Messbereichsangleich ohne Widerstände

[Robert W. (rob_w)]

Hallo zusammen!

für meine Bachelorarbeit bin ich gerade an einer kleinen Schaltung, die 
mir Kopfzerbrechen bereitet; hier mein Problem:

für einen Simulator muss ich Widerstände vorgeben, und zwar feste Werte 
+- Toleranzen. Um die Toleranzen abzufahren nehme ich ALPS 
Motorpotentiometer. Das Wichtigste hierbei: die Widerstände müssen sehr 
genau dem entsprechen, was ich brauche (Abgleich über Trimmpotis)

die Spannung, die an den Widerständen anliegt ist ein PWM-Signal mit 
+12V/-12V (1kHz). Das PWM-Signal muss ich ebenfalls abtasten. 
Spannungswerte von Umax und Umin, sowie die Frequenz sind dabei wichtig.
Für die Messung nehme ich ein "USB-1208FS-PLUS" von 
"Measurement-Computering". Die Analog-Eingänge bieten zwar bei 
differentieller Beschaltung (Messung zw. 2 Analogeingängen) einen 
Messbereich von +-20V, dieser bezieht sich aber nur auf die Differenz! 
d.h. das Minimale Potential, dass an einem analogen Eingang anliegen 
darf, liegt bei -10V.

Ich habe mir schon verschiedene Ansätze überlegt:

  1. Spannung mit Spannungsteiler heruntersetzen (z.B. von 12V auf 9V)
     Problem: wähle ich die Widerstände sehr groß, dann erhält der 
analoge Eingang nicht genügend Strom, wähle ich die Widerstände kleiner, 
so dass der Strom bereitgestellt wird, so beeinflusse ich meine genau 
abgestimmten Widerstände der restlichen Schaltung; diese Lösung 
erscheint also nicht praktisch!
  2. Tiefersetzen des GND-Potentials (von der 1208FS-PLUS) auf -3V,
     dann habe ich anstatt -12V nur noch -9V. Den Bereich müsste ich 
eben in meinem C#-Programm rückrechnen. Ich weiß aber nicht, wie sich 
diese -3V auf dem GND weiter auswirken.

Als Spannungsversorgung habe ich maximal 12V, d.h. der Einsatz von 
Operationsverstärkern wird auch kompliziert!

Hat jemand von Euch so ein Problem schon einmal gelöst? Bzw. hat jemand 
eine gute Idee?
Ansonsten muss ich überlegen, ob es annehmbar ist, dass ich das Signal 
<-10V nicht  habe...das lasse ich mir aber als allerletzte Möglichkeit 
offen!


Ich hoffe, ich konnte mein Problem so schildern, dass Ihr es versteht, 
drücke mich des öfteren ziemlich kantig aus...
Bei Bedarf schicke ich gerne noch Skizzen oder weitere Infos:-)

Vielen Dank schon im Voraus:-)
MFG
Robert

[alter Hase (Gast)]

Eine Wheatstonesche Brücke mit einem Kopfhörer im Nullzweig geht nicht?

[Thomas S. (df1po)]

Im Datenblatt finde ich eine maximale Differenzeingangsspannung von 
+-20V bei relativ kleinem Eingangswiderstand. Sollte das ein Fehler im 
Datenblatt sein -> Pufferverstärker dazwischen (Differenzverstärker mit 
Verstärkung <1 (z.B. INA146 mit 200k Re)) und damit auf die Box. Die 
Angabe von Toleranzen und geforderter Genauigkeit wäre aber recht 
hilfreich. Bleibt die Frequenz konstant ? Bei 48kHz Abtastfrequenz wird 
es sonst recht knapp für eine genaue Frequenzmessung.

[MaWin (Gast)]

Robert Weber schrieb:
> 1. Spannung mit Spannungsteiler heruntersetzen (z.B. von 12V auf 9V)
>      Problem: wähle ich die Widerstände sehr groß, dann erhält der
> analoge Eingang nicht genügend Strom, wähle ich die Widerstände kleiner,
> so dass der Strom bereitgestellt wird, so beeinflusse ich meine genau
> abgestimmten Widerstände der restlichen Schaltung; diese Lösung
> erscheint also nicht praktisch!

Doch, genau so amcht man das, und dahinter kommt ein OpAmp als 
Impedanzwandler und SPannungsfolger, versorgt mit +/-12V der nur +/9V 
durchleiten muss.

>   2. Tiefersetzen des GND-Potentials (von der 1208FS-PLUS) auf -3V,
>      dann habe ich anstatt -12V nur noch -9V.

Aber statt +12V dann +15V.

[Ulrich H. (lurchi)]

Der Logische Weg wären OPs mit +-15V (oder +-16 V) versorgt als 
Spannungsfolger und dahinter dann Teiler von den +-12 V auf etwa +-8 V.
Die höhere Versorgung müsste man sich halt selber erzeugen (z.B. 
Batterien zur 12 V Versorgung).

Möglich wäre ggf. auch ein relativ hochohmiger Spannungsteiler - ggf. 
mit parallelen Kondensatoren zur Kompensation. Es hängt halt von den 
Anforderungen aber, ob es damit geht. Hohe Impedanzen und schnell 
(Rechteck) geht halt nicht gut zusammen.

[Possetitjel (Gast)]

Ulrich H. schrieb:

> Der Logische Weg wären OPs mit +-15V (oder +-16 V)
> versorgt als Spannungsfolger und dahinter dann Teiler
> von den +-12 V auf etwa +-8 V.

Das kann man machen.

Der für mich naheliegendste Weg wäre, den Spannungsteiler
in die "genau stimmenden Widerstände" mit einzurechnen.
Da der TO - wie er schreibt - sowieso abgleichen muss,
kann er auch auf einen geringfügig höheren Wert abgleichen,
so dass der Gesamtwiderstand dann wieder stimmt.

[Robert W. (rob_w)]

Vielen Dank,
Habe nun einen Impedanzwandler zwischengeschalten und danach die 
Spannung mit einem Spannungsteiler auf 0.75 des Wertes herabgesetzt. In 
der Software erfolgt im Anschluss die Rückrechnung.

Danke:-)
gruß
Robert

[U. M. (oeletronika)]

> Robert Weber schrieb:
> 1. Spannung mit Spannungsteiler heruntersetzen (z.B. von 12V auf 9V)
>      Problem: wähle ich die Widerstände sehr groß, dann erhält der
> analoge Eingang nicht genügend Strom,
Hallo,
aus den ganzen Erklärungen kann ich nicht entnehmen,wozu das ganze gut 
sein soll. Ob dein Gesamtkonzept überhaupt sinnvoll ist, kann ich nicht 
beurteilen.

Aber für obiges Problem gibt es eine mögliche Lösung.
Über einen Spannungfolger wird die Quelle von der Senke entkoppelt.
Damit werden deine Widerstände nicht belastet und der Ausgang biete ein 
sehr niederohmiges Signal für deinen Analogeingang.
Gruß Öletronika