www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Bürdenabhängiger Analogausgang


Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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...

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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 ?

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
geht so...

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das bedeutet doch , gefordert ist ein einfacher 10V-Längsregler mit
einer definierten Strombegrenzung auf 20 mA, ohne foldback-Kennlinie

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ach nein, es soll variabel sein, war Unsinn

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hat jemand einen Schaltungsvorschlag für Michaels Idee?

Autor: Christoph Kessler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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?

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Änderung erfolgt über eine Steuerspannung - es wäre gut, wenn der
Ausgang eine T90 Zeit von etwa 50msec schafft.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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...

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wofür wird denn solch eine Funktion gebraucht ? Das würde mich nun doch
interessieren.

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Spannungsfolger mit FET funktioniert (in der Simulation)...
Die Spannungsgesteuerten Stromquellen auch...
Nur zusammen gehts nicht...

Autor: Black Friday (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Auch eine Idee - das ganze sollte aber möglichst ohne Bedienereingriff
erfolgen - über all wo ein Schalter ist - kann man auch etwas falsch
einstellen.

Autor: Black Friday (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dann gib doch einfach beides gleichzeitig aus (braucht doch nur einen
Pin mehr am Stecker).

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
und der ist leider nicht vorhanden...
Machbar ist obige Aufgabenstellung mit Sicherheit - denn es gibt ja
auch Messumformer, die die Funktion auch haben...

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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...

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
... 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 :-)

Autor: Dieter Werner (dds5)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was haltet ihr von folgender Schaltung?
Was kann man verbessern?

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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?

Autor: Christian (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
die schaltung versteh ich nicht...

Autor: Black Friday (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wäre nicht der XTR300 von TI genau das, was du brauchst?

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wow, toller Baustein, der XTR300...

Aber ich brauche einen bürdenabhängigen U/I Ausgang. Beim IC muss ich
dass über einen Pin wählen... oder?

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Brauchst Du das beruflich oder privat?

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
siehe oben - ist so eine art erweiterung für meine diplomarbeit in der
firma...

Autor: Schau Mal (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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).

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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...

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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?

Autor: Tim (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
mit einer Endstufe? Das seh ich noch nicht...?

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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...

Autor: Schau Mal (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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 ;-)

Autor: peter dannegger (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: peter dannegger (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@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

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ach so, Q2 und Q4 habe ich in der Eile des Gefechts veratauscht. Also
oben PNP und unten NPN, ist ja auch logisch, gell?

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So ist's richtig...

Autor: peter dannegger (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@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

Autor: Tim (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nun haut euch doch nicht, zumindest ist die Lösung cooler als die von
claus...

Autor: peter dannegger (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@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

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Tim (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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?

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aber in seinen Widerstandsdimensionierung hat er einen dicken Schnitzer
drinn... In der Simulation funktioniert seine Schaltung, aber in der
Praxis garantiert nicht.

Autor: Tim (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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?

Autor: Claus Martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.