Hat jemand eine Idee für einen Analogausgang?
Es soll ausgegeben werden: -10V .. +10V
oder -20mA.. +20mA
Die Umschaltung soll Bürdenabhängig erfolgen...
<= 500 Ohm Strom
> 500 Ohm Spannung...
1. Was Du brauchst ist eine steuerbare Stromquelle (mit OpAmp), die 2mA/V am Ausgang liefert. Dazu muß der Gegenkopplungszweig die Ausgangsspannung derart begrenzen, daß die Eingangsspannung nicht überschritten wird. 2. Möglichkeit ist ein Spannungsfolger, der eine Ausgangsstrombegrenzung in Abhängigkeit der Eingangsspannung bietet. Ist doch einfach, oder ?
Das bedeutet doch , gefordert ist ein einfacher 10V-Längsregler mit einer definierten Strombegrenzung auf 20 mA, ohne foldback-Kennlinie
Erst mal Zweiquadrantenbetrieb, also OP, der 20 mA liefern kann, mit zwei Versorgungsspannungen ca. +/-15V. Dann Strommessung, ein Widerstand in der Ausgangsleitung, dessen Spannungsabfall in der Regelschleife wieder korrigiert werden muß. Soll die Einstellung des Sollwerts von Hand oder über eine Steuerspannung erfolgen? Wie schnell kann sich dieser Vorgabewert ändern?
Die Änderung erfolgt über eine Steuerspannung - es wäre gut, wenn der Ausgang eine T90 Zeit von etwa 50msec schafft.
Bequemer wäre es, wenn der Meßwiderstand in der Masseleitung der Last liegen könnte. Sonst müßte man die Spannungsdifferenz über dem Widerstand mit Differenzverstärker messen, außerdem kann sie beide Polaritäten annehmen, also Betrag bilden oder Fensterkomparator für die 20mA-Schwelle
Hallo Claus, Deiner Angabe 'T90' entnehme ich, daß es sich wohl nicht um Hausaufgaben handelt. zu 1. Eine spannungsgesteuerte Stromquelle mit geerdetem Ausgang findet man z.B. im "Tietze-Schenk Halbleiterschaltungstechnik". Ansonsten sicherlich im Netz. Das wäre der erste Teil der Schaltung. Weiterhin braucht man für pos. und neg. Eingangsspannungen eine Begrenzerschaltung für die Ausgangsspannung. Im Prinzip ein Komparator der die Ausgangsspannung mit der Eingangsspannung vergleicht und beim Überschreiten den Strom über eine Diode entkoppelt ableitet. zu 2. Man betreibt einen OpAmp als Spannungsfolger und ergänzt den Ausgang mit einer Gegentaktendstufe bestehend aus 2 x FETs (BS170+BS250). Die Gates müssen vorgespannt werden. Die Drain-Anschlüsse werden jedoch nicht direkt auf +/-15V gelegt, sondern an spannungsgesteuerte Stromquellen (pos. und neg. Seite), die den maximalen Strom vorgeben. Man braucht ein paar Kleinteile, aber so müßte es klappen.
Hallo Michael! Danke für die Tipps. Ich versuch mal mein Glück... Und nein - eine Hausaufgabe ist das nicht ganz. Ich arbeite gerade an einer Diplomarbeit - bin aber Maschienenbauer und habe von Elektronik einfach zu wenig Ahnung. Der Messaufbau steht - alles funktioniert... Der bürdenabhängige Ausgang wäre so eigentlich nur das Sahnebonbon - interessiert den Prof. vermutlich nicht - aber die Firma...
Wofür wird denn solch eine Funktion gebraucht ? Das würde mich nun doch interessieren.
ich habe einfach nur zwei Klemmen... Wenn ich damit auf eine AD-Karte will - dann brauch ich einen Spannungsausgang - das Anzeige Gerät in der Fa hat aber eine mA Schnittstelle... Na klar kann ich einfach auch ein 500 Ohm Widerstand zwischenklemmen (beim Stromausgang) - aber das ist dämlich. Der wird vergessen, verloren, ... Das soll daher eben selbstständig umschalten können.
Der Spannungsfolger mit FET funktioniert (in der Simulation)... Die Spannungsgesteuerten Stromquellen auch... Nur zusammen gehts nicht...
Also in der Industrie ist mir bis jetzt noch keine Maschine mit negativen Signal Spannungen/Strömen untergekommen. Normalerweise haben die 4 ... 20 mA oder 0 ... 10 Volt. Ich würde einfach einen Schalter anbringen, mit dem du den Ausgang umschalten kannst.
Auch eine Idee - das ganze sollte aber möglichst ohne Bedienereingriff erfolgen - über all wo ein Schalter ist - kann man auch etwas falsch einstellen.
Dann gib doch einfach beides gleichzeitig aus (braucht doch nur einen Pin mehr am Stecker).
und der ist leider nicht vorhanden... Machbar ist obige Aufgabenstellung mit Sicherheit - denn es gibt ja auch Messumformer, die die Funktion auch haben...
im Prinzip funktioniert der Spannungsfolger mit Stromquelle als Versorgung jetzt schon... in der Simulation perfekt. Aber in der Praxis ist meine Stromquelle noch ein bischen Bürdenabhängig... 1% Fehler @ 500 Ohm... aber das wird schon...
... 1% Fehler @ 500 Ohm... Dann mußt Du den Innenwiderstand der Stromquellen höher hinbekommen: hinreichend genau aufeinander abgestimmte Widerstände. Vielleicht zeigst Du uns irgendwann einmal Deine Schaltung. Im Prinzip finde ich den Strom/Spannungsausgang an zwei Pins sehr elegant :-)
Hat sich inzwischen eine Lösung gefunden? Hier mal eine Idee wie es gehen könnte Erstmal eine ganz normale spannungsgesteuerte Stromquelle nehmen. Die funktioniert üblicherweise mit Bürdenwiderständen bis 500 Ohm, also 10V bei 20mA. Um das Anwachsen der Spannung mit steigendem Widerstand zu verhindern, schaltet man parallel zu der Stromquelle noch eine Stromsenke die den überschüssigen Strom übernimmt und auf die gewünschte Spannung begrenzt.
Angehängte Dateien:
-
UI-Ausgang.JPG
45 KB
Was haltet ihr von folgender Schaltung? Was kann man verbessern?
Zur Erläuterung: Die spannungsgesteuerte Stromquelle speist die spannungsgesteuerte Spannungsquelle. Das Eingangssignal liegt bei 0..1.5 V daraus werden dann 0..10V bzw eben 0..20mA... Seht ihr da Probleme?
Wow, toller Baustein, der XTR300... Aber ich brauche einen bürdenabhängigen U/I Ausgang. Beim IC muss ich dass über einen Pin wählen... oder?
siehe oben - ist so eine art erweiterung für meine diplomarbeit in der firma...
Es soll ausgegeben werden: -10V .. +10V oder -20mA.. +20mA Weltfremd oder graue Theorie. Black Friday sieht das genau richtig :in der Industrie gibt es sowas nicht. Moegliche Loesung fuer Dein Problem: beim '''Einschalten''' deines Strom / Spannungsausganges untersucht eine kleine Zusatzschaltung wie niederohmig der Ausgang ist....und schaltet daraufhin entsprechend den Ausgang (bis zur naechsten Stromunterbrechung).
Lasst mir doch auch mal meinen Spass. Die Frage lautet ja nur - ob obige Schaltung (siehe JPG) funktioniert - oder ob Ihr Probleme seht... Ich muss in den negativen Bereich auch nicht die volle Spanne ausnutzen. Das es das aber nicht gibt ist ein Irrtum... Pepperl&Fuchs Tragschienengehäuse können es z.B...
Naja, es gibt eine elegantere Lösung mit nur einer Endstufe, jeweils einen OPV für den Strom- und Spannungsregelkreis und noch einen OPV zur Pufferung des Eingangssignal. Eigentlich ist es nicht so kompliziert. Du willst Dich doch aber nicht mit fremden Federn schmücken, oder?
Naja, ein Labor-Netzgerät hat auch nur eine Endstufe, obwohl Spannungen und Ströme separat eingestellt werden können und der kleinere von beiden Werten gewinnt. Naja, und dann gibt's z.B. noch sogenannte AB-Endstufen so wie z.B. bei Audio-Verstärkern. So, und nun verheiratest Du die beiden und fertig ist der Lack. Wer aber ein Sahnehäubchen in sein Dipl.-Arbeit haben will, muss da schon selbst drauf kommen...
ich glaube Du moechtest das DENKEN abschaffen.... ''' Na klar kann ich einfach auch ein 500 Ohm Widerstand zwischenklemmen (beim Stromausgang) - aber das ist dämlich. Der wird vergessen, verloren, ... Das soll daher eben selbstständig umschalten können. ''' ....aus demselben Grund fragst Du ob Deine Schaltung funktioniert. ;-) frag doch den prof ;-)
Ich würd nen MC nehmen, mit 2 ADC Eingängen und einem PWM-Ausgang und ne Endstufe dahinter. Und dann einfach Strom und Spannung messen und die PWM entsprechend nachführen. Peter
Uha... Mikrocontroller... Warum so kompliziert? - Versorgungsspannung +/- 15 Volt (+/- 12 Volt wird etwas knapp) - 2 Endstufentransitoren die 450 Milliwatt vertragen. - 2 Kleinsignaltransitoren - 4 Shottky-Dioden - maximal 17 Widerstände (je nach vorhandenem Signal) - 2 oder 3 Operationsverstärker (je nach vorhandenem Signal) Diese analoge Lösung ist einer Mikrocontrollerlösung in Sachen Dynamik, Frequenzgang und Preis haushoch überlegen.
@Unbekannter, dann zeig doch mal die Schaltung, wenns denn wirklich so einfach ist. Du hast noch den Haufen Kondis vergessen, um das Ganze einigermaßen stabil und schwingsicher hinzukriegen. Und wenn in dem Sensor eh schon ein MC werkelt (ist ja das MC-Forum), dann ist es billiger, wenn der gleich auch die Ausgabe mit erledigt. Der einzige Aufwand besteht in der Potentialverschiebung (Widerstände), um auch die negativen Werte zu messen. Und stabil ist so ne PWM wie Ast, da schwingt nichts unkontrolliert. Für ne hohe Dynamik überträgt man den Analogwert einfach logarithmisch (kann der MC auch), z.B. 1V pro Dekade. Peter
Angehängte Dateien:
-
endstufe2.png
4,1 KB
So sieht das aus. Wie ich sagte, total simple Analog-Elektronik. > Du hast noch den Haufen Kondis vergessen, um das Ganze > einigermaßen stabil und schwingsicher hinzukriegen. Bla, bla, bla. Entweder nimmt man OPV die schon entsprechend kompensiert sind, oder man macht die Kompensierung von Hand, wie bei jeder Operationsverstärkerschaltung. Dimmensionieren muss das der Diplomant schon selbst. Und dazu muss er das auch verstehen. Und wenn er das versteht, dann richtig dimmensioniert bekommt und die Fallstricke in der Praxis auch noch beachtet (die er auch simmulieren könnte, wenn er weiß worauf es ankommt), dann hat er sich das Sahnehäuptchen auch verdient.
Ach so, Q2 und Q4 habe ich in der Eile des Gefechts veratauscht. Also oben PNP und unten NPN, ist ja auch logisch, gell?
@Unbekannter Theoretisch könnte es so funktionieren. Allerdings würde ich der Endstufe nen Ruhestrom gönnen, sonst schwingen die OPVs um 0V herum. Ich hab die Erfahrung gemacht, daß intern kompensierte OPVs mit nem Transistor hinter schon genug Phasendrehung haben, um zu schwingen. Ganz ohne Kondensatoren wirds auf keinen Fall gehen. Und die Strommessung oben mit Differenzverstärker ist auch nicht so der Hit, da brauchts schon TK-arme Widerstände und nen Abgleich, bis es einigermaßen genau ist. Peter
nun haut euch doch nicht, zumindest ist die Lösung cooler als die von claus...
@Tim, die Schaltung ist schon ganz o.k. so. Sie ist, wie gesagt, nicht ganz ohne Stolperfallen, sollte aber funktionieren. Eine MC-Lösung ist dann sinnvoll, wenn eh schon ein MC drauf ist und das Signal nicht zu schnell geändert werden muß. Ich mag MCs weil ich dann keine Trimmpotis abgleichen muß, man kann die Korrekturwerte bequem im EEPROM abspeichern. Ich hab schlechte Erfahrungen gemacht mit Trimmpotis bezüglich Zuverlässigkeit und Genauigkeit. Peter
Auf den Trimmpoti kann man in dieser Schaltung auch verzichten, je nachdem wie genau man es haben will und wenn man nicht abgleichen möchte, z.B. für eine Serienproduktion. Der Trick liegt darin, vier Widerstände enger zu tolerieren und beim Widerstandsverhältnis aufpassen. Dann benötigt man aber evtl. noch einen Spannungsfolger, weil der Eingangswiderstand der Schaltung relativ klein ist. Aber je nachdem wie das Signal erzeugt wird, ist es eh schon ausreichend belastbar (Wir reden hier von 2 Milliampere). Klar, Trimmpoti kann Schwierigkeiten machen. Allerdings gibt es auch solche und solche Trimpotis. Die einen taugen und sind zuverlässig und die anderen sind Müll. Kommt eben immer auf die konkrete Situation drauf an. Die Feinheiten darf der Diplomand gerne selbst austüfteln.
und da muss ich sagen - finde ich die Diplomanden-Schaltung auch schon gar nicht so schlecht... schließlich ist er nach seiner Aussage Masch-Bauer (will es zumindest werden...) Wann bist du fertig?
Aber in seinen Widerstandsdimensionierung hat er einen dicken Schnitzer drinn... In der Simulation funktioniert seine Schaltung, aber in der Praxis garantiert nicht.
seh ich eigentlich noch nicht, über die 75R baut er sich seinen Strom... ok - nicht so toll finde ich den 300k Basis-Widerstand beim Spannungsausgang - aber sonst? Meinst du toleranztechnisch - oder wie?
Ganau... Inzwischen habe ich das auch mal aufgebaut. Und es funktioniert. Allerdings habe ich noch einen Bürdenfehler... aber für meine Anwendung reichts.. Wenn ich noch Lust / Zeit habe - dann werde ich das noch ein bischen verfeinern... Aber ich bin mir nicht sicher, ob das wirklich an der Dimensionierung liegt.
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