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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Teil einer Schaltung bitte erklären


Autor: MSD (Gast)
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Hallo,

habe hier einen Teil einer Schaltung und hätte diesen Teil bitte 
erklärt.
Ein paar Bausteine habe ich gezielt makiert wo ich gerne die genauere 
Funktion dahinter wissen würde.

Vielen Dank!

Autor: Martina (Gast)
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Du hast ja fast alles markiert!

Bevor wir einen Roman schreiben, schreib du doch mal, was du von der 
Schaltung verstanden hast und stelle dann ganz konkrete Fragen...

Autor: MSD (Gast)
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Das ist ein Ausschnitt, da kommt eigentlich noch 3x soviel! ;-)

Autor: Wolfgang (Gast)
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Ein paar Infos mehr wären nicht schlecht gewesen, aber für die Zukunft 
weißt Du es ja jetzt.

Der Schaltplan erinnert mich in der Art schwer an Grundigs Machwerke. 
Also:

R21, R60, C9 und C10 generieren eine Referenzspannung. Diese gelangt 
über R22 an K3.2, einen Impedanzwandler. Was hier heraustropft, ist eine 
Referenz für den Instrumentenverstärker K4.

R15, R16, C4 bilden ein symmetrisches Tiefpaßfilter, das die zu messende 
Spannung für den Intrumentenverstärker glättet. R9 und C3 bieten wieder 
eine Referenzspannung, diesmal für K3.1. Was dessen Ausgang an X13 
veranstaltet, muß Du selbst wissen, da das nicht auf dem Schaltplan 
vermerkt ist. Möglicherweise vage vielleicht handelt es sich um eine 
Konstantstromquelle für einen Temperatursensor, dessen Arbeitspunkt mit 
R19 und R20 festgelegt ist.

Somit halte ich das Gerät für ein Präzisionsthermometer.

Noch Fragen, Kienzle?

Gruß - Wolfgang

Autor: Peter R. (pnu)
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Stützkondensatoren sind die Kondensatoren direkt an OPAmps oder 
Logikbausteinen, die Einbrüche der Versorgungsspannung verhindern 
sollen.

Der LT 1009 ist ein Referenzspannungs-IC, C9 und C10 verdienen eher die 
Bezeichnung Glättungskondensatoren. Bis zu einigen -zig kHz ist der Elko 
wirksam, bei höheren Frequenzen der Keramikkondensator. damit wird die 
Präzisionsspannung von 2,5V von Rauschen usw. befreit.

LT1009 sorgt für eine sehr konstante Spannung von z.B. +2,5 V.
Da der K3.2 für eine Verstärkung von -1 beschaltet ist, gibt es an MP4 
die Spannung -2,5V.

K4 bildet einen Differenzverstärker mit besonders hohem 
Eingangswiderstand, da beide Eingänge an den + Eingängen von OPAmps 
liegen. Such mal unter dem Stichwort instrumental amplifier.

Autor: nc (Gast)
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sieht nach einem komplexen differenz-vertärker auf op-basis aus.
könnte für vier-leiter-messung benutzt werden.
kristallkugel guggen:
nein, keine lösung wird angezeigt.
zeig alles, beschreibe die funktion nach deinen kenntnisen, dann 
könntest du eine chance haben, das dir geholfen wird.
so nich....

Autor: MSD (Gast)
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Vielen Dank Wolfgang und Peter, dass hat mir sehr weitergeholfen.
Wahrscheinlich frage ich morgen nochmal nach einem anderen kleinen Teil 
der ganzen Schaltung wo ich nicht so ganz durchblicke, was jetzt was 
ist.

Schönen Abend noch.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Das ist eine Schaltung für eine 4-Draht Widerstandsmessung.
Der Widerstand des PT100 ist proportional zur Temperatur

Schaltung links oben:
Stromquelle mit 1mA für den PT100.

Schaltung rechts oben oben:
Differenzverstärker für die Spannung am PT100
Zusätzliche Spannungsverschiebung(Offset)
Nimm das Datenblatt her. Da stehen die Formeln für die Ausgangssapnnung.

Schaltung unten:
Erzeugt die Spannung für die erwähnte Spannungsverschiebung.


Du kannst das Ganze hervorragend mit LTspice simulieren.
Da gibt es für alle Bauelemente deiner Schaltung Symbole und Modelle.
Was will man mehr. Mach das.

Autor: nc (Gast)
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sorry, jetzt erst gesehen, da ist ja wirklich ein pt100 ganz links mit 
fantasie zu erkennen...
bestätigt meine these

Autor: MSD (Gast)
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Eine Frage; Ist -R23 ein Pulldown Widerstand?

Autor: Wolfgang (Gast)
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MSD schrieb:
> Eine Frage; Ist -R23 ein Pulldown Widerstand?

Nein, ein Eingangsterminator. Auch OPs haben Eingangsströme. Bin zu 
faul, um nachzusehen, wie groß der bei diesem Typ ist. Speziell bei 
bipolaren Eingangsstufen ist der etwas größer (nA bis µA). Den 
Widerstand bemißt man in derselben Größenordnung wie den Innenwiderstand 
des Netzwerkes auf der anderen Eingangsleitung, hier also R22 || 
(R24+R25).

Damit sind die Spannungsabfälle durch die OP-Eingangsströme gleich und 
heben sich auf.

Gruß - Wolfgang

Autor: Peter R. (pnu)
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Nein, R23 sorgt dafür, dass die beiden Eingänge des OpAmp den gleichen 
Eingangswiderstand sehen, das verringert den durch den Eingangsstrom 
erzeugten Offsetfehler des OpAmp.

pulldown Widerstände gibt es in Logikschaltungen, nicht in 
analog-Schaltungen.

Autor: MSD (Gast)
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Gut, alles klar! Danke Euch!

Autor: Wolfgang (Gast)
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Na, Peter, wir ergänzen uns aber! :)

Autor: Peter R. (pnu)
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Gegenfragen:

Wozu dient R19/R20 ?

Welche Spannung entsteht an R19/R20?
Woher kommt der Strom für diese Spannung? Stromweg einzeichnen.

Autor: testperson (Gast)
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das is ne ihk prüfung für elektroniker :D die prüfungen haben leider 
nichtmehr viel mit elektronik zu tun. eigentlich sollte man sich da fast 
alles selbst erklären können...zumindest wenn man sich wirklich mit der 
e-technik beschäftigt

Autor: nc (Gast)
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Peter R. schrieb:
> Wozu dient R19/R20 ?

dann gugge r9/c3/k3.1...
tiefpass aussenleiter

Autor: nc (Gast)
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komische schaltung,
habe ich zu letzt vor mehr als 20 jahren gesehen ( für pt100)

Autor: MSD (Gast)
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Ist wohl eine alte Schaltung vom Kommunikationselektroniker. Und die 
Prüfungen bestehen so weit ich weiß immer aus recht alten Schaltungen.

Hier mal der komplette Plan - falls es Euch interessiert.

Autor: Michael H. (michael_h45)
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sollte ein elektroniker, der vor der prüfung steht, nicht vielleicht 
einen spannungsteiler oder tiefpass erkennen???

Autor: MSD (Gast)
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Mit sicherheit sollte er das. Bin aber kein Elektronikr.

Autor: MSD (Gast)
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Peter R. schrieb:
> Gegenfragen:
>
> Wozu dient R19/R20 ?
>
> Welche Spannung entsteht an R19/R20?
> Woher kommt der Strom für diese Spannung? Stromweg einzeichnen.

An PT100 sowie R19 und R20 fallen nach meiner Rechnung 2,6V ab.
Deshalb ist ein Offset abgleich erforderlich. Also an MP4 mit R25 -2,6V 
einstellen.
Der Strom (1mA) kommt vom -K3.1 über den PT-100 ?!


... hoffe das ist soweit richtig.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Ganz falsch.
Am PT100 fallen ca. 100mV ab.
Die werden mit dem Differenzverstärker verstärkt.
Damit man bei 0°C 0V bekommt, muss man entsprechend der eingestellten 
Verstärkung Offset einspeisen.

Autor: MSD (Gast)
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Helmut S. schrieb:
> Ganz falsch.
> Am PT100 fallen ca. 100mV ab.
> Die werden mit dem Differenzverstärker verstärkt.
> Damit man bei 0°C 0V bekommt, muss man entsprechend der eingestellten
> Verstärkung Offset einspeisen.

In meinen Unterlagen steht "Damit bei 0 °C eine Ausgangsspannung von 0 
mV an -X3 (-MP5) vorhanden ist, muss an -MP4 (-K4, Pin 5) mit -R25 eine
Spannung von –2,6 V eingestellt werden."

Autor: Scans (Gast)
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in deinen unterlagen? IN DEINEN UNTERLAGEN???
wieso lässt du dir hier alles vorkauen, wenn du unterlagen zu der 
schaltung hast?

Autor: Knut (Gast)
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Scans schrieb:
> wieso lässt du dir hier alles vorkauen, wenn du unterlagen zu der
> schaltung hast?

Ganz einfach, hierbei handelt es sich um eine Schaltung der IHK XY. 
Diese wird für eine Elektroprüfung verwendet. Es ist immer eine 
Schaltungsbeschreibung dabei, im kleinsten Detail.

Offensichtlich ist er nicht in der Lage die zu verstehen.

Mein Tip, solltest du vor der Prüfung stehen, geh gar nicht erst hin und 
besorg dir n gelben Schein.


Knut

Autor: MSD (Gast)
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In den Unterlagen stehen ein paar Hinweise wie man alles abgleichen 
muss. Unter anderem halt auch die Sache mit dem Offset abgleich.
Da wird aber nicht auf die Funktion einzelner OPs o.Ä. eingegangen. :-)

Autor: Knut (Gast)
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MSD schrieb:
> In den Unterlagen stehen ein paar Hinweise wie man alles abgleichen
> muss. Unter anderem halt auch die Sache mit dem Offset abgleich.
> Da wird aber nicht auf die Funktion einzelner OPs o.Ä. eingegangen. :-)

Welchen Beruf lernst du?

Autor: Helmut S. (helmuts)
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@MSD

Lass dich nicht entmutigen von den Antworten. Frag aber einfach genauer 
was dich an einem bestimmten Schaltungsteil interessiert.

Autor: MSD (Gast)
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Ich lerne IT-System-Elektroniker. Und da wir im Moment nichts zu tun 
haben, dürfen wir dise schöne Schaltung durchkauen. Und wie man weiß, 
sind die IT-Systemelektroniker nicht so bewandert in Sachen Elektronik.

Diese Prüfung stammt wohl wie ich bereits sagte vom 
Kommunikationselektroniker. Würde ich vor der Prüfung stehen, müsste ich 
mir nicht umbedingt einen gelben Schein besorgen, da diese Schaltung 
wohl nur gelötet werden musste und im schriftl. Teil nur ganz wenig 
Fragen dazu kamen.

Dennoch weiß ich jetzt immernoch nicht ob das was ich oben schrieb jetzt 
komplett falsch ist.

Ich meine immernoch: an PT100 + R19 + R20 fallen 2,6 ab.

1mA * (100+1,5k+1k) = 2,6V

Autor: msds Gewissen (Gast)
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>"Welchen Beruf lernst du?"

höchstwahrscheinlich nicht elektroniker, siehe:

>"Mit sicherheit sollte er das. Bin aber kein Elektronikr."

oder etwa doch und er traut sich nicht es zu sagen?

Autor: Knut (Gast)
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Also grundsätzlich hat der IT-Systemelektroniker sehr wohl was mit 
Elektronik zu tun, aber is ja deine Sache.

Übrigens hat ein PTxyz seinen Nennwert bei 0 Grad Celsius....


Knut

Autor: msds Gewissen (Gast)
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mist, zu spät ;-)

Autor: Helmut S. (helmuts)
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MSD schrieb:
> Ich lerne IT-System-Elektroniker. Und da wir im Moment nichts zu tun
> haben, dürfen wir dise schöne Schaltung durchkauen. Und wie man weiß,
> sind die IT-Systemelektroniker nicht so bewandert in Sachen Elektronik.
>
> Diese Prüfung stammt wohl wie ich bereits sagte vom
> Kommunikationselektroniker. Würde ich vor der Prüfung stehen, müsste ich
> mir nicht umbedingt einen gelben Schein besorgen, da diese Schaltung
> wohl nur gelötet werden musste und im schriftl. Teil nur ganz wenig
> Fragen dazu kamen.
>
> Dennoch weiß ich jetzt immernoch nicht ob das was ich oben schrieb jetzt
> komplett falsch ist.
>
> Ich meine immernoch: an PT100 + R19 + R20 fallen 2,6 ab.
>
> 1mA * (100+1,5k+1k) = 2,6V

Ja das stimmt schon. Nur entscheidend für das Verständnis der Schaltung 
ist,
dass da 1mA fließt egal welchen Widerstand der PT1 hat. Auch dem 
angeschlossenen Differenzverstärker ist es Wurst, was für eine Spannung 
an dem 1k+1,5k liegt.

Autor: MSD (Gast)
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Ok, aber worauf war dann das "Ganz falsch." bezogen?

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Sorry, das war ein Missverständnis. Ich hatte deine Antwort so 
verstanden, dass am PT100 2,6V liegen.

Autor: Elena (Gast)
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>Ist wohl eine alte Schaltung vom Kommunikationselektroniker.

Nein, der dort verbaute AT89S4051 ist noch nicht so alt.

Bei genauerer Betrachtung der Schaltung fällt auf, daß diese an einigen 
Stellen sehr unvorteilhaft ist. Beispielsweise wird K4 
(PT100-Verstärker) eine viel zu große Gleichtaktunterdrückung 
abverlangt, da der strommessende Shunt R19/R20 "low side" ist und nicht 
"high side". Dadurch sitzt das Meßsignal völlig überflüssigerweise auf 
einem 2,5V Offset.

Desweiteren fehlt jegliche Gleichtaktfilterung an den Eingängen von K4. 
Auch Schutzschaltungen gegen ESD und SURGE findet man vergebens. 
Zusätzlich kommt erschwerend hinzu, daß solche Schutzbauteile immer in 
der Gegenkopplung von K3.1 liegen würden, was zu gefährlichen 
Phasendrehungen führen kann. Auch die ganze PT100-Leitung mit ihren 
Kabelkapazitäten und Leitungsinduktivitäten liegt in der Gegenkopplung 
von K3.1. So etwas ist Murks und sollte vermieden werden.

Dann fällt auf, daß dem LT1009 Kondensatoren parallelgeschaltet sind. Da 
muß man sehr aufpassen, weil das aus Stabilitätsgründen nicht immer 
erlaubt ist. Oft wird im Datenblatt ein bestimmter Kapazitätsbereich 
angegeben, innerhalb dessen ein stabiler Betrieb möglich ist. Findet man 
keine Angaben dazu, so wie im Datenblatt des LT1009, sollte man Caps 
besser weglassen.

Auch bei den Ausgängen der Schaltung (0...10V mit K6.1 und 4...20mA mit 
K8) findet man keinerlei Schutzschaltungen.

Auch die Beschaltung um IL300 ist unvorteilhaft. Eine Schaltung mit 
invertierenden OPamps wäre weitaus genauer. Wirklich merkwürdig ist hier 
aber, daß die Signalmassen auf beiden Seiten des IL300 identisch sind, 
was die galvanische Trennung, die der IL300 ja eigentlich bieten soll, 
wieder aushebelt. Unverständlich!

Also, auf mich wirkt das wie eine Demonstrationsschaltung ohne konkrete 
Anwendung.

Autor: MSD (Gast)
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Danke für die Analyse der Schaltung, Elena! :-)

Die Z-Diode unten links -R59 ist zur Spannungsstabilisierung?
Die beiden Dioden links neben dem A/D-Wandler, -R27 und -R28 sind zur 
Spannungsbegrenzung die eine für positive die andere für negative?

Autor: Elena (Gast)
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>Die Z-Diode unten links -R59 ist zur Spannungsstabilisierung?

Ja, damit wird eine -5V Hilfsspannung erzeugt.

>Die beiden Dioden links neben dem A/D-Wandler, -R27 und -R28 sind zur
>Spannungsbegrenzung die eine für positive die andere für negative?

Genau, das sind Schutzdioden.

Autor: Peter R. (pnu)
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So, jetzt bin ich wieder da:
Die Antworten auf meine Fragen:

R19,R20 ist ein Sensorwiderstand für die Erzeugung eines Konstantstroms 
der über den Pt 100 fließt.

Der K3.1 hat an einem Eingang die Referenzspannung von 2,5V. An seinem 
Ausgang liegt die Reihenschaltung Pt100 und Stromfühlwiderstand.
Der Op-Amp sorgt dafür, dass am anderen Eingang ebenfalls 2,5V entsteht.
Das macht er dadurch, dass er vom Ausgang her über Pt100 und R19/R20 
einen   Strom schickt. Mit R19/R20 = 2,5 kOhm und 2,5V Referenzspannung 
entsteht so ein exakter Strom von 1mA. An jedem Ohm des Pt100 entsteht 
also 1mV. und bei 0 Grad eben 100 mV.

Am unteren Punkt des Pt 100 stehen unabhängig von der Temperatur 2,5V 
an, durch den Pt100 fließt konstant 1 mA, bei 100Grad hat er etwa 138 
Ohm, es entsthen dann etwa 138 mV am Pt100.

Autor: MSD (Gast)
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Hallo zusammen.

Leider finde ich keine Erklärung wofür -R8 (direkt links neben -K3.1) 
sein könnte.

Wisst ihr Rat? :-)

Autor: Elena (Gast)
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Entkoppelt den Ausgang von K3.1 von phasendrehenden kapazitiven Lasten 
(Kabelkapazität!), die ihn sonst zum Schwingen bringen könnten.

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