. 10k ausgelegt. Mit
> deinen Megaohm-Widerständen hast du da schlechte Karten.
Der Widerstand des ADC ist mit >10MOhm angegeben und um den Gesamtstrom 
gering zu halten hab ich einen Vorteiler mit 10MOhm gewählt. Ist die 
Überlegung falsch?


Mho schrieb:
> Bist du dir sicher dass dein XMega128A1 am ADC Eingang eine negative
> Spannung erlaubt?
Laut Datenblatt kann man bei differenziellem Messen von -Vref/2 bis 
+Vref/2 anlegen.

Autor: holger (Gast)
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>Laut Datenblatt kann man bei differenziellem Messen von -Vref/2 bis
>+Vref/2 anlegen.

Bei den Electrical Characteristics steht beim ADC
unter Conversion Range: 0 bis VREF. Du interpretierst da
was völlig falsch.

Autor: Mega Nilp (Gast)
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>>Mho schrieb:
>> Bist du dir sicher dass dein XMega128A1 am ADC Eingang eine negative
>> Spannung erlaubt?
>Laut Datenblatt kann man bei differenziellem Messen von -Vref/2 bis
>+Vref/2 anlegen.

Ja. Das betrifft (+Eingang) - (-Eingang). Negative Spannungen sind aber 
trotzdem keine dabei.

Autor: Martin G. (Gast)
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Mega Nilp schrieb:
> Ja. Das betrifft (+Eingang) - (-Eingang). Negative Spannungen sind aber
> trotzdem keine dabei.

Im Falle einer Verpolung. Wären am -Eingang 1V und am +Eingang 0V. Das 
sollte doch gehen. Wie es bei jedem Multimeter auch ist, dass man die 
Stromflussrichtung daraus ableiten kann, oder?

Autor: Mega Nilp (Gast)
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Ja. Genau.

Autor: Ulrich (Gast)
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Bei der differentiellen Messung hat man 2 Eingänge. Die Differenz darf 
beide vorzeichen haben, aber die Spannung an jedem der Eingänge muß 
ziwischen GND und AVCC (eventuell sogar etwas weniger) bleiben.

Der Spannungsteiler ist auch zu hochohmig, um direkt an den AD zu gehen. 
Hinter einen so hochohmigern Teiler müßte ein Verstärker mit einem 
Eingangwiderstand von deutlich über 1 GOhm, sonst wird die Spannung 
merklich verfälscht. Da hilft auch kein Kondensator um die Stromspitzen 
abzufangen.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Der Widerstand des ADC ist mit >10MOhm angegeben und um den Gesamtstrom
>gering zu halten hab ich einen Vorteiler mit 10MOhm gewählt. Ist die
>Überlegung falsch?

Ja.

Aus einem AVR Datenblatt:

The ADC is optimized for analog signals with an output impedance of 
approximately 10 kΩ or less. If such a source is used, the sampling time
will be negligible. If a source with higher impedance is used, the 
sampling
time will depend on how long time the source needs to charge the S/H
capacitor, with can vary widely. The user is recommended to only use low
impedant sources with slowly varying signals, since this minimizes the
required charge transfer to the S/H capacitor.

Deine Schaltung ist nur für Eingangssignale geeignet, die sich sehr,sehr 
langsam ändern.

MfG Spess

Autor: Martin G. (Gast)
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OK, da werd ich den Vorteiler noch einmal überarbeiten und niederohmiger 
machen.
Danke erstmal an euch!

Einen schönen Abend!
Martin

Autor: Martin G. (magoe)
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Wie sollte ich denn, den Teiler anlegen? Wenn ich ihn Niederohmig mache 
verfälscht, dies doch das Messergebnis, oder?
Nach momentanen Aufgabenstand will/soll ich auch nur Gleichspannungen 
messen.
LG

Autor: Martin G. (magoe)
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Hat keiner mehr Ideen? Bei einem Vorteiler mit 10kOhm Gesamtwiderstand 
würde doch meine Spannung verfälscht werden, wenn ich diese z.B. über 
nem 100kOhm Widerstand messen würde, oder sehe ich das falsch. Was für 
einen Verstärker könntet ihr mir denn empfehlen, wenn ich die 
Vorbeschaltung so hochohmig lassen würde?

LG

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Was für
> einen Verstärker könntet ihr mir denn empfehlen, wenn ich die
> Vorbeschaltung so hochohmig lassen würde?

Du kannst einen OPA2340 als Impedanzwandler dazwischen schalten.

Autor: Martin G. (magoe)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Du kannst einen OPA2340 als Impedanzwandler dazwischen schalten.

Und dann jedem ADC einen davon? Im Gehäuse sind ja insgesamt zwei 
Impedanzwandler.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Und dann jedem ADC einen davon? Im Gehäuse sind ja insgesamt zwei
> Impedanzwandler.

Kann man so machen.

Autor: Martin G. (magoe)
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OK, danke. Ich hab mir gleich Samples geordert zum probieren. Was für 
eine Schutzbeschaltung kann mir dann empfohlen werden? Jeweils eine 
Diode gegen VCC und GND an jedem ADC? Welche Diode wäre dann passend?

LG

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Jeweils eine
> Diode gegen VCC und GND an jedem ADC? Welche Diode wäre dann passend?

Wenn schon dann vor dem OP dahinter passiert nichts mehr wenn OP und ADC 
von der gleichen Quelle gespeist werden. Eine kleine Schottkydiode 
reicht dafuer aus. z.B. LL103. Verschaltet wie du beschrieben hast.

Autor: Martin G. (magoe)
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Was mir noch etwas unklar ist, ob das mit der Diode einfach so geht. Der 
OPV verträgt zwar 3,3V + 0,5V aber der Controller doch sicher nicht. Der 
ADC ist meines Wissens nur bis 3,3V - 0,5V belastbar. Die Diode dürfte 
doch dann eigentlich nicht ausreichen, oder?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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> Der OPV verträgt zwar 3,3V + 0,5V aber der Controller doch sicher nicht.

Die Eingaenge des ADC (Controller) duerfen nur nicht ueber die 
Versorgung kommen.  Wenn dein Controller und der OP aus der gleichen 
Versorgung betrieben werden (3.3V) kann die Spannung doch am Controller 
Eingang nicht groesser als die Versorgung des OPs (ebenfalls 3.3V) 
werden.

Autor: Martin G. (magoe)
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Stimmt, daran hab ich nicht gedacht. Danke

Autor: Martin G. (magoe)
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Das Ganze sieht nun so aus. Passt das, oder gibt es noch 
Verbesserungsvorschläge?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Passt das, oder gibt es noch
> Verbesserungsvorschläge?

Einen noch.  Vor den Dioden noch einen Widerstand zur Strombegrenzung. 
Das hast ja auch eine Schalterstellung wo kein Widerstand davor sitzt.

Autor: Martin G. (magoe)
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Das ist nun die finale Version.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Das ist nun die finale Version

Leider nein.

          VCC
           |
          Diode
           |
-----R-----+---- zum OP
           |
          Diode
           |
          GND

So must du die schalten in deiner Version nuetzten die Dioden nix.

Gruss Helmi

Autor: Martin G. (magoe)
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Warum nutzen die denn so nichts? Ich kann die Widerstände ja nicht in 
die "Messleitung" bringen, das verfälscht doch die Messung.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Warum nutzen die denn so nichts? Ich kann die Widerstände ja nicht in
> die "Messleitung" bringen, das verfälscht doch die Messung.

1.  Die Dioden sollen die Eingangsspannung gegen die Versorgungspannung 
begrenzen. Wenn da jetzt ein Widerstand mit in Reihe liegt koennen sie 
das nicht mehr weil dort am Widerstand einen Spannung abfaellt.

>Ich kann die Widerstände ja nicht in
>die "Messleitung" bringen, das verfälscht doch die Messung.

Doch das kannst du. Dafuer ist ja der Buffer OP dort drin. Der OPA2340 
hat einen Eingangswiderstand von 10^13 Ohm. Der Widerstand um den Strom 
durch die Dioden zu begrenzen hat einige 10kOhm. Das was dort abfaellt 
sind doch nur Spurenelemente von Spannung. Also verfaelscht sich da nix 
nennenswertes.

Den Strombegrenzungswiderstand der Dioden wuerde ich so um die 47K .. 
100K gross machen.

Autor: Paul Baumann (Gast)
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>Ich kann die Widerstände ja nicht in
>die "Messleitung" bringen, das verfälscht doch die Messung.

Doch, doch! ;-)
Der OPV-Pin hat einen sehr hohen Eingangswiderstand. Wenn Du nun den
Schutzwiderstand so einbaust, wie von Helmil gezeichnet und machst ihn
klein (10 KOhm) im Verhaeltnis zum Eingangswiderstand des OPV, dann 
faellt kaum eine Spannung darueber ab, die Dein Messergebnis faelscht.
Wenn die Eingangsspannung hoch genug geworden ist, so dass die Z-Diode 
zu
leiten beginnt, dient der Schutzwiderstand als Begrenzung fuer den 
Z-Dioden_Strom.

MfG Paul

Autor: Paul Baumann (Gast)
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Oh, da haben wir uns ueberschnitten...
MfG Paul

Autor: Martin G. (magoe)
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So, das neue Ergebnis.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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@Paul

macht nix.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hallo  Martin

so ist es in Ordnung.

Autor: Senf-Dazu-Geber (Gast)
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Man beachte aber den Leckstrom der Dioden, der auch noch 'nen 
Spannungsabfall an "R5" bzw. "R6" veursacht und zudem stark 
temperaturabhängig ist.

Gruss

Autor: Martin G. (magoe)
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Hallo,

super! Danke für eure Hilfe!!
Die Schaltung werd ich so erstmal probieren. Als Alternative hab ich 
noch einen Diffenzverstärker gefunden. Den sollte ich doch statt den 
zwei Spannungsfolgern verwenden können, da diese ja integriert sind, 
oder? Speziell handelt es sich dabei um den AD8132, welche an +/- 3,3V 
betrieben werden würde.

LG
Martin

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Denn vergiss mal schnell wieder. Das ist ein Teil fuer HF Anwendungen.
Schau dir mal den Eingangswiderstand b.z.w. den Biasstrom fuer den 
Eingang an. Das Teil ist nicht fuer hochohmige Anwendungen gemacht. 
HF-Anwendung = Niederohmig.

Senf-Dazu-Geber schrieb:
> Man beachte aber den Leckstrom der Dioden, der auch noch 'nen
> Spannungsabfall an "R5" bzw. "R6" veursacht und zudem stark
> temperaturabhängig ist.

Auch da kann man was gegen tun ind den man einen J-Fet als Diode 
verschaltet.
Die haben im allgemeinen sehr kleine Leckstroeme.

http://www.fairchildsemi.com/ds/MM%2FMMBF4117.pdf

z.B. hier  10pA

Autor: Martin G. (magoe)
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ch habe noch eine alternative Diode gefunden. Eine BAS116. Die sollte 
doch auch gehen mit max 5nA bei 75V. Da diese ja eh immer nur an 3,3V 
hängt, sollte die doch noch wesentlich weniger benötigen und da kann 
auch noh die Temperatur ansteigen, bis die Abweichungen wieder groß 
werden.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Die sollte auch gehen

Autor: Martin G. (magoe)
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Hallo,

heute hab ich die Schlatung aufgebaut. Der Spannungsteiler geht super, 
sobald ich aber auch den Opa2340 mit dran hänge verfälscht dieser die 
Spannung am Spannungsteiler und die Ausgangsspannung am Opa2340 ist viel 
zu gering. Woran kann das liegen. Die Schaltung bin ich komplett nochmal 
durchgegangen, die sollte auch genau nach Plan aufgebaut sein.

LG

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Was heist hier viel zu gering ? Nenn mal ein paar Zahlen.
Und die Schaltung ist so aufgebaut wie in der letzen Zeichnung ?
OP Versorgungsspannung stimmt auch  (Pin 8=VCC , Pin 4 = GND) ?

Autor: TrippleX (Gast)
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Der OPA2340 ist ein "true fet operation amplifier" - Der Eingangstrom
beträgt nur ein paar pA so viel kann er da nicht verändern.
An deinen hochohmigen Spannungsteiler fallen nur ein paar mV ab.

Die Überspannungsschutzdioden kannst du du weglassen wenn du das 
Datenblatt des OPA2340 komplett durchliest ;)

Autor: Martin G. (magoe)
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Hallo,

Pin 1 und 2 sind verbunden, Pin 6 und 7 sind verbunden, Pin 4 liegt an 
GND und Pin 8 an VCC (3,3V). Ändere ich die Versorgungsspannung, so 
ändert sich auch die Ausgangsspannung, was eigentllich nicht sein 
dürfte.
Ohne Den Opa hab ich bei 5V am Eingang am Spannungsteiler 100mV, mit Opa 
hab ich dann 60mV am Spannungsteiler und 9mV am Ausgang. Was auch 
komisch ist, dass der Wechselspannungsanteil sehr hoch ist, dieser 
steigt von 50mV ohne opa auf 250mV mit Opa, die Frequenz ändert sich 
dabei ebenso von den Vorher 50Hz Netzfrequenz auf 100Hz.

LG

Autor: Martin G. (magoe)
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Martin G. schrieb:
> Die Überspannungsschutzdioden kannst du du weglassen wenn du das
> Datenblatt des OPA2340 komplett durchliest ;)

Die Überspannungsschutzdiode hab ich schon wieder entfernt, zwar erstmal 
nur zu Testzwecken, aber wenn ich darauf verzichten kann ist das auch 
gut.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> dieser
> steigt von 50mV ohne opa auf 250mV mit Opa, die Frequenz ändert sich
> dabei ebenso von den Vorher 50Hz Netzfrequenz auf 100Hz.

Das sieht danach aus als ob der Eingang des OPs kleiner als GND wuerde. 
Das darf aber nicht sein.

Autor: Martin G. (magoe)
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Ich habe per Labornetzteil 5V Gleichspannung angelegt und hab auch alles 
schon auf irgendwelche Lötbrücken,... optisch geprüft und zum Teil die 
Widerstände auch nachgemessen. Ich hab es natürlich auch schon mit einem 
zweiten OP versucht. Ich werd aber noch einmal nachsehen, ob nicht doch 
noch irgendwo eine Brücke ist, aber so groß ist di Schaltung ja auch 
nicht.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Wenn du am Eingang Gleichspannung anlegst wie kann es dann sein das du 
50Hz Netzfrequenz am Ausgang misst ?  Oder faengt sich die ganze Sache 
da etwas ein ist ja schliesslich alles sehr hochohmig.

Autor: Martin G. (magoe)
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Helmut Lenzen schrieb:
> enn du am Eingang Gleichspannung anlegst wie kann es dann sein das du
> 50Hz Netzfrequenz am Ausgang misst ?

Es ist lediglich ein kleiner Wechselanteil von 3mV dabei. Über dem 
spannungsteiler ist es etwas mehr mit einer etwas höheren Frequenz, da 
fängt er irgendwelche Signale ein, aber dennoch habe ich saubere 100mV 
Gleichanteil. Das ganze ict ja auch nur ein Versuchsaufbau und wird 
später in SMD geertigt, daher kann es mm einfach großflächig alle 
Funktwellen,... empfangen.
Sobald ich den OP einsetze stimmt der Gleichanteil auch nicht mehr, das 
ist das was mir unlogisch erscheint. Ich kann aber keinen Fehler 
erkennen.

LG

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Dann mach mal ein Filterkondensatoren rein von OP Eingang nach GND.
C = 1/(2*PI*fu*R)

fu unterere Grennzfrequenz (bei dir wohl DC)
R = Innnenwiderstand deines Spannungsteilers.

Autor: Martin G. (magoe)
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Ich hab nun von einigen pF bis 100nF viel probiert, aber irgendwie wird 
es nicht besser.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Machmal ein Foto vom Aufbau. Und trage in deiner Zeichnung mal ein wo du 
die Spannungsquelle angeschlossen hast und auch welche Kontakte 
geschlossen sind.

Autor: Martin G. (magoe)
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Hier der Aufbau. Fängt sich natürlich so wirklich von aussen was ein, 
hab ich auch schon nachgeprüft, aber dennoch sollten die die 
Gleichspannungswerte stimmen. Das tun sie aber nicht und vom OP werden 
die WErte nochmal beschnitten.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Mach mal einen Widerstand von (-) Eingang nach GND. So um die 100K .. 1M
Es kann sein das deine +- MessSpannung einen hohen Offset gegen GND hat 
und nicht symetrisch gegen GND ist.

Autor: Martin G. (magoe)
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Ich hab die ganze Sache jetzt einfach mal an der Controller gehangen und 
hab zur Sicherheit einfach nur kleine spannungen gewählt. Das Ergebnis 
ist schonmal nicht so schlecht. Wie das mit eingeschaltetem Teiler ist, 
weiß ich noch nicht. Beim 1:5, den hab ich kurz antesten können, war das 
Signal kleiner als es sein dürfte.

Autor: Martin G. (magoe)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Mach mal einen Widerstand von (-) Eingang nach GND. So um die 100K .. 1M
> Es kann sein das deine +- MessSpannung einen hohen Offset gegen GND hat
> und nicht symetrisch gegen GND ist.

Super Idee! funktioniert auch richtig gut, aber wenn ich dein Eingang 
verpole, wöllte ich ja dennoch eine richtige Anzeige haben, das ist dann 
ja nicht mehr gewährleistet, oder? (Hab einen 100k zum probieren 
genommen)

LG
Martin

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Super Idee! funktioniert auch richtig gut, aber wenn ich dein Eingang
> verpole,

Schoen das es jetzt schoin mal besser ist.  Das sieht so aus als ob der 
Gleichtakteingangspannungsbereich des OPs ueberschritten wird. Wenn du 
diesen Widerstand jetzt nicht an GND legst sondern auf UB/2 vom OP legst 
was passiert dann ?

Autor: Martin G. (magoe)
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OK, das probier ich morgen früh gleichmal. Muss nur sehen wie ich dann 
zu UB/2 komme.
Danke dir erstmal für deine stetige Hilfe und einen schönen Tag dir 
noch!

LG
Martin

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> OK, das probier ich morgen früh gleichmal. Muss nur sehen wie ich dann
> zu UB/2 komme.

Mittels 2 gleicher Widerstaende einen Spannungsteiler aufgebaut und in 
der mitte hast du dann UB/2

Autor: Martin G. (magoe)
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Ich hab nun mit zwei 850k Widerständen einen Spannungsteiler aufgebaut 
und dort den 100k nach IN- mit reingehangen. Das Ergebnis ist allerdings 
schlechter als vorher. Die Spannung am Teiler wird sehr beeinflusst. 
Beim 1:5Teiler liegen statt 1V bei 5V am Eingang nur etwas über 500mV 
an. Am OP kommen auch wieder nur 100mV raus.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Deine Messspannungsquelle hat aber keine verbindung mit GND der 
Schaltung ?
Eventuell ueber Schutzleiter oder so.  Am Ausgang ist auch nur die 
Spannung zwischen den beiden OP Ausgaengen relevant. Nicht die Spannung 
gegen GND. Du machst ja schliesslich eine Differenzmessung.
Ohne jetzt die Messspannung anzuschliessen, wo liegen da jetzt die Pegel 
der beiden OP Ausgaenge. Die sollten dann auch bei UB/2 liegen.

Autor: Martin G. (magoe)
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Die Messspannungsquelle hängt am selben Netz wie die 
Versorgungsspannung, da hier meines Wissens kein Trenntrafo da ist.
Wenn ich die Spannung an den OP-Ausgängen betrachte, dann immer nur die 
die Differenz der beiden OP-Ausgänge, da ich es ja als Differenzsignal 
haben will.
Wenn ich keine Messspannung anschließe kommt hab ich an jeden Ausgang 
einen Pagel von UB/2 und eine Differenzspannung von 0V.
Ich kann auf den ADC des Controllers dann aber auch nur 1V schicken, es 
wäre da wahrscheinlich besser, den Widerstand wieder gegen GND  zu 
legen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Mach doch mal folgende Schaltung:


Eingang + ----------4MOhm----+----100K-----BufferOP 1 +
                             |
                            1M
                             |
                 GND--100K---+---100K---UB
                             |
                            1M
                             |
Eingang - ----------4MOhm----+----100K------BufferOP 2 +

die waere dann voll symetrisch aufgebaut.

Die Schutzdioden habe ich mal weggelassen.

Autor: Martin G. (magoe)
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Die 100k und die Schutzdioden würde ich erstmal weglassen, da TrippleX 
weiter oben meinte, dass man darauf verzihten kann.
Da hätte ich dann nur den Spannungsteiler im Symetrischen Aufbau und 
jeweils die 100k gegen GND und UB.

Autor: Martin G. (magoe)
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Mit dem symetrischen Aufbau funktioniert das ganze im 1:5 Teiler schon 
mal sehr gut, ich werd den ganzen Versuchsaufbau nun symetrisch aufbauen 
und probieren, ob es in den anderen Messbereichen auch zu guten 
Ergebnissen führt.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Die 100k und die Schutzdioden würde ich erstmal weglassen, da TrippleX
> weiter oben meinte, dass man darauf verzihten kann.

Wuerde ich nicht machen. Die haben schon ihren sinn.


> Mit dem symetrischen Aufbau funktioniert das ganze im 1:5 Teiler schon
> mal sehr gut, ich werd den ganzen Versuchsaufbau nun symetrisch aufbauen
> und probieren, ob es in den anderen Messbereichen auch zu guten
> Ergebnissen führt.

Dann hat dein Verstaerker ein Gleichtaktproblem gehabt. Schoen das es 
jetzt besser geht.

Berichte weiter.

Autor: Martin G. (magoe)
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So sieht meine Schaltung nun aus. Brauchte erstmal ne kurze Pause. ;) 
Werd jetzt erstma kurz mittag machen undd dann sofort die Schaltung 
nochmal kontrollieren und ausprobieren. Wenn alles funktioniert nehm ich 
die Dioden auch wider rein und teste nochmal.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Werd jetzt erstma kurz mittag machen

Na denn gut mampf.

Autor: Martin G. (magoe)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Na denn gut mampf.

Mmmmh.

So nach meiner kurzen Pause:
Der 1:10 Teiler funktioniert!
Der 1:1 Teiler funktioniert!
Der 1:5 Teiler bringt stimmt noch nicht ganz, was aber sicher damit zu 
tun haben kann, dass ich die Widerstände gegen Ub und GND zu klein 
gewählt hab und auch 1MOhm nehmen muss, oder?

Das Testergebnis ist sowohl bei richtiger Polung als auch bei verkehrter 
Polung so, was ja aber gut ist, denn da haben wir das auch schonmal so 
wie soll.


Dann gibt es noch ein generelles Problem, der OP spuckt manchmal mehr 
aus als eigentlich an den Eingängen anliegt. Das werde ich allerdings 
dann nochmal mit einem anderen OP versuchen, TI ist mit den Samples ja 
sehr großzügig.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Dann gibt es noch ein generelles Problem, der OP spuckt manchmal mehr
> aus als eigentlich an den Eingängen anliegt.

Da koennten vielleicht die beiden Filterkondensatoren helfen.

>Das werde ich allerdings
> dann nochmal mit einem anderen OP versuchen, TI ist mit den Samples ja
> sehr großzügig.

Ja , aber die fragen schon mal nach

Autor: Martin G. (magoe)
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Also der 1:10 Teiler klappt zu 100%.

Beim 1:5 Teiler ist die Spannung über dem Spannungsteiler falsch, sobald 
ich die Schaltung mit OP benutze.
Bei beiden war allerdings die Ausgangsspannung vom OP nur wenige mV (max 
10 glaub ich) als die die am Spannungsteiler anliegt.

Beim 1:1 stimmt die Spannung überm Teiler, kann ja auch nich viel falsch 
gehen, aber am OP kommen immer 1,5V raus. Da muss ich sicher noch 
Widerstände von den beiden Teilereingängen am OP nach UB und GND 
einlöten, oder?

Helmut Lenzen schrieb:
> Da koennten vielleicht die beiden Filterkondensatoren helfen.

Ich habe zwischen UB und GND am OP zwei 33n parallel, also 66nF.

To Do Liste:
Spannungsteiler 1:5 überprüfen
1:1 Teiler mir Widerständen gegen UB ung GND versehen

Was sagst du dazu Helmut?

LG
Martin

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Spannungsteiler 1:5 überprüfen
> 1:1 Teiler mir Widerständen gegen UB ung GND versehen

Ja , teste das mal so aus b.z.w. zeichen mal eine aktuelle Schaltung 
dazu damit ich sehen kann was du da jetzt verschaltet hast.

Autor: Martin G. (magoe)
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Hier erstmal die aktuelle Schaltung.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hallo Martin

ich sehe gerade an deiner Schaltung das wenn K2,K4 angezogen hat das 
ganze keine Verbindung mehr mit dem Spannungsteiler hat. Das heist das 
ganze driftet dann ausserhalb des Arbeitsbereiches des OPs. Die 
Differenz zwischen den beiden OP Eingaengen mag dann nur ein paar 100mV 
betragen der Offset aber gegen GND des OPs aber soviel das der OP nicht 
arbeiten kann. Auch im x1 Fall muss da eine Verbindung zum Teiler fuer 
UB/2 bestehen. Das Teil hat dann im diesen Fall dann einen 
Eingangswiderstand von 2MOhm.

Gruss Helmi

Autor: Martin G. (magoe)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Auch im x1 Fall muss da eine Verbindung zum Teiler fuer
> UB/2 bestehen.

Genau das vermutete ich gestern ja schon und habe das entsprechend 
nachgearbeitet. So sieht nun meine Schaltung aus.
Beim 1:5 Teiler kommt trotzdem noch irgendwie Mist raus, da begeb ich 
mich dann nochmal auf die Suche ob ich nicht irgendwo irgendeine 
Verbindung nicht so wie im Schaltplan.

LG
Martin

Autor: Martin G. (magoe)
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Wenn ich am 1:5 Teiler die Widerstände gegen 100k tausche bekomm ich 
statt den ca.240mV am Teiler ca.450mV. Das geht ja ansich schon in die 
richtige Rihtung, aber passen tut das auch nicht. Schaltung hab ich 
nochmal durchgemssen. Relais schalten richtig, Widerstände sind da auch 
richtig.
Irgendwie ist das schon komisch, dass es bei dem einen Teiler nicht 
will.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Du hast also jetzt R9/R10 gegen 100K getauscht ?

Mach doch mal folgendes:



UB------+
        |
       100K
        |
        +------- Buffer --- Niederohmig UB/2
        |
       100K
        |
       GND

Als Buffer kannst du einen weitern OP nehmen wie schon die beiden 
anderen Buffer.

Dieses niederohmige UB/2  schliesst du jetzt da an wo die Widerstaende 
R9/R10 b.z.w. R7/R8  angeschlossen sind.

Autor: Martin G. (magoe)
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Hab das so mal aufgabaut, zumindest für den 1:5 Teiler. Der OP spuckt da 
komischer Weise 3,3V aus am Eingang liegen 1,6V an. Also beides gegen 
masse gemessen geht is ja keine Differenzspannung.
Die Spannung am Teiler ist nun knapp über 500mV.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Der OP spuckt da
> komischer Weise 3,3V aus am Eingang liegen 1,6V an.

Merkwuerdig. Hast du den Ausgang mal mit einem Oszilloskope betrachtet 
ob da nicht irgendwas schwingt ?

Autor: Martin G. (magoe)
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So, ich hab heut nochmal drüber geschaut. Dummer Fehler von mir, hab die 
Rückführung am OP vergessen. Kommen nun wie erwartet die 1,6V an. Überm 
Spannungsteiler hab ich dennoch nur 500mV Gleichspannung, ich werd das 
jetzt aber nochmal mit dem Oszi ausmessen.

Autor: Martin G. (magoe)
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Ich hab nun mal paar Bilder angehangen, da Messgerät und Oszi vollkommen 
unterschiedliche Ergebnisse bringen. Das Oszi hat allerdings auch nur 
einen Eingangswiderstand von 1MOhm.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Das Oszi hat allerdings auch nur
> einen Eingangswiderstand von 1MOhm.

Nimm einen 10:1 Tastkopf dann hast du 10 MOhm Eingangswiderstand.

Was ich so sehe, du hast die Versorgungspannung der OPs nicht 
abgeblockt.
Mach mal so 100nF an die Versorgungsspannungs der OPs und einen 10uF.

Autor: Martin G. (magoe)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Mach mal so 100nF an die Versorgungsspannungs der OPs und einen 10uF.

Ich hab auf der Rückseite zwei Kondensatoren eingelötet. Wie im 
Schalplan eingezeichnet zwischen UB und GND. Da hatte ich zwei 33nF 
parallel, da die 100n gerade alle sind.

Tastkopf probier ich aus.

Autor: Martin G. (magoe)
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Ich hatte gerade ein sehr interessantes Phänomen. Wenn ich die Masse vom 
Oszi sowohl bei Kanal 1 bzw. 2 UND 3 in der Schlatung anlege 
funktioniert alles. Sprich OUT- und IN- über die Oszimasse verbunden 
sind. Ich kann die doch aber nicht einfach so verbinden.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Damit wirst du den Gleichtaktbereich des OPs wohl so verschieben das er 
in den gueltigen Grenzen zu liegen kommt. Du hast da naemlich ein 
Gleichtaktproblem. Versorg deine Schaltung mal mit einer Batterie und 
mess mit einem nicht geerdeten Multimeter mal die Spannungen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Ich hab auf der Rückseite zwei Kondensatoren eingelötet. Wie im
> Schalplan eingezeichnet zwischen UB und GND. Da hatte ich zwei 33nF
> parallel, da die 100n gerade alle sind.

Ok die habe ich nicht gesehen

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Martin G. schrieb:
> Ich hab nun mal paar Bilder angehangen, da Messgerät und Oszi
So aus Interesse, von welchem Hersteller ist das Oszi?

Autor: Martin G. (Gast)
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Luk4s K. schrieb:
> So aus Interesse, von welchem Hersteller ist das Oszi?

Ein altes Yokogawa, welches genau kann ich aber jetzt nicht sagen, da 
muss ich am Montag nachschauen.

Helmut Lenzen schrieb:
> Versorg deine Schaltung mal mit einer Batterie und
> mess mit einem nicht geerdeten Multimeter mal die Spannungen.

Ich habe die Versorgungsspannung gelassen wie sie ist und hab das Oszi 
an nen Trenntrafo gehangen, hab da doch einen finden können. Siehe da 
die Ergebnisse waren auf einmal gut. Oszi aus der Schaltung entfernt und 
mit dem Multimeter nochmal nachgemessen, was ich ja vorher auch immer 
getan hab und es stimmte auf einmal, ohne die Schaltung in irgendeiner 
Weise zu verändern. Da ich dem Frieden jetzt aber immer noch nicht ganz 
tauen kann, werd ich am Montag nochmal alles nachmessen. Sollte es dann 
immernoch gehen, werd ich die Schutzdioden wieder einfügen une wieder 
nachmessen. Dann sollte ich nochmal sehen, o das auch irgendwie ohne 
diesen UB/2 Offset geht, da ich nicht weiß ob der Controller mit dieser 
hohen Spannung am ADC klar kommt. Aus dem Datenblatt geht nicht wirklich 
hervor ob der Pegel am Eingang Vref nicht überschreiten darf oder die 
Differenz beider Pegel die dann nur unterhalb der Controllerspannung 
liegen müssen.
So weit meine Zusammenfassung von gestern, musste dann recht zugüg heim 
und hab es nicht mehr geschafft zu berichten. Ein schönes Wochenende und 
bis Montag!

LG
Martin

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Dann sollte ich nochmal sehen, o das auch irgendwie ohne
> diesen UB/2 Offset geht,

Ohne diesen UB/2 Offset geht es nicht. Sonst kommt der OP Eingang unter 
0V zu liegen.

Autor: Martin G. (Gast)
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Da muss dieser Offset hinterm OP unter Umständen wieder entfernt werden. 
Ich werd auch noch eine kleine Filterschaltung wie im OP Datenblatt zu 
sehen an die OP-Ausgänge anbauen. Kommt aber alles erst Montag.

Autor: Martin G. (magoe)
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Ich hab die Schaltung nun nochmal überarbeitet. Das ist der Stand der 
recht gut funktioniert, es gibt beim 1:5 Teiler zwar auch noch 
Abweihungen, aber die sind relativ gering.
Als ich die Dioden nun eingelötet habe kam es zu einem relativ großem 
Schwingen der ganzen Schaltung im 1:5 und 1:10 Teiler.
Bilder sind angehangen. Sind jeweils die Differenzspannungen vom 
Massegetrennten Oszi.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Als ich die Dioden nun eingelötet habe kam es zu einem relativ großem
> Schwingen der ganzen Schaltung im 1:5 und 1:10 Teiler.
> Bilder sind angehangen. Sind jeweils die Differenzspannungen vom
> Massegetrennten Oszi.

Naja von Schwingen kann keine Rede sein, das ist der immer vorhandene 
Netzbrumm.  Deine Schaltung ist ja auch schon recht hochohmig. Wenn du 
denn nicht haben willst muss du einen Tiefpass einbauen. Den kannst du 
zusammen mit den Schutzdioden , Schutzwiderstand einbauen. Also legt mal 
ein C (330nF) zwischen den beiden OP Eingaengen b.z.w. je ein C vom 
Eingang nach GND. Das gibt bei dem Tiefpass eine Grenzfrequenz von ca. 
5Hz. Da du dahinter einen AVR sitzen hast kann man den 50 HZ Brumm auch 
durch ein digitales Filter wegbekommen. (Notch Filter auf exakt 50 Hz). 
Haengt aber davon ab wie stark dein AVR ausgelastet ist.

Uberigens IC2B kannst du dir sparen.

Autor: Martin G. (magoe)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Uberigens IC2B kannst du dir sparen.

Wenn ich mir IC2B denn ich eh übrig habe spare, dann schließe ich beim 
1:1 Teiler die Eingänge kurz. Deshalb hab ih alles auf die zwei 
verteilt. Ich weld mal nen Kondensator an die kontakte halten und 
probieren, ob das Brummen, was vorher nicht da war, bzw. längst nicht 
annähernd so stark.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Wenn ich mir IC2B denn ich eh übrig habe spare, dann schließe ich beim
> 1:1 Teiler die Eingänge kurz.

Da hst du aber noch einen logischen Denkfehler drin. Wenn K2 + K4 
anziehen schaltest du beide Eingaenge auf die UB/2  Da wirst du absolut 
nichts mehr messen koennen.  Siehe dein Bild vom 1:1 Teiler.

Autor: Martin G. (magoe)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Da hst du aber noch einen logischen Denkfehler drin. Wenn K2 + K4
> anziehen schaltest du beide Eingaenge auf die UB/2  Da wirst du absolut
> nichts mehr messen koennen.  Siehe dein Bild vom 1:1 Teiler.

Das ist doch richtig, dass auch dieses Signal ein Offset von UB/2 
bekommt, oder nicht? Das was ich beim 1:1 Teiler messe stimmt ja auch.

Bei den anderen beiden Teilern ist das Ausgangssignal allerdings zu 
hoch. Alle Bilder oben stammen von dem selben Eingangssignal (knapp 1V). 
Der Kondensator ist nun verbaut und das Signal ist stabilisiert da.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Das ist doch richtig, dass auch dieses Signal ein Offset von UB/2
> bekommt, oder nicht? Das was ich beim 1:1 Teiler messe stimmt ja auch.

Das ist richtig aber ueber einen Widerstand nicht direkt ueber den 
Kontakt.
Sonst liegt dann Eingangssiganl ja direkt am AUsgang vom OP.

Autor: Martin G. (magoe)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Das ist richtig aber ueber einen Widerstand nicht direkt ueber den
> Kontakt.

Sprich, zwischen UB/2 und S2 und S1 von K2 und K4 noch jeweils nen 100k 
klemmen?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Sprich, zwischen UB/2 und S2 und S1 von K2 und K4 noch jeweils nen 100k
> klemmen?

Ja kann aber auch 1MOhm sein. Je nach dem welchen Innenwiderstand deiner 
Messschaltung du bevorzugst.

Autor: Martin G. (magoe)
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OK, da setz ich nen 1MOhm oder 10MOhm rein.

Die Frage, warum beim 1:10 und 1:5 Teiler, bei 1V Eingangsspannung die 
Ausgangsspannung 1,3V  ist, bleib trotzdem noch.

Autor: Martin G. (magoe)
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aktueller Schaltplan

Autor: Martin G. (magoe)
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vor den Dioden hab ich noch einen 100k Widerstand eingelötet, hab ich 
vergessen einzuzeichnen. Der Teiler funktioniert nun richtig, hatte eine 
diode verdreht, da durch auch die zu hohe Spannung. Ich muss nun nur 
nochmal schaun ob der OP das tut was er soll, da der teilweise zu wenig 
Spannung am Ausgang hatte, aber danach schau ich dann morgen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Der Teiler funktioniert nun richtig, hatte eine
> diode verdreht, da durch auch die zu hohe Spannung.

Ja so ist das mit den Dioden.  Hat der Bestuecker von mir auch mal auf 
einen Board verdreht. Na denn bis morgen.

Autor: Martin G. (magoe)
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So, hier mal eine kleine Messreihe. Die Abweichungen sind schon recht 
groß, wenn man es genau betrachtet. Die Ausgangsspannung am OPV sprang 
aber sehr oft und war meist über 1V. Ich werd dort nochmal alle 
Lötstellen überprüfen.
Frage wäre nun noch, wie kann ich den Abfall über Diode rechnerish aus 
dem Ergebnis entfernen und wie bekomm ich den Offset hinter dem OP weg.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> So, hier mal eine kleine Messreihe. Die Abweichungen sind schon recht
> groß, wenn man es genau betrachtet.

Bedenke mal wenn du mit einem Multimeter am Eingang des OPs b.z.w. 
hinter dem Teiler misst hast du immer einen Messfehler. Dein Multimeter 
hat halt auch einen Eingangswiderstand und damit belastest du deinen 
Teiler .

> Die Ausgangsspannung am OPV sprang
> aber sehr oft und war meist über 1V. Ich werd dort nochmal alle
> Lötstellen überprüfen.

Sieht nach einer kalten Loetstelle aus.

> Frage wäre nun noch, wie kann ich den Abfall über Diode rechnerish aus
> dem Ergebnis entfernen und wie bekomm ich den Offset hinter dem OP weg.

Die Diode sollte im Normalfall gar nicht leiten. Die ist nur als Schutz 
gedacht. Eventuell hast da aber Dioden mit zu grossen Leckstrom.

Der Offset hinter dem OP stoert dich doch nicht. Du machst ja eine 
Differenzmessung und da faellt der Offset raus.

Autor: Martin G. (magoe)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Die Diode sollte im Normalfall gar nicht leiten. Die ist nur als Schutz
> gedacht. Eventuell hast da aber Dioden mit zu grossen Leckstrom.

Die Diode hat ansich keinen hohen Leckstrom. Hab diesen aber auch mal 
aus den Spannungsabfall berechnet. Liegt beim 1:1 Teiler zwischen 251nA 
und 920nA.

Helmut Lenzen schrieb:
> Der Offset hinter dem OP stoert dich doch nicht. Du machst ja eine
> Differenzmessung und da faellt der Offset raus.

Ich bin mir da aber halt nicht sicher ob der Eingang des XMega diesen 
hohen Pegel an jedem Eingang ab kann.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Ich bin mir da aber halt nicht sicher ob der Eingang des XMega diesen
> hohen Pegel an jedem Eingang ab kann.

Nun ja du brauchst ja nicht UB/2 zu nehmen kannst ja auch kleiner werden 
damit. Die einzige Bedingung dabei ist das der OP Eingang nicht unter 0V 
zu liegen kommt.

Autor: Martin G. (magoe)
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Der Controller kann damit umgehen, also bleibt es so. Hab nun den 
Widerstand vor der diode noch auf 500Ohm runter gesetzt, sollte reichen 
um den Strom auf 200mA zu begrenzen. Nun produziert mein OP allerdings 
wieder komische Werte.
Aber nun ist erstmal Feierabend.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>ab nun den
>Widerstand vor der diode noch auf 500Ohm runter gesetzt, sollte reichen
>um den Strom auf 200mA zu begrenzen.

Hust !

Bei 200mA muss er ja locker mal 20W verbraten. Und die 200mA gehen auch 
ueber VCC durch den Rest deiner Schaltung. Keine gute Loesung.

Autor: Martin G. (magoe)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Bei 200mA muss er ja locker mal 20W verbraten. Und die 200mA gehen auch
> ueber VCC durch den Rest deiner Schaltung. Keine gute Loesung.

Da sollte ich das vielleicht nochmal neu dimensionieren.

Wie sind denn meine Messwerte zu erklären? Einmal geht es und dann 
wieder nich.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Tja Martin

das ist jetzt aus der Ferne etwas schwer zu sagen wo das Problem liegt.
Normalerweise funktioniert das so. Messgeraetehersteller machen ja auch 
nichts anders in ihren Geraeten.

Vielleicht ist noch ein Verdrahtungsfehler / Unterbrechung irgendwo auf 
der Leiterkarte ode ein Bauteil ist defekt.

Autor: Martin G. (magoe)
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OK, da werd ich jetzt ein PCB entwerfen und dieses in Auftrag geben und 
dann weiter testen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Na spielst du ein bisschen auf Risko ?

Autor: Martin G. (magoe)
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Was hab ich groß für Möglichkeiten. Eigentlich sollte es funktionieren, 
manchmal geht es auch und ich hab keine Ahnung was mein Drahtgebilde so 
von aussen noch einfängt. Mir wure auch gesagt, dass es schon bei 
anderen Versuchsaufbauten zu großen Fehlern kam, da eine Bahnstrecke 
100m entfernt vorhanden ist,...
Ich werd dann aber noch einen kurzen Test machen.

Autor: Martin G. (magoe)
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Ich hab nun im 1:1 nochmal gemessen. Speziell die pegel sind mir 
aufgefallen. Sollten ja eigentlich alles über UB/2 liegen.

Differenz zwischen IN+ und IN- : 524mV (die liegen auch an)
und nun die Pegel gegen Masse gemessen:
IN+: 1,945V
IN-: 1,434V

OUT+: 1,776V
OUT-: 1,631V
Differenz: 143mV

UB sind 3,3V entsprechend UB/2 um die 1,65V.

Beim 1:10 Teiler liegen alle wirklich über 1,65V laut meinen 
Stichprobenmessung.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin G. schrieb:
> Speziell die pegel sind mir
> aufgefallen. Sollten ja eigentlich alles über UB/2 liegen.

Ne die koennen auch unter UB/2 liegen. Jedoch immer positiv gegen GND.

Martin G. schrieb:
> OUT+: 1,776V
> OUT-: 1,631V
> Differenz: 143mV

Hier wuerde ich sagen stimmt etwas nicht.

Autor: Martin G. (magoe)
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Hab den OP aber auch schon getauscht, aber hat nix geändert.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Wenn du jetzt 1:1 einstellst dann hast du doch bis auf die 100K keine 
Widerstaende im Zweig drin.  Also sollte doch jetzt sein:

IN+  =  + (pin 3) vom OP   = - (pin 2)2 vom OP  = Ausgang vom OP (pin 1)

und auch

IN-  = +(pin 5) vom OP = - (pin 6) vom OP = Ausgang vom OP (pin 7)

oder Differenzmaessig:

(IN+ <-> IN-)  = (pin 3 <-> pin 5)  = (pin 5 <-> pin 6) = (pin <-> pin 
7)

Mess das bitte mal nach

Autor: Martin G. (magoe)
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Ich hab meine Messung erst direkt an den Pins gemacht.

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