Hallo.
Eine Frage zur Rauschfilterung mit dem Instrumentationsverstärker.
Der Instrumentationsverstärker ist durch seine hohe
Gleichtaktunterdrückung bekannt.
Filtert der Instrumentationsverstärker auch das (thermische) Rauschen
heraus? Angenommen, ich greife mit dem Instrumentationsverstärker zwei
Spannungen an Messplatten ab, wird das (thermische) Rauschen in den
Messplatten durch den Instrumentationsverstärker ebenfalls
reduziert/gefiltert (neben den Gleichtaktstörungen)?
Grüße euch
Rolf
Nur, wenn das Rauschen Gleichtakt hat. Wenn die Messpannung selbst
verrauscht ist und man Sie dann Gegentakt-Verstärkt, wird das Rauschen
mitverstärkt.
Wenn man nen Sensor hat und ein langes Kabel und dann den Instrv. dann
wird alles unterdrückt, was kapazitiv oder induktiv auf das Kabel
einkoppelt.
Wenn der Sensor aber verrauschte Betriebsspannung hat, schlägt die
höchstwahrscheinlich voll durch.
Danke.
Bei den erwähnten Messplatten handelt es sich genau genommen um die
Messsektoren einer Feldmühle. Wieso verwenden dann die meisten einen
Instrumentationsverstärker als erste Eingangsstufe?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> [...] Wieso verwenden dann die meisten einen> Instrumentationsverstärker als erste Eingangsstufe?
Gerade wegen der hohen Gleichtaktunterdrückung und dem geringen Offset.
Beim Thermischen Rauschen muss man unterscheiden zwischen
Spannungsrauschen und Stromrauschen. Große Widerstände haben viel
Spannungsrauschen aber wenig Stromrauschen.
Die Kupferplatte selber wird kaum zum Rausche beitragen. Die
wesentlichere Rauschquelle ist eher das Stromrauschen aus dem
Widerständen um den DC Pegel festzulegen und der Verstärker selber.
Die meisten Instrumentenverstärker sind eher nicht so gut als
Eingangsstufe für einen Feldmühle geeignet. Die passende Wahl wären eher
eine JFET basierte Eingangsstufen. Instrumentenverstärker sind dagegen
meist BJT und ggf. CMOS mit AZ-Technik basiert.
Gefiltert wird das Signal bei der Feldmühle in der Regel durch die
phasenrichtige Gleichrichtung.
Lurchi schrieb:> Die meisten Instrumentenverstärker sind eher nicht so gut als> Eingangsstufe für einen Feldmühle geeignet. Die passende Wahl wären eher> eine JFET basierte Eingangsstufen. Instrumentenverstärker sind dagegen> meist BJT und ggf. CMOS mit AZ-Technik basiert.
Danke Lurchi.
Achso ist das, ok.
Das heißt, die Rauschquellen wie beispielsweise die Messwiderstände, an
denen Messspannungen erzeugt werden, werden durch den Lock-In-Verstärker
herausgefiltert?
Warum verwenden dann fast alle Feldmühlen-Verstärker einen
Instrumentationsverstärker am Eingang?
Gruß
Rolf
dünnwandiger Trog schrieb:> Instrumentenverstaerker werden verwendet um Gleichtaktspannungen> wegzumachen.
Ok, danke.
Die übrigen Störquellen wie beispielsweise das Widerstandsrauschen
werden dann durch den Lock-In-Verstärker behoben?
Gruß
Rolf
> Warum verwenden dann fast alle Feldmühlen-Verstärker einen> Instrumentationsverstärker am Eingang?
Weil sie 2 hochohmige Eingänge haben.
(und nicht nur einen hochohmigen, wie der OpAmp).
Ok, danke.
Wie werden die übrigen Rauschquellen wie das Widerstandsrauschen
herausgefiltert in der Feldmühle? Durch den phasenrichtigen
Gleichrichter (Lock-In-Verstärker)?
Gruß
Rolf
Gar nicht. thermisches, also zufälliges Rauschen lässt sich nicht
einfach so durch Schaltungstricks eliminieren. Bandbreite verkleinern
hilft. Mittteln oder integrieren.frequenzbereiche wählen die geringe
rauschspannungsdichte haben, falls Frequenzabhängig
Bei der feldmühle brauchst du große wiederstände um die kleinen
unladeströme zu messen. Das thermische Rauschen hast du damit an der
Backe. Was hilft? Möglichst geringer rauschstrom
In der Eingangsstufe. Also jfet. Möglichst kleine Bandbreite. Möglichst
geringes Noise-gain der Verstärkertopologie.
Cab_leer schrieb:> Was hilft? Möglichst geringer rauschstrom> In der Eingangsstufe. Also jfet. Möglichst kleine Bandbreite. Möglichst> geringes Noise-gain der Verstärkertopologie.
Danke.
Das heißt, als Eingangsstufe einen Instrumentationsverstärker, der aber
mit OPVs mit JFETs betrieben wird?
Gruß
Rolf
Der Lockin-Verstärker wirkt wie ein schmalbandiges Filter. Das reduziert
die Bandbreite und damit das Rauschen, kann aber das Rauschen etwa der
Verstärker oder der Widerstände nicht zu 100% eliminieren. Die
wesentliche Aufgabe des Lockin-Verstärker ist aber eher Störungen etwa
bei 50 Hz zu unterdrücken.
Die Schaltungen von Feldmühlen, die ich kennen nutzen 2 einzelne OPs
(mit JFET oder CMOS Eingang). Damit wird dann ggf. ein
Instrumentenverstärker aufgebaut.
Instrumentenverstärker sind auch nicht alle gleich - nicht jeder Type
ist für eine Feldmühle geeignet.
Weshalb moechte man denn ueberhaupt etwas mit Widerstaenden zu tun haben
? Weshalb kann man nicht einfach die geladenen Platten an den OpAmp
anschliessen. Ich denke der Prozess sollte rauschfrei sein.
Auch hochohmige OPs brauchen einen DC Spannungspfad. Das sind dann in
der Regel hochohmige (z.B. 10 M, denn höher wird teurer, wäre aber
besser) Widerstände nach Masse. Die Widerstände sind vom Rauschen her
auch nicht unbedingt das große Problem, wenn sie groß genug sind.
Es gibt Alternativen zu den Widerständen nach GND, aber viel besser wird
das auch nicht unbedingt. Probleme hat man der Feldmühle eher mit der
Mechanik, Luftströmungen und so etwas wie Oberflächenfilmen, die die
scheinbare Austrittsarbeit beeinflussen.
Moin Leute, danke für eure bisherigen Antworten.
Macht es Sinn, die von Gleichtaktstörungen befreite Messspannung einer
Feldmühle (am Ausgang des Instrumentationsverstärkers) in einem
Präzisionsgleichrichter weiterzuverarbeiten?
Gruß
Rolf
> Was bedeutet ein "DC Spannungspfad" beim OPV?
Nun, man kann nich kapazitiv koppeln und sich nicht um den DC Anteil
kuemmern. Es muss ein Pfad vorhanden sein.
> .. in einem Präzisionsgleichrichter weiterzuverarbeiten?
Nun. Im Prinzip liegt die Information im Wechsel-Anteil. Man kann mit
einem Praezisionsgleichrichter dahinter, oder mit einem
Synchrongleichrichter, oder AC verarbeiten.
Auf welchen Spannungslevel liegen denn die Signale nach dem
Instrumentenverstaerker ? Sind das uV, mV, V ?
Danke für Deine Hilfe.
Genau das wollte ich auch noch fragen. Wie groß muss ich das
Verstärkungsverhältnis wählen bzw. welche Spannung benötigt der
Synchrongleichrichter? Im Allgemeinen oder habe ich da beliebige
Freiheit?
Gruß
Rolf
Es gibt auch Verstärker ohne DC-Pfad in der Form, daß der Pfad zwischen
den beiden + und - Eingängen liegt, aber nicht zum Rest des Verstärkers.
Ein Beispiel ist bei LTspice dabei: P2.asc (George A. Philbrick
Researches, Inc. P2 All Solid State Differential Operational Amplifier)
Bei FET-Eingängen fließt praktisch auch kein Strom.
Danke Leute.
Wäre es möglich, einen Vollweg-Präzisionsgleichrichter bestehend aus
OPVs und Dioden für die Feldmühle zu verwenden?
Also anstelle des bei Feldmühlen allseits verwendeten
Lock-In-Verstärkers bzw. Snchrongleichrichters.
Gru
Rolf
Ja, sicher. Aus den 27mV Signal gibt es dann eben auch eine Spannung in
diesem Bereich. Da sollte man dann vorher und/oder nachher verstaerken.
Ein Lock-in kann eben auch noch mit viel kleineren Signalen klarkommen.
Insbesondere kann ein Lock-in auch noch mit Signalem im Noise
klarkommen.
Sapperlot W. schrieb:> Ja, sicher. Aus den 27mV Signal gibt es dann eben auch eine Spannung in> diesem Bereich. Da sollte man dann vorher und/oder nachher verstaerken.
Danke.
Die 27mV werde ich in einen Instrumentationsverstärker geben, der einen
Ausgangsspannungsbereich von 0 bis 10V zur Verfügung stellt.
Nach dem Präzisionsgleichrichter muss noch ein Tiefpass hinzugefügt
werden, um die endgültige Ausgangsspannung der Feldmühle zu bekommen?
Gruß
Rolf
Moin.
Eine Feldmühle soll ein lineares Übertragungsverhältnis besitzen.
Felderzeugende Spannung und Spannung am Ausgang der Feldmühle sollen in
einem proportionalen Verhältnis zueinander stehen.
Besitzt ein Lock-In-Verstärker dementsprechend auch ein lineares
Übertragungsverhältnis?
Ebenfalls auch ein Präzisionsgleichrichter mit OPVs?
Gruß
Rolf
Der Präzisionsgleichrichter hat den Nachteil, dass er immer eine
positive Spannung liefert. Nahe null liefert Rauschen und andere
Störunge auch einen positiven Untergrund.
Der Synchrongleichrichter ist da besser weil auch negative
Ausgangsspannungen möglich sind und Rauschen keinen Offset gibt.
Insbesondere so etwas wie 50 Hz / 100 Hz Untergrund kann i.A. gut
unterdrückt werden.
Ein Synchrongleichrichter / Lockin ist recht gut linear. Insbesondere
bei kleinen Spannungen besser als der Präzisionsgleichrichter.
Entsprechend sollte man für die Feldmühle schon die
Synchrongleichrichtung nutzen.
Die Spannung darf da auch recht klein sein. Bei einem guten Aufbau kann
man auch am Ausgang des Synchrongleichrichters noch Spannungen im
Bereich 1-10 µV auflösen. Wichtig ist halt das auch Spitzen und bei
ungünstigen Bedingungen die Spannung nicht in die Begrenzung kommt. So
etwas wie eine 100 mV Pegel am Gleichrichter sind durchaus in Ordnung,
viel größer sollten die Störungen auch nicht werden.
OPs mit FET-Eingang haben zwar einen sehr kleinen DC Eingangsstrom, man
darf den aber trotzdem nicht ganz au0er acht lassen und nur AC-kopplen.
Auch wenn es nur pA sind kommen die nicht so ohne weiteres durch
Kondensatoren.
Vielen Dank Lurchi!
Ich werde beide Varianten ausprobieren.
Eine Frage beschäftigt mich schon etwas länger: der AD620 und die guten
OPVs haben Eingangsruheströme (input bias current) von 1 bis 2 nA. Wie
verhindert man, dass die Influenzströme auf den Messplatten von den OPVs
verschluckt bzw. als Eingangsruheströme draufgehen?
Gruß
Rolf
Der Input bias Strom ist ein DC Strom, dem wird bei der Feldmühle dann
ein Wechselstrom von der Influenz. Im Prinzip stört der Biasstrom da
noch nicht, der fließt einfach über die Widerstände nach Masse ab. 1 nA
durch einen Widerstand vom 10 MOhm geben auch nur 10 mV an Offset, der
nicht weiter stört.
Störend ist beim AD620 aber das Stromrauschen (das indirekt mit dem
Biasstrom zusammenhängt). Das sind zwar nur 0.1 pA pro Wurzel Hz - bei
10 MOhm als Widerstand gibt das aber trotzdem schon etwa 1 µV/Sqrt(Hz)
als Rauschspannung. Über die Kapazität der Platte wird es ggf. etwas
weniger, es ist aber schon eine deutliche Rauschquelle. Die passendere
Verstärkung wäre das ein Instrumentenverstärker oder auch einfach 3 OPs
auf CMOS / JFET Basis (z.B. TLC274 / TL074). Da liegt der Rauschstrom
eher so bei 1 fA/sqrt(Hz) also etwa 100 mal niedriger - das etwas höhere
Spannungsrauschen (z.B. 25 nV statt 9 nV) ist noch nicht so störend. Ein
besonders gute Gleichtaktunterdrückung wird in der Regel nicht benötigt.
Wenn es unbedingt ein INA sein soll, dann eher ein AD8220INA121 oder
INA155.
Eine Ausführung mit Präzisionsgleichrichtung macht eher wenig Sinn, das
geht nur so einigermaßen in starken Feldern und zusätzliche wenig
Störungen. Die Synchrongleichrichtung muss nicht Aufwändig sein. Auch
die günstigen Versionen mit CMOS Schaltern wie 4066 oder 4053 können gut
sein. Die wesentliche Schwierigkeit dürfte darin bestehen das
Referenzsignal in der Phase abzugleichen und ein Tastverhältnis nahe 50%
zu erreichen.
Für eine typische Feldmühle muss eher nicht so genau sein.
Eine Schaltung wie die hier:
http://members.inode.at/576265/fieldmill.pdf
sollte ausreichen. D.h. die Synchrongleichrichtung mit billigen CMOS
Schaltern wie der CD40xx Serie.
Als OPs sollten eher einfache Typen ausreichen. Je nach
Versorgungsspannung so etwas wie TL072 oder TLC272, ggf. auch die 4 fach
Version. LM358/LM324 sollte man außer für DC am Ausgang eher vermeiden.
Gleichrichterschaltungen mögen ggf. auch mal einen schnelleren OP - auch
bei nur 10 Hz.
Wenn man es unbedingt mit einfachem Gleichrichter probieren will, sollte
man etwas filtern, um andere Frequenzen (vor allem 50 Hz und 100 Hz wenn
es irgend geht) raus zu halten. Da die Frequenz mit vielleicht 10-100 Hz
eher niedrig sein wird dürfte die Art der Gleichrichterschaltung nicht
so wesentlich sein - gut wird es mit dem ungesteuerten Gleichrichter so
oder so nicht.
Lurchi schrieb:> Wenn man es unbedingt mit einfachem Gleichrichter probieren will, sollte> man etwas filtern, um andere Frequenzen (vor allem 50 Hz und 100 Hz wenn> es irgend geht) raus zu halten. Da die Frequenz mit vielleicht 10-100 Hz> eher niedrig sein wird dürfte die Art der Gleichrichterschaltung nicht> so wesentlich sein - gut wird es mit dem ungesteuerten Gleichrichter so> oder so nicht.
Vielen Dank Lurchi.
Vor dem (Vollweg-)Präzisionsgleichrichter verwende ich einen
Instrumentationsverstärker wie oben schon besprochen. Reicht dessen
Gleichtaktunterdrückung nicht als Filterung der 50Hz und ähnlichem aus?
Gruß
Rolf
Ein Instrumentenverstärker kann nur Gleichtaktstörungen unterdrücken,
gefiltert wird da noch nichts. Wie gut die Unterdrückung eines externen
Gleichtaktsignals ist, hängt dabei auch vom genauen Layout und den
Kabeln ab - d.h. die gute Gleichtaktunterdrückung fertiger
Instrumentverstärker kommt gar nicht zum tragen. Wegen des Einflusses
der Umgebung hilft da auch ein Abgleich nicht wirklich weiter.
Eine Filterung im Frequenzbereich ist da was anderes und wirkt ggf.
zusätzlich. D.h. man bekommt z.B. 20 bis 40 dB von der Symmetrie im
Aufbau und der Gleichtaktunterdrückung. Dazu kann ein Filter (z.B.
Bandpass für die Signalfrequenz) ggf. noch mal 10 dB bis 30 dB
Unterdrückung für 50 Hz Störungen bringen. Mit Notch Filtern wären auch
mehr möglich.
Ein Synchroner Gleichrichter kann für 50 Hz / 100 Hz Störungen schon mal
eine 80 dB Unterdrückung bringen.
Ah ok, danke.
Was ist eigentlich der Unterschied zwischen einem Lock-In-Verstärker und
einem Synchrongleichrichter?
Ein Lock-In-Verstärker besitzt einen Modulator (Mischer) aber in den
Schaltungen der Feldmühlen kann ich den Mischer nicht erkennen.
Gruß
Rolf
Der Synchrongleichrichter ist ein (ggf. der wesentliche) Teil eines
Lockin-Verstärkers. Ein Lockin-Verstärkers hat zusätzlich eine
einstellbare Verstärkung am Eingang, eine Aufbereitung für das
Referenzsignal und ggf. einen Generator. Einen Modulator hat der
Lockin-Verstärkers in der einfachen Form eigentlich nicht - nur den
Synchrongleichrichter als Demodulator.
Bei der Feldmühle greift man das Referenzsignal z.B. Optisch vom sich
drehenden Rad ab. Als Modulator wirkt der mechanische Aufbau mit den
Flügeln, die die Platten abdecken und frei geben.
Bei der Auswertung mit Synchrongleichrichter baut man sich sozusagen
einen einfachen Lockin-Verstärker, passend zu der Anwendung.
Ok soweit, danke Lurchi. Mal sehen, ob es klappt.
Eine andere Sache noch:
Mit der Feldmühle hatte ich auch vor, ein 50Hz-Wechselspannungsfeld zu
vermessen. Dazu wollte ich den Rotor stilllegen und dann die dynamisch
influenzierte Ladung/Spannung verarbeiten.
Andere haben mir bereits geraten, für eine Wechselfeldmessung eine
andere Mechanik/Schaltung zu bauen, da eine Wechselfeldmessung auf diese
Art zwar prinzipiell funktionieren würde, aber keine brauchbaren Werte
liefern wird.
Würdest Du dem zustimmen?
Für die Wechselfeldmessung würde ich aus diesem Grunde später eine
Antenne/Spule mit Bandpass und Verstärkerschaltung entwerfen.
Gruß
Rolf
Das 50 Hz Wechselfeld wird man mit stehender Feldmühle auch schon
empfangen können. Etwas Problematisch ist dass die Amplitude von der
Position des Rotors abhängt. D.h. man müssten den Rotor so festsetzen
dass gerade eine der Platten abgedeckt ist, nicht irgendwie zu fällig
anhalten.
Bei laufendem Motor erzeugen die 50 Hz auch ein Signal, und ggf. auch
mehr als einem Lieb ist - die Unterdrücken durch den
Instumentenverstärker ist alles andere als gut. Die Schätzung oben war
schon recht optimistisch, bzw. gilt nur für die mittlere Stellung des
Rotors. Es bleiben die 50 Hz multiplikativ gemischt mit der Modulation
durch den Rotor. d.h. wenn der Rotor etwa eine Modulation mit 30 Hz
verursacht, hat man Signal bei 20 Hz und 80 Hz und ein kleine bisschen
Rest bei 50 Hz.
Um die 50 Hz zu empfangen müsste dann die Auswertung ggf. etwas anders
laufen (anderer Filter, Gleichrichter). Wo geht das Signal hin ?
Man kann ggf. einen Synchronen Gleichrichter mit einer normalen
Gleichrichtung kombinieren. Wenn man beim Synchronen Gleichrichter das
Signal selber als Referenz (praktisch ohne Hysterese) wählt bekommt man
eine normale Gleichrichtung (z.B. um die 50 Hz zu empfangen).
Lurchi schrieb:> Wo geht das Signal hin ?
Das Ausgangssignal der Feldmühle geht zu einem hochohmigen digitalen
Spannungsanzeigegerät.
Die Bestimmung des Wechselfeldes ist ein Zusatz. Deine Vorschläge
übersteigen den Aufwand, da ich ggf. noch einen Synchrongleichrichter
entwerfen muss, falls die Genauigkeit des ungesteuerten
Vollweg-Präzisionsgleichrichter nicht ausreichend ist.
Was kannst Du mir für die Wechselfeldmessung mit einer Antenne/Spule
bezüglich Filterung und Verstärkung empfehlen?
Gruß
Rolf
Moin Leute.
Wenn man die Feldmühle ohne Verstärkerschaltung in einem homogenen
Plattenkondensator-Feld betreibt, kann man irgendein Signal erkennen?
Im FFT-Modus vielleicht die Frequenz des Rotors?
Gruß
Rolf
Ohne Verstärkerschaltung hängt es sehr davon ab womit man misst. Mit
einem 50 Ohm Eingang etwa vom Sprektrumanalysator oder schnellen
Oszilloskop wird man eher nicht viel sehen. Bei einer 10 M Probe vom
Oszilloskop wird man schon das Signal so ähnlich sehen wie später im
Betrieb. In der FFT also 50 Hz als Störung von außen und dann die
Modulation vom Rotor (Zahl der Flügel mal Drehzahl). Auch die
Mischfrequenzen von 50 Hz +- Rotorfrequenz sollte man sehen.
Der Synchrongleichrichter ist nicht so viel Aufwändiger als eine
normaler Präzisionsgleichrichter. Man kann die 2 ggf. auch kombinieren:
eine Version des Präzisionsgleichrichters ist es mit einem Komparator
das Vorzeichen der Spannung zu bestimmen und dann je nach Vorzeichen
eine Verstärkung von +1 oder -1 zu wählen. Das kommt dem
Synchrongleichrichter schon sehr nahe: der einzige Unterschied ist, dass
der Komparator nicht das Signal selber, sondern eine externe Referenz
(bei der Feldmühle meist eine Lichtschranke) bekommt. Es lässt sich also
ggf. relativ leicht zwischen den beiden Arten Gleichrichter umschalten.
Als Filter für die 50 Hz Messung würde sich eine aktives 50 Hz
Bandpass-Filter mit 1 OP anbieten. Dahinter dann halt auf den
Präzisionsgleichrichter.
Vielen Dank Lurchi.
Mit der 1MOhm-Messprobe und einem Oszilloskop hat es richtig gut
geklappt. :-)
Kleine Bitte:
Könntest Du mir Deine Email geben. Ich habe eine Zeichnung über die
Beschaltung des Instrumentationsverstärkers und will sicher gehen, dass
ich nicht direkt am Anfang schon alles zerschieße. Es geht um den
Masseanschluss für die Messwiderstände.
Danke für Deine bisherige Unterstützung
Rolf
Moin.
Das Signal (eines einzigen Messplattenpaares) meiner Feldmühle ist ohne
den Verstärker und als Messwiderstand eine 1MOhm-Oszi-Probe sinusförmig,
wobei der Sinus sehr spitz ist.
Wieso sollte der Verlauf nach den gängigen Aufbauten aus dem Netz
rechteckförmig sein?
Gruß
Rolf
Wie das Signal aussieht, hängt vom RC Verhältnis ab. Mit der
Kabelkapazität liegt man eher im Bereich vom großen RC und erhält ein
eher dreieckiges Signal. Mit Verstärker direkt am Sensor hat man eine
deutlich kleinere Kapazität bekommt man ein eher Rechteckiges Signal.
Vielen Dank Lurchi.
Ich habe den 1MOhm-Messwiderstand, den ich vorher hatte, weggelassen, da
er durch die Parallelschaltung mit dem 1MOhm-Tastkopf des Oszilloskops
den gesamten Widerstand auf 500kOhm reduziert hätte.
So hing der 1MOhm-Tastkopf direkt an einem Sektorpaar (also an der
Leitung zu einem einzelnen Sektorpaar). Die Masse des Tastkopfes hatte
ich nicht angeschlossen. Die beiden Leitungen der Sektorpaare habe ich
zusammen verdrillt.
Spricht der eher spitze Sinus für eine geringe Zeitkonstante?
Eine andere Frage noch:
Ich werde morgen einen AD620 Instrumentationsverstärker anschließen (mit
zwei 9V-Batterie als symmetrische Spannungsversorgung). Ich würde die
beiden Messwiderstände von 1MOhm an die Eingänge des AD620 und an das
gemeinsame Bezugspotential der symmetrischen Spannungsversorgung des
AD620 anschließen.
Meiner Meinung nach müsste ich dieses gemeinsame Bezugspotential der
symmetrischen Spannungsversorgung aber noch zusätzlich erden für die
Influenzladung, die durch die Messwiderstände fließt.
Sehe ich das richtig?
Gruß und Dank
Rolf
Hallo Lurchi,
es hat heute mit dem AD620 (nur den verwendet) gut funktioniert.
Zwei Fragen hätte ich noch dazu:
1. Die Gegentaktsignale der Feldmühle sahen aus wie die Summe aus der
Lade- und Entladekurve eines Kondensators. Der
Instrumentationsverstärker AD620 hat daraus ein relativ abgerundetes
Rechtecksignal gemacht. Er verstärkt die Differenzspannung, klar soweit,
aber wieso wird ein Rechtecksignal am Ausgang daraus?
2. Ohne Eingangssignale, also nur bei symmetrischer
9V-Batterieversorgung ist der Ausgang des AD620 nicht null, sondern
-1.08V. Warum ist das so? Ist das ein Offset, der durch die Referenz
gesetzt wird? Den REF-Anschluss habe ich nicht beschaltet.
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Den REF-Anschluss habe ich nicht beschaltet.
Genau über den Ref-Anschluss legst du aber den Nullpunkt des Ausgangs
fest. Den darfst du nicht offen lassen.
Rolf schrieb:> Ohne Eingangssignale, also nur bei symmetrischer> 9V-Batterieversorgung ist der Ausgang des AD620 nicht null, sondern> -1.08V. Warum ist das so?
Die Eingänge des AD620 waren also offen? Dann darf der Ausgang machen,
wozu er grade Lust hat. Nur mit festgelegten Eingangsspannungen ist
klar, was der Ausgang macht.
Rolf schrieb:> Die Gegentaktsignale der Feldmühle sahen aus wie die Summe aus der> Lade- und Entladekurve eines Kondensators. Der> Instrumentationsverstärker AD620 hat daraus ein relativ abgerundetes> Rechtecksignal gemacht. Er verstärkt die Differenzspannung, klar soweit,> aber wieso wird ein Rechtecksignal am Ausgang daraus?
Vielleicht könntest du mal Screenshots deines Oszis zeigen, das wäre
klarer ls deine Beschreibung der Kurvenform.
Hast du bei der Messung erst den Oszitastkopf an den Eingang des AD620
geschalten (und die langsamen Flanken gesehen). Und hast du dann den
selben Tastkopf an den Ausgang des AD620 umgeklemmt (und die steileren
Flanken gesehen)?
Dann wäre mein Tip, dass die e-Kurven am Eingang des AD620 zustande
kamen, weil du deine hochohmige Signalquelle mit dem Tastkopf belastet
hast. Als du den Tastkopf weggenommen hast (um am Ausgang des AD620 zu
messen) fiel die Belastung weg und das Signal wurde auch am Eingang des
AD620 "rechteckiger". (nur dass du es nicht mehr beobachten konntest,
weil der Tastkopf ja weg war).
Achim S. schrieb:> Genau über den Ref-Anschluss legst du aber den Nullpunkt des Ausgangs> fest. Den darfst du nicht offen lassen.
Hallo Achim.
Also müsste ich bei der nächsten Messung den REF-Anschluss des AD620
direkt leitend durch eine Brücke an das geminsame Bezugspotential der
symmetrischen 9V-Spannungsversorgung anschließen, auf das sich auch alle
Eingangssignale und das Ausgangssignal beziehen?
> Hast du bei der Messung erst den Oszitastkopf an den Eingang des AD620> geschalten (und die langsamen Flanken gesehen). Und hast du dann den> selben Tastkopf an den Ausgang des AD620 umgeklemmt (und die steileren> Flanken gesehen)?>> Dann wäre mein Tip, dass die e-Kurven am Eingang des AD620 zustande> kamen, weil du deine hochohmige Signalquelle mit dem Tastkopf belastet> hast. Als du den Tastkopf weggenommen hast (um am Ausgang des AD620 zu> messen) fiel die Belastung weg und das Signal wurde auch am Eingang des> AD620 "rechteckiger". (nur dass du es nicht mehr beobachten konntest,> weil der Tastkopf ja weg war).
Richtig. Ich verwende 1MOhm-Messwiderstände, die ich jeweils zwischen
das Bezugspotential der symmetrischen Spannungsversorgung und den beiden
Eingängen des AD620 schalte. Gleichzeitig schalte ich auf jeden der
Eingänge des AD620 den Signalausgang der Messplattenpaare meiner
Feldmühle. Würde ich jetzt mit dem 1MOhm-Tastkopf des Oszilloskops
messen, würde der gesamte Widerstand auf 500kOhm gesenkt. Das habe ich
also schon berücksichtigt.
Ich habe also separat gemessen.
Zuerst habe ich die zwei offenen Signalausgänge der Messplattenpaare an
zwei Tastköpfe gehalten. So kann die Ladung genau durch die 1MOhm der
Tastköpfe direkt eine Spannung erzeugen. Ich habe zwei Gegentaktsignale
gemessen. Der Masseanschluss (Pigtail) des Tastkopfes war nicht
angeschlossen.
Dann habe ich alles wieder beschaltet und jetzt den Ausgang des AD620
mit einem 1MOhm-Tastkopf gemessen.
Ahhh, jetzt verstehe ich. Dann waren die Auf- und Entladekurven durch
den direkten Anschluss an den Tastkopf geschuldet. Dadurch habe ich
nicht den "wirklichen" (rechteckigen) Signalverlauf gesehen.
Kannst Du mir eine Methode nennen, mit der ich die Spannungen, die durch
die Influenzströme der Messplatten der Feldmühle an 1MOhm-Widerständen
entstehen, in ihrem Verlauf sehen kann (nur die Spannungen ohne
gleichzeitigem Anschluss an den AD620).
PS: Screenshots? Gerne, aber ich würde Dir das per Email schicken. Hier
posten fände ich nicht so gut.
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Also müsste ich bei der nächsten Messung den REF-Anschluss des AD620> direkt leitend durch eine Brücke an das geminsame Bezugspotential der> symmetrischen 9V-Spannungsversorgung anschließen, auf das sich auch alle> Eingangssignale und das Ausgangssignal beziehen?
Du musst dort das Potential anschließen, auf das sich das Ausgangssignal
des Verstärkers beziehen soll. Die Masse deiner bipolaren Versorgung
wäre tatsächlich naheliegend.
Rolf schrieb:> Dann waren die Auf- und Entladekurven durch> den direkten Anschluss an den Tastkopf geschuldet.
ist zumindest meine Vermutung. Dabei zählt übrigens nicht nur das 1MOhm,
sondern auch die Kapazität deiner Tastköpfe. Wenn du die Gnd-Clips nicht
angeschlossen hast (übrigens eine schlechte Angewohnheit), dann
vielleicht nicht die volle Kapazität, die auf dem Tastkopf steht,
sondern nur die in Serie zu irgendeiner Streukapazität zwischen deiner
Feldmühle und dem Gnd des Oszis.
Rolf schrieb:> Kannst Du mir eine Methode nennen, mit der ich die Spannungen, die durch> die Influenzströme der Messplatten der Feldmühle an 1MOhm-Widerständen> entstehen, in ihrem Verlauf sehen kann
Wenn die aktuelle Verzerrung tatsächlich durch die Belastung mit den
Tastköpfen zustande kommt, dann helfen nur höherimpedante Tastköpfe
(also mehr MOhm, weniger pF). Oder halt eben ein Verstärker wie den
AD620, den man ja grade auch deswegen benutzt, um die Belastung der
Quelle gering hält.
Rolf schrieb:> Screenshots? Gerne, aber ich würde Dir das per Email schicken. Hier> posten fände ich nicht so gut.
Nein Danke: wenn es dir zu problematisch wäre, aussagekräftige
Screenshots hier zu posten, dann brauche ich sie nicht so dringend.
Achim S. schrieb:> Du musst dort das Potential anschließen, auf das sich das Ausgangssignal> des Verstärkers beziehen soll. Die Masse deiner bipolaren Versorgung> wäre tatsächlich naheliegend.
Ok, danke. Der Sinn des REF-Anschlusses ist mir noch nicht so eindeutig.
Warum macht man das so aufwendig. Die Erläuterungen dazu im Datenblatt
verstehe ich nicht.
Ist der REF-Anschluss dazu da, um bei wesentlich komplizierteren
Schaltungen, dem AD620 mitzuteilen, auf welches Potential sich der
Ausgang beziehen soll? Wenn beispielsweise keine gemeinsame Masse in der
Schaltung genutzt wird?
> ist zumindest meine Vermutung. Dabei zählt übrigens nicht nur das 1MOhm,> sondern auch die Kapazität deiner Tastköpfe. Wenn du die Gnd-Clips nicht> angeschlossen hast (übrigens eine schlechte Angewohnheit), dann> vielleicht nicht die volle Kapazität, die auf dem Tastkopf steht,> sondern nur die in Serie zu irgendeiner Streukapazität zwischen deiner> Feldmühle und dem Gnd des Oszis.
Nehmen wir einmal an, es ist der Hauptgrund (werde das überprüfen).
Wieso sind denn dann die durch die Influenzladungen verursachten
Spannungen an den Messwiderständen rechteckförmig? Die Messplatten unter
dem Flügelrad bilden doch in der Tat zusammen mit der darunter (unter
den Messplatten) gelegenen Gegenplatte eine Art Kondensator. Also Auf-
und Entladunge-Kurven würde ich in der Tat erwarten.
Zum Oszilloskop: Wieso kann man Signale anzeigen lassen, obwohl die
Masse des Tastkopfes nicht angeschlossen ist? Habe das schon an dem
1kHz-Rechteckgenerator (zum Tastkopfabgleich) am Oszilloskop
ausprobiert. Das Oszilloskop zeigt diese Rechteckschwingung auch ohne
angeschlossene Masse an.
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Warum macht man das so aufwendig.
Was ist denn bitte aufwändig daran, den Ref-Pin an Masse anzuschließen?
Du teilst dem Verstärker mit, auf welches Potential er sein
Ausgangssignal beziehen soll. Irgendwoher muss der Verstärker ja
schließlich erfahren, welches Bezugspotential du dir wünschst.
Rolf schrieb:> Also Auf-> und Entladunge-Kurven würde ich in der Tat erwarten.
Ich würde bei einer normal gebauten Feldmühle am ehesten etwas
dreieckförmiges erwarten (weil die Überdeckung der Platten ja nicht
schlagartig geschieht). Je nach geometrischer Gestatung kann das auch
trapezähnlich bzw. rechteckig ausschauen. Die Entladung sollte dann dazu
führen, dass sich das Rechteck/Trapez jeweils zu 0V hin entlädt (wenn
man die Zeitkonstante zu klein realisiert hat).
Vielleicht ist ja auch deine Beobachtung eines Rechtecks am
Verstärkerausgang ein Artefakt, und du siehst nur, wie der AD520 einen
50Hz-Brumm verstärkt und dabei in Sättigung geht - schwer zu beurteilen,
wenn die genauen Messergebnisse nicht für die Öffentlichkeit zugänglich
sind.
Rolf schrieb:> Wieso kann man Signale anzeigen lassen, obwohl die> Masse des Tastkopfes nicht angeschlossen ist?
Wenn es eine andere Verbindung der Massen von Oszi und Quelle gibt, dann
geht es im Prinzip auch ohne die Masseclips (nur ist die Messqualität
dann oft schlecht).
Wenn es keine DC-Verbindung zwischen Oszi-Masse und Quellenmasse gibt,
dann gibt es zumindest doch immer eine gewisse Streukapazität zwischen
den beiden. Hohe Frequenzanteile des Signals kann man damit erkennen,
ein DC-Signal kann man damit nicht untersuchen.
Achim S. schrieb:> Was ist denn bitte aufwändig daran, den Ref-Pin an Masse anzuschließen?> Du teilst dem Verstärker mit, auf welches Potential er sein> Ausgangssignal beziehen soll. Irgendwoher muss der Verstärker ja> schließlich erfahren, welches Bezugspotential du dir wünschst.
Klar. Ich meinte nur in Bezug auf einen normalen OPV wie den TL072, den
ich auch verwende. Der besitzt keinen REF-Anschluss und für ihn ist
klar, dass das Bezugspotential die Masse der symmetrischen
Spannungsversorgung ist, sowohl für Ein- also auch für Ausgangssignale.
Habe jetzt eine Brücke eingefügt zwischen dem REF-Anschluss und dem
Bezugspotential der symmetrischen Versorgungsspannung. Im Messbereich
bis 40V DC meines Voltmeters wird jetzt -0.01V angezeigt.
Dieser Rest ist wohl Offsetspannung, oder?
Aber warum ein Minus-Zeichen? Ich messe doch korrekt gegen
Bezugspotential.
> Ich würde bei einer normal gebauten Feldmühle am ehesten etwas> dreieckförmiges erwarten (weil die Überdeckung der Platten ja nicht> schlagartig geschieht). Je nach geometrischer Gestatung kann das auch> trapezähnlich bzw. rechteckig ausschauen. Die Entladung sollte dann dazu> führen, dass sich das Rechteck/Trapez jeweils zu 0V hin entlädt (wenn> man die Zeitkonstante zu klein realisiert hat).
Stimmt. Also bestimmt die Zeitkonstante die Flankensteilheit?
> Vielleicht ist ja auch deine Beobachtung eines Rechtecks am> Verstärkerausgang ein Artefakt, und du siehst nur, wie der AD520 einen> 50Hz-Brumm verstärkt und dabei in Sättigung geht - schwer zu beurteilen,> wenn die genauen Messergebnisse nicht für die Öffentlichkeit zugänglich> sind.
Zuerst hatte ich ihn in Sättigung und da waren in der Tat saubere
Rechtecke, weil ich den Gain-Widerstand zu hoch angesetzt hatte. Habe
den dann für eine Verstärkung von 50,4 ersetzt.
50Hz-Netzbrummen sollen aber doch gerade durch die hohe
Gleichtaktunterdrückung gefiltert werden.
Gruß
Rolf
Die 50 Hz Unterdrückung durch den INA ist nicht wirklich hoch. Das
externe Wechselfeld wird wie ein Gleichfeld mit moduliert. D.h. man
bekommt die 50 Hz +- Modulaktionsfrequenz. Nur die 50 Hz selber (ohne
Modulation) sollten eher schwach ausgeprägt sein - sofern da keine
Einkopplung auf anderen Wegen passiert.
Eine Rauschfilterung, so wie im Titel nachgefragt macht der INA nämlich
nicht. Die Hauptsächliche Filterung bei der Feldmühle macht das Tiefpass
Filter hinter dem Synchrongleichrichter.
Lurchi schrieb:> Die 50 Hz Unterdrückung durch den INA ist nicht wirklich hoch. Das> externe Wechselfeld wird wie ein Gleichfeld mit moduliert. D.h. man> bekommt die 50 Hz +- Modulaktionsfrequenz. Nur die 50 Hz selber (ohne> Modulation) sollten eher schwach ausgeprägt sein - sofern da keine> Einkopplung auf anderen Wegen passiert.
Hallo Lurchi.
Danke. Ok, warum sehe ich die Modulation der 50Hz nur in der FFT nicht
im Signalverlauf? Muss ich dazu die Drehzahl sehr hoch setzen, sodass
ich sie in der Hüllkurve des Rechtecksignals erkennen kann.
Ich hatte weiter oben eine Abweichung der Rohsignale der Messwiderstände
von der Rechteckform am Ausgang des AD620 aufgezeigt.
Würdest Du dem zustimmen, dass man die Signale kapazitiv belastet, wenn
man sie direkt an die Tastköpfe des Oszilloskops anschließt? Und daher
dieser Sinus- bzw. exponentielle Verlauf?
Welche Messmethode würdest Du mir empfehlen, um die Rohsignale an den
Messwiderständen darzustellen?
Gruß
Rolf
Der Tastkopf mit 1 M Eingangswiderstand hat normalerweise auch eine
deutliche Kapazität. Irgend was im Bereich 100-200 pF wären das keine
Überraschung. Das gibt mit 1 MOhm eine Zeitkonstante im 100-200 µs
Bereich. Das dürfte ausreichen, um die Signalform schon etwas zu
verfälschen, bei hoher Drehzahl bis hin zum Dreieck.
Weniger stören würde man das Signal mit einer kleineren Kapazität, also
etwa einem 1:10 Tastkopf und dann trotzdem noch 1 M nach Masse. Auch
einfach ein 100 K Widerstand nach Masse würde wieder die Rechteckform
herstellen, das Signal aber auch 1/10 reduzieren. Der Verstärker der
später in der Feldmühle genutzt wird sollte auch einen kleine
Eingangskapazität haben. Da darf dann der Widerstand ggf. auch größer
als 1 M werden.
Ob man die 50 Hz direkt sieht hängt von der Stärke des 50 Hz Feldes im
Vergleich zum DC Feld ab. Bei viel 50 Hz Feld und wenig DC sollte man
auch direkt die 50 Hz sehen. Die Drehzahl des Flügels hat nur einen
Einfluss auf die Form des Signals: bei sehr langsamer Drehzahl halt 50
Hz mit Amplitudenmodulation bis zur Vorzeichenumkehr. Bei einer Drehzahl
im 1500 U/min Bereich hat man auch eine niederfrequenten Anteil zusammen
mit 100 Hz.
Die wirkliche Hüllkurve beim Rechteck würde man erst bei wirklich hoher
Drehzahl sehen. Oft hat man vergleichbare Frequenzen und entsprechend
eine mehr komisch aussehende Wellenform.
Um das wirklich zu sehen müsste man ggf. mal eine Elektrode über die
Feldmühle legen und dort 50 Hz (z.B. 12 VAC ) anlegen.
Klasse, danke für den zusätzlichen Hinweis mit dem Kondensator am
Eingang.
Eine Sache noch zu dem REF-Anschluss des AD620:
Habe jetzt eine Brücke eingefügt zwischen dem REF-Anschluss und dem
Bezugspotential der symmetrischen 9V-Versorgungsspannung. Im Messbereich
bis 40V DC meines Voltmeters wird jetzt -0.01V angezeigt.
Dieser Rest ist wohl Ausgangs-Offsetspannung, oder?
Aber warum ein Minus-Zeichen? Ich messe doch korrekt gegen
Bezugspotential. "Schwarz" des Voltmeters auf Plus-Miuns-Anschluss der
symmetrischen Versorgungsspannung, "rot" an den Ausgang des AD620. Die
Eingänge des AD620 sind dabei unbelastet und nur durch die
1MOhm-Messwiderstände mit dem Bezugspotential der symmetrischen
Versorgungsspannung verbunden.
Als Gleichrichter verwende ich, wie schon besprochen, einen
Vollweg-Präzisionsgleichrichter mit zwei Dioden. Als Dioden verwende ich
BAT48 Shottky-Dioden. Die Schwellenspannung ist gering bei diesen
Dioden. Was würdest Du mir für Dioden empfehlen?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Ich meinte nur in Bezug auf einen normalen OPV wie den TL072, den> ich auch verwende. Der besitzt keinen REF-Anschluss und für ihn ist> klar,
In den meisten Schaltungen besitzt auch jeder normale OPV einen
Ref-Anschluss. Der "Ref-Anschluss des TL072" ist z.B. bei einer
nichtinvertierenden Verstärkerschaltung das Ende eines Widerstands (der
Widerstand, mit dem man die Rückkopplung runterteilt). Ohne den wüsste
der normale OPV auch nicht, mit Bezug auf was er verstärken soll.
Und weil beim AD620 die Widerstände schon fertig mit eingebaut sind,
muss man halt die Masse ans IC legen.
Rolf schrieb:> Im Messbereich> bis 40V DC meines Voltmeters wird jetzt -0.01V angezeigt.> Dieser Rest ist wohl Offsetspannung, oder?
(Offsetspannung mal Verstärkung) plus (Eingangsstrom mal Quellwiderstand
mal Verstärkung) plus (Messfehler vom Voltmeter).
Rolf schrieb:> Aber warum ein Minus-Zeichen?
Warum nicht? Wer sagt, dass die Fehlergrößen alle positiv sein müssen?
Moin Lurchi.
Eine für Dich wahrscheinlich sehr simple Frage, aber:
kann ich mit einer aus zwei 9V-Blockbatterien symmetrisch aufgebauten
Spannungsversorgung mehrere Operationsverstärker gleichzeitig speisen,
indem ich sie parallel an die symmetrische Versorgung schalte?
Der AD620 soll gleichzeitig mit 2 weiteren Operationsverstärkern des
Präzisionsgleichrichters und einem OPV als Integrierer aus der
symmetrischen Batteriespannungsversorgung gespeist werden.
Gruß
Rolf
Natürlich kann man weitere OPs aus den +-9 V speisen. Allerdings hat man
bei +-9 V in der Regel schon eine recht hohe Leistung für den
Batteriebetrieb. Man sollte also wenigstens sparsame OPs wählen.
Normal würde man so eine Schaltung eher für eine 4-6 V Versorgung oder
vielleicht noch 1 mal 9 V auslegen. Das liegt auch daran, das die
günstigen CMOS Schalter (z.B. 4066) für eine Synchrongleichrichtung eher
12 V oder weniger mögen. Der Motor dürfte aber ggf. sowieso ein
wesentlicher Teil des Stromverbrauchs sein.
Alles klar, danke.
Ein paar Kleinigkeiten noch zum Gleichrichten.
Also ich will erst einmal, wie schon besprochen, einen (ungesteuerten)
Vollweg-Präzisionsgleichrichter mit zwei OPV und zwei Dioden
ausprobieren.
1. Auf dem TL072 sind zwei OPVs integriert. Würdest Du die beide
zusammen nutzen oder zwei TL072 separat zusammenschalten, wobei der
jeweils unbenutzte OPV als Spannungsfolger mit dem nichtinvertierenden
Eingang auf Masse (so sollte man bekanntlich die unbenutzten OPVs
verschalten) gelegt wird?
2. Ich verwende für die Gleichrichtung zwei Shottky-Dioden (BAT48). Sind
die geeignet für diesen Anwendungsfall?
3. Würdest Du für die Glättung nach dem Gleichrichter eher einen
Integrierer (Tiefpass) aus OPV und Kondensator verwenden oder den
Tiefpass aus Widerstand und Kondensator zusammensetzen?
Gruß
Rolf
Natürlich kann man beide Hälften des TL072 nutzen. Der TL072 braucht
auch recht viel Strom - die sparsamere (langsamer und mehr Rauschen)
Version TL062 sollte auch ausreichen.
Bei Batteriebetrieb sollte man unbenutzte OPs gar nicht erst einbauen.
Bei sehr sparsamen Typen wie etwa TS27L2 oder MCP6044 könnte man das
ggf. gerade noch machen, aber nicht bei einen Stromfresser wie dem
TL072. Was man sonst mit einem überzähligen OP macht, hängt auch vom
Type ab. Der Impedanzwandler für Masse ist eine Möglichkeit.
Die BAT48 sollten als Dioden gehen, es sollten aber auch einfache 1N4148
ausreichen.
Beim Filter hinter dem Gleichrichter wäre die aktive Version mit OP ggf.
schon etwas besser, aber der einfache RC Filter sollte auch ausreichen.
Die meisten LCD Voltmeter mitteln sowieso, wirken also auch schon als
Filter.
Moin Lurchi.
Die Signalform des influenzierten Stromes ist mir noch nicht so
einleuchtend.
In folgendem Link wird der Strom, hervorgerufen durch die influenzierte
Ladung, durch Anwendung des Gauß'schen Gesetzes berechnet:
https://ap.physik.uni-konstanz.de/PP/PP2013/Bericht-Elektrofeldmeter.pdf
Die Rechnung ist gut verständlich und nachvollziehbar und ergibt in der
Tat einen rechteckförmigen Stromverlauf, dessen Form sich auch im
Experiment bestätigt.
Aber den Gauß'schen Satz mittels der "Gauß'schen Schachtel" anzuwenden,
gilt strenggenommen nur bei unendlich ausgedehnten (Mess-)Platten.
Wo schlägt sich dieser "Fehler" bzw. die Endlichkeit der Messplatten
nieder?
Wie kann man die Endlichkeit in der Rechnung berücksichtigen?
Wäre ein Modell dieser Kondensatoranordnung aus Messplatte und
Gegenplatte ein Kondensator, dessen Kapazität ständig (durch die größer
werdende nicht abgedeckte Fläche) vergrößert wird, wobei die Spannung
gleichbleibt, da sich der Plattenabstand im elektrostatischen Feld nicht
ändert?
Eigentlich müsste der Strom aber dann dreieckig verlaufen.
Das ist mir nicht so ganz klar.
Gruß
Rolf
Moin Lurchi,
der Gleichrichter funktioniert nicht richtig. Muss zwischen dem Ausgang
des AD620 und dem Eingang des Gleichrichters (invertierender Verstärker)
noch ein Impedanzwandler?
Ich würde sagen nein, weil der Ausgang des AD620 niederohmig ist.
Gruß
Rolf
Danke.
Der Gelichrichter funktioniert jetzt. Hatte den nichtinvertierenden
Eingang nicht auf Masse.
Ich habe eine Oszilloskop-Aufnahme gepostet. Warum sind die Rechtecke
abwechselnd kleiner?
Würde ein Offsetabgleich jeder einzelnen Stufe noch etwas bringen?
Gruß
Rolf
Die Unterschiedlich Höhe ist ein Offset. Neben der Offsetspannung der
Verstärker kommt da noch ein Teil vom Bias Strom mal Widerstand am
Eingang. Man muss nicht jede Stufe einzeln abgleichen. Wenn man die
Verstärkung nicht umschaltet reicht auch ein Abgleich - aber besser
nicht über den Nullpunktabgleich an einem BJT basierten OP, der ist nur
für den Offset des OPs.
Vielen Dank.
Zum Integrierer bzw. Tiefpass mit OPV:
Welche Größe sollte der Kondensator haben?
Ich habe einen Keramikkondensator mit der Bezeichnung 105. Würde der
sich eignen?
Gruß
Rolf
Bei der Tiefpassfilterung kommt es sehr auf das Anzeigeinstrument an.
Die 50 Hz und so wie es aussieht eine etwa 80 Hz Modulation sollte man
wenigstens überbrücken. D.h. eine Zeitkonstante im Bereich 10 ms -100 ms
wäre vermutlich passend für eine direkte Anzeige. Die Anzeige sorgt ggf.
für zusätzliche Filterung.
Die 105 auf dem Kondensator stehen für 10 mal 10 hoch 5 pf, also 1 µF.
Das wäre schon eine brauchbare Größe mit einem 10 K bis 100 K
Widerstand. Die Keramischen dieser Größe sind zwar etwas piezoelektrisch
- das dürfte aber hier nicht so schlimm sein.
Moin Lurchi,
ich verwende einen 100K Widerstand zusammen mit OPV und
Keramikkondensator als Integrierer verschaltet.
Er glättet aber überhaupt nichts. Es erscheint nur ein breiter Sinus.
Ich habe auch 10K ausprobiert. Keine große Änderung.
Woran könnte es liegen?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> ich verwende einen 100K Widerstand zusammen mit OPV und> Keramikkondensator als Integrierer verschaltet.
Kannst du mal die tatsächliche Schaltung zeigen?
Wenn es wirklich ein reiner Integrierer sein sollte, dann muss der (mit
dem gleichgerichteten Signal am Eingang) mit dem Ausgang gegen die
positive Versorgungsspannung laufen. Eine Gleichspannung aufintegriert
geht gegen unendlich, aber so weit kommt der OPV-Ausgang nicht sondern
hält kurz vor der Versorgungsspannung an. Dann siehst du evtl. den
Ripple der positiven Versorgung als "Sinus" durchschlagen.
Danke Achim.
Als Integrierer verwende ich exakt diese Schaltung hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#/media/File:Integrating_Amplifier.svg
Also Operationsverstärker kommt ein TL072 zum Einsatz, der Widerstand
beträgt 100 kOhm. Gespeist wird der Integrierer mit dem gelben
Betragssignal des AD620-Ausgangs im obigen Screenshot.
Kann der Integrierer eine "gerade" Gleichspannungslinie erzeugen oder
wird es bei Rechteckspeisung eine Dreiecksspannung?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Kann der Integrierer eine "gerade" Gleichspannungslinie erzeugen oder> wird es bei Rechteckspeisung eine Dreiecksspannung?
Weder noch. Da dein Eingang einen Gleichanteil hat (wie sollte es hinter
einem Gleichrichter auch ander sein) wird der Integrierer diesen
Gleichanteil aufintegrieren und mit seinem Ausgang gegen die obere
Versorgung laufen. Steht sinngemäß auch so in dem Wiki-Artikel, dessen
Schaltbild du verlinkt hast.
Rolf schrieb:> Wie bekomme ich den Gleichanteil des Ausgangssignales des AD620> herausgefiltert?
Was meinst du mit herausgefiltert? Dass der Gleichanteil verschwindet?
Das wäre schlecht, denn der Gleichanteil ist grade das Signal, das dich
interessiert.
Oder meinst du mit herausgefiltert, dass nur der Gleichanteil übrig
bleibt? Das erreichst du mit einem entsprechend dimensionierten Tiefpass
(aber nicht mit deinem Integrator).
Danke.
Ich meinte natürlich den Gleichanteil, der im Ausgangssignal des AD620
enthalten ist. Dieser interessiert.
Warum verwenden dann einige Feldmühlen einen Integrator, entweder
nachgeschaltet am gesteuerten oder ungesteuerten Gleichrichterausgang?
Mir ist auch der Unterschied zwischen passivem Tiefpass und Integrierer
nicht klar.
Gru
Rolf
Rolf schrieb:> Ich meinte natürlich den Gleichanteil, der im Ausgangssignal des AD620> enthalten ist. Dieser interessiert.
Nein: Am Ausgang des AD620 interessiert nur das Rechteck (also der
Wechelspannungsanteil einer bestimmten Frequenz und Phasenlage). Der
Gleichanteil an dieser Stelle ist ein Dreckeffekt. Aber hinter dem
Gleichrichter wird aus dem (Wechselspannungs-)Rechteck dann ein
pulsierendes Gleichsignal, dessen Gleichanteil interessiert.
Rolf schrieb:> Warum verwenden dann einige Feldmühlen einen Integrator, entweder> nachgeschaltet am gesteuerten oder ungesteuerten Gleichrichterausgang?
Zeig mal ein konkretes Beispiel. Dann lässt sich auch konkret sagen,
warum etwas funktioniert (oder nicht funktioniert). Wenn du nur auf das
Schlagwort "Integrierer" reagierst fällt dir evtl. gar nicht auf, dass
damit etwas anderes gemeint ist als mit der Schaltung, die du aufgebaut
hast.
Rolf schrieb:> Mir ist auch der Unterschied zwischen passivem Tiefpass und Integrierer> nicht klar.
Egal ob passiver Tiefpass oder aktiver Tiefpass oder Integrierer: du
solltest imho erst kapieren, was so grundlegende Schaltungen bedeuten
und wie sie funktionieren, ehe du sie fröhlich verbaust.
> Nein: Am Ausgang des AD620 interessiert nur das Rechteck (also der> Wechelspannungsanteil einer bestimmten Frequenz und Phasenlage). Der> Gleichanteil an dieser Stelle ist ein Dreckeffekt. Aber hinter dem> Gleichrichter wird aus dem (Wechselspannungs-)Rechteck dann ein> pulsierendes Gleichsignal, dessen Gleichanteil interessiert.
Sorry, sorry. Habe mich total verschrieben. Ganz klar, ich meinte
natürlich den Gleichanteil der im Ausgangssignal des Gleichrichters (in
meinem Fall ein ungesteuerter Vollweg-Präzisionsgleichrichter) enthalten
ist.
> Zeig mal ein konkretes Beispiel. Dann lässt sich auch konkret sagen,> warum etwas funktioniert (oder nicht funktioniert). Wenn du nur auf das> Schlagwort "Integrierer" reagierst fällt dir evtl. gar nicht auf, dass> damit etwas anderes gemeint ist als mit der Schaltung, die du aufgebaut> hast.
Dieses Projekt (arbeiten auch mit ungesteuertem Gleichrichter):
https://ap.physik.uni-konstanz.de/PP/PP2013/Bericht-Elektrofeldmeter.pdf
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Dieses Projekt (arbeiten auch mit ungesteuertem Gleichrichter):
Ja. Aber das, was die mit "Integrierer" bezeichnen ist etwas anderes als
das, was du aufgebaut hast. Schau dir einfach nur mal deren Schaltung
an.
Deswegen reicht es eben nicht, nur auf das Stichwort zu achten, sondern
man muss wissen (oder rausfinden), was konkret damit gemeint ist.
Deswegen habe ich vor zwei Stunden auch nachgefragt, wie dein
Integrierer konkret aussieht.
> Ja. Aber das, was die mit "Integrierer" bezeichnen ist etwas anderes als> das, was du aufgebaut hast. Schau dir einfach nur mal deren Schaltung> an.>> Deswegen reicht es eben nicht, nur auf das Stichwort zu achten, sondern> man muss wissen (oder rausfinden), was konkret damit gemeint ist.> Deswegen habe ich vor zwei Stunden auch nachgefragt, wie dein> Integrierer konkret aussieht.
Danke, sehr wichtig. Das ist mir auch schon ein Paar mal so ergangen.
Man kann in vielen Schaltungen die einzelnen Komponenten nicht immer
auch in ihrer Funktion isoliert btrachten. Viele Funktionen, die sie
alleine nicht besitzen, bekommen sie erst im Zusammenspiel mit den
übrigen Komponenten.
Das heißt, in Verbindung mit dem nachgeschalteten Teil (schaltbarer
Verstärker) ergibt sich eine Gleichanteil-Gewinnung?
An der Schaltung ist mir aber nicht klar, wie sie verhindern, dass der
Integrierer bis zu seiner Versorgungsspannung aufsummiert. Was Du ja
auch weiter oben angesprochen hast.
Zu meiner Schaltung:
Ich habe jetzt an den Ausgang des Vollweg-Präzisionsgleichrichters
einfach einen Integrierer angeschlossen. Der Integrierer hat die Form
wie oben verlinkt mit nur einem Widerstand von 100 KOhm und der
Keramikkondensator besitzt eine Kapazität von 1µF.
Gruß
Rolf
Wie könnte ich den Mittelwert/Gleichanteil des Ausgangssignals des
Gleichrichters relativ gut gewinnen? Wäre ein passiver Tiefpass in
diesem Falle besser geeignet?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Der Integrierer hat die Form> wie oben verlinkt mit nur einem Widerstand von 100 KOhm und der> Keramikkondensator besitzt eine Kapazität von 1µF.
"wie oben verlinkt" schön gesagt:
meinst du wie hier verlinkt
Rolf schrieb:> Als Integrierer verwende ich exakt diese Schaltung hier:> https://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#/media/File:Integrating_Amplifier.svg
oder wie hier verlinkt:
Rolf schrieb:> Dieses Projekt (arbeiten auch mit ungesteuertem Gleichrichter):> https://ap.physik.uni-konstanz.de/PP/PP2013/Bericht-Elektrofeldmeter.pdf
Wenn du bei der Diskussion ständige Missverständnisse vermeiden willst:
zeichne doch einfach mal eine Schaltskizze, dann muss man nicht immer
nachfragen, was tatsächlich gemeint ist. Außerdem muss man sich dann die
konkreten Bauteilwerte nicht in zig Beiträgen zusammensuchen, sondern
sieht alles auf einen Blick. Und man kann den Bauteilen Namen geben und
weiß dann sofort, wovon im Text die Rede ist. Siehe z.B. die angehängte
Skizze.
Rolf schrieb:> An der Schaltung ist mir aber nicht klar, wie sie verhindern, dass der> Integrierer bis zu seiner Versorgungsspannung aufsummiert.
Für die Gleichspannungsverstärkung kannst du dir einfach den Kondensator
wegdenken. (Weil ein Kondensator für beliebig kleine Frequenzen einen
beliebig großen Widerstand darstellt). Wenn du dir bei Schaltung A den
Kondensator wegdenkst, bleibt ein Komparator übrig. Die Eingangsspannung
wird "unendlich" verstärkt. Na ja, eigentlich nur mit der
Differenzverstärkung des OpAmp, aber das ist so gut wie unendlich. Das
Ausgangsignal müsste also unendlich groß werden, tatsächlich schlägt es
an der Versorgung an.
Wenn du dir in Schaltung B den Kondensator wegdenkst, dann bleibt ein
simpler Inverter übrig: die Verstärkung ist -1, es gibt keinen Grund,
warum die Ausgangsspannung bis zur Versorgung hochlaufen soll.
Bei richtig hohen Frequenzen ist der Blindwiderstand des Kondensators
viel kleiner als 100kOhm. Dann kannst du dir in Schaltung B den
Widerstand R3 wegdenken (weil bei der Parallelschaltung der Kondensator
mit dem viel kleineren Widerstand den Stromfluss übernimmt). Für richtig
hohe Frequenzen verhalten sich Schaltung A und B also gleich.
Die Grenze zwischen beiden unterschiedlichen Verhalten ist grade die
Grenzfrequenz des Verstärkers: da ist der Blindwiderstand des
Kondensators grade genau so groß ist wie der Wirkwiderstand von R3,
beide wirken sich gleich stark auf das Verstärkerverhalten aus.
Rolf schrieb:> Wie könnte ich den Mittelwert/Gleichanteil des Ausgangssignals des> Gleichrichters relativ gut gewinnen?
z.B. mit Schaltung B
Vielen Dank für Deine Mühe, Achim.
Gibt es auch eine Schaltung wie B, die nichtinvertierend ist, bei der
also der Gleichrichtwert positiv und qualitativ gut ist?
Die Sache mit der Dimensionierung: Ich entscheide mich für Schaltung B.
Wie bemesse ich die Größe der Widerstände und des Kondensators richtig?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Wie bemesse ich die Größe der Widerstände und des Kondensators richtig?
Das Widerstandsverhältnis wählst du so, dass die passende Verstärkung
des Gleichanteils rauskommt. Wenn Faktor 1 für dich ok ist (weil der
AD620 schon die wesentliche Verstärkung macht), dann eben beide
Widerstände gleich groß.
Bezüglich des Absolutwerts der Widerstände achtest du darauf, dass sie
- nicht zu klein sind (nicht wesentlich kleiner als 1k, um die
Verstärker nicht zu sehr zu belasten)
- nicht zu groß sind (nicht ohne Not wesentlich größer als ~500k, damit
irgendwelche Schmutzeinflüsse sich nicht zu stark bemerkbar machen)
Den Kondensator wählst du so, dass die passende Grenzfrequenz rauskommt.
Die hängt davon ab, wie stark du die Welligkeit unterdrücken willst und
wie lange du auf das Einschwingen des Signals warten willst.
Bei diesem einfachen Tiefpass erster Ordnung fällt die Verstärkung
oberhalb der Grenzfrequenz mit 20dB/Dekade ab. (d.h. wenn die Frequenz
einen Faktor 10 größer wird, wird die Verstärkung einen Faktor 10
kleiner).
Wenn du willst, dass die Welligkeit deines Signals einen Faktor 100
weniger verstärkt wird als der Gleichanteil, muss die Grenzfrequenz des
Verstärkers also einen Faktor 100 kleiner sein als die Grundfrequenz des
gleichgerichteten AC-Signals (d.h. die doppelte Frequenz des Rechtecks).
Aus deiner Wahl der Grenzfrequenz ergibt sich C, weil R ja schon zuvor
festgelegt wurde. Wenn der resultierende Wert für C zu unhandlich wird,
dann gehst du noch mal an den ersten Teil der Dimensionierung und wählst
die Absolutwerte der Widerstände entsprechend anders.
Rolf schrieb:> Gibt es auch eine Schaltung wie B, die nichtinvertierend ist, bei der> also der Gleichrichtwert positiv und qualitativ gut ist?
Mit aktiven Filtern höherer Ordnung ließe sich die Unterdrückung der
Welligkeit verbessern bzw. die Wartezeit aufs Einschwingen verkürzen.
Aber das ist ein eigenes Kapitel für später, versuch lieber erst mal die
Grundschaltungen richtig zu verstehen.
Achim S. schrieb:> Den Kondensator wählst du so, dass die passende Grenzfrequenz rauskommt.> Die hängt davon ab, wie stark du die Welligkeit unterdrücken willst und> wie lange du auf das Einschwingen des Signals warten willst.
Klasse Erklärung. Vielen Dank für Deine Unterstützung.
Ich verstehe. Das Signal am Ausgang des Gleichrichters, die
"hochgeklappten" Rechtecke, sind eine Überlagerung aus dem Gleichanteil
und einer (unendlichen) Anzahl an "Sinussen" unterschiedlicher Frequenz,
die Welligkeit quasi, die "auf dem Gleichanteil liegt".
Ich versuche diese zusätzlichen Frequenzen wegzudämpfen, ok.
Klar, der Gleichanteil kann nicht über den Kondensator des Tiefpasses,
also wird er invertierend verstärkt (oder bei -1 nur invertiert).
Wieso habe ich nur einen Sinus gesehen bzw. auch, glaube ich, irgendwas
dreieckförmiges als ich nur den Integrierer verwendete?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Wieso habe ich nur einen Sinus gesehen bzw. auch, glaube ich, irgendwas> dreieckförmiges als ich nur den Integrierer verwendete?
Wie schon geschrieben: vielleicht siehst du den Ripple der Versorgung
auf dem Ausgangssignal (das an der Versorgung festhängt). Mit welchen
Quellen hast du die Schaltung versorgt?
Und: wenn du ein Messergebnis erklärt haben willst, dann wäre es
geschickt, das Messergebnis auch zu zeigen (Screenshot vom Oszi).
Moin Achim.
Es funktioniert nicht mit der Schaltung B.
Man erkennt deutlich, dass er das Eingangssignal (unten) invertiert.
Ist die Grenzfrequenz zu hoch, sodass der Kondensator (33pF) nicht
wirkt?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Ist die Grenzfrequenz zu hoch, sodass der Kondensator (33pF) nicht> wirkt?
Kommt darauf an: wie groß ist der Widerstand?
Falls es 100kOhm sein sollten, dann ist die Grenzfrequenz 48kHz. Wenn
dein gepulstes Signal eine niedrigere Frequenz hat als die 48kHz, dann
wird davon natürlich nix gefiltert.
Noch ein Hinweis: mach vom dem Oszi möglichst kein Foto sondern einen
Screenshot ("Ausdrucken" in png-Datei auf USB-Stick). Das sieht nicht
nur besser aus, sondern man erkennt dann meist auch zusätzlich Info
(z.B. mit welcher Zeitablenkung du gearbeitet hast, welche Frequenz dein
Signal hat, ....)
Ich habe jetzt einen 1 myF genommen. Jetzt ist es besser, wobei ein
gewisser ripple übrig bleibt.
Könnte ich auch in der FFT sehen, welche Frequenzen ich herausfiltern
bzw. wegdämpfen müsste? Die FFT des gleichgerichteten Signals.
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Könnte ich auch in der FFT sehen, welche Frequenzen ich herausfiltern> bzw. wegdämpfen müsste? Die FFT des gleichgerichteten Signals.
Kannst du machen. Einfacher und naheliegender wäre aber, auf der
Zeitachse des Oszibildes abzulesen, wie die (Grund)-Frequenz des
gleichgerichteten Signals ist. Alle Harmonischen davon sind entsprechend
höherfrequent und werden noch besser weggefiltert.
Wenn du die Grenzfrequenz dieses einfachen Filters immer weiter nach
unten drehst, wird aber auch die Einstellzeit des Signals immer
langsamer werden.
Was willst du denn mit dem Ausgangssignal machen, dass es so völlig
"glatt" werden muss? Mit einem Multimeter messen? Dann kannst du das
Multimeter die Mittelungsarbeit machen lassen (DC-Messbereich).
Oder mit einem ADC digitalisieren? Dann nimm eine Reihe von
ADC-Ergebnissen auf und bilde rechnerisch den Mittelwert darüber. Wenn
du die Messperiode, über die du mittelst, grade gleich lang wählst wie
die Periode des Ripples, dann fällt der Ripple durch die
Mittelwertbildung völlig raus.
Danke Achim.
Ich habe die Dauer eines Rechtecks zu 5,8 ms (Periodendauer) abgelesen.
Die Freuenz ergibt sich daruaus dementsprechend zu 172,4 Hz.
Die Grenzfrequenz ist also 172,4Hz?
Könntest Du mir noch zeigen, wie ich daraus die Größe des Kondensators
berechnen kann.
Diese Ausgangsspannung soll von einem hochohmigen DC-Anzeigeinstrument
(Digitalanzeige) aufgenommen werden. Das Anzeigegerät wird über ein
10Meter Koaxialkabel an die Feldmühle angeschlossen.
Im Grunde genommen will ich mit der Feldmühle das elektrostatische Feld
eines Hochspannungsmessteilers (DC) vermessen und eine proportionlae
Spannung im Bereich von 0 bis 10 V durch die Feldmühle erzeugen. Von der
Feldmühlenausgangsspannung kann ich dann durch einen bestimmten Faktor
auf die Spannung am Schirm des Teilers schließen.
Momentan will ich mit der Schaltung überprüfen, ob ein ungesteuerter
Gleichrichter für diese Messung genügend Genauigkeit bietet.
Standard-Feldmühlen verwenden ja das Lock-In-Prinzip.
Gruß
Rolf
Die Grenzfrequenz des Filters ist immer ein Kompromiss aus Unterdrückung
von höherfrequenten Störungen und der zum Einschwingen nötigen Zeit. Zum
Einschwingen sollte man beim Filter 1. Ordnung etwa 5 Zeitkonstanten
warten. D.h wenn man eine Wartezeit von 1 Sekunde akzeptiert (viel
schneller kann man eine Digitalanzeige kaum lesen), darf die
Zeitkonstante also bis etwa 0.2 s betragen. Das entspricht einer
Grenzfrequenz von ca. 1 Hz.
Die Grenzfrequenz sollte schon etwas niedriger als die Störfrequenz
sein. Um eine 10 fache Reduktion zu erhalten, etwa bei 1/10 der
Frequenz. In diesem Fall hat man da einiges an Spielraum die
Grenzfrequenz zu wählen. Die meisten Digitalanzeigen mitteln auch schon
und können kleinere Schwankungen im Signal vertragen.
Wenn die Anzeige hochohmig ist, dürfte das Filter auch Passiv sein.
Danke Lurchi,
also wäre ein Keramikkondensator mit 33 mykroFarad geeignet, um das
restliche Ripple zu unterdrücken?
Eine andere Sache noch:
Wenn ich die Drehzahl stark erhöhe, dann klappen die Rechtecke am
Ausgang des Gleichrichters (nicht Tiefpass) nach untern, Zwischen den
Rechtecken entsteht eine Art Sinus. Ist der Gleichrichter aus einem Opv
(Einweggleichrichter) und einem nachgeschalteten Addierer irgendwie
instabil?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Die Freuenz ergibt sich daruaus dementsprechend zu 172,4 Hz.> Die Grenzfrequenz ist also 172,4Hz?
Nein, das wurde oben schon erklärt und jetzt von Lurchi nochmal.
Rolf schrieb:> Könntest Du mir noch zeigen, wie ich daraus die Größe des Kondensators> berechnen kann.
Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass und suche dort bei
"Tiefpass erster Ordnung" nach "die Grenzfrequenz beträgt"
Rolf schrieb:> Diese Ausgangsspannung soll von einem hochohmigen DC-Anzeigeinstrument> (Digitalanzeige) aufgenommen werden.
Welches DC Anzeigeinstrument? Wenn es wirklich im DC-Messbereich
arbeitet, dann kannst du die ganze Filterei ruhig dem Messgerät
überlassen.
Rolf schrieb:> Ist der Gleichrichter aus einem Opv> (Einweggleichrichter) und einem nachgeschalteten Addierer irgendwie> instabil?
Das ist doch jetzt ein Witz, oder? Du hast noch nicht einen einzigen
konkreten Schaltplan von dir gezeigt (immer nur irgendwelche "ähnlichen"
Schnipsel aus anderen Quellen verlinkt), aber du erwartest ein
Beurteilung, welche Probleme deine Schaltung haben könnte?
Rolf schrieb:> Das Anzeigegerät wird über ein> 10Meter Koaxialkabel an die Feldmühle angeschlossen.
Das sind also in der Größenordnung 1nF Lastkapazität am Ausgang deines
letzten OPVs. Das ist ggf. großer Mist, und aus keinem deiner bisherigen
Beiträge hatte man drauf kommen können, dass du so eine Sollbruchstelle
in deiner Schaltung eingebaut hast. Sehr viele OPV nehmen so etwas übel
und reagieren ggf. mit Schwingen darauf.
Wenn du willst, dass deine Schaltung funktioniert, dann zeig uns halt
deine Schaltung! (und nicht irgendetwas ähnliches, dass du im Internet
gefunden hast)
Rolf schrieb:> Momentan will ich mit der Schaltung überprüfen, ob ein ungesteuerter> Gleichrichter für diese Messung genügend Genauigkeit bietet.> Standard-Feldmühlen verwenden ja das Lock-In-Prinzip.
Und wie genau muss es denn werden, damit es "genügend Genauigkeit"
bietet? Das Lock-in-Prinzip ist aus sehr guten Gründen der Standard für
diese Art Messungen.
Achim S. schrieb:> Das ist doch jetzt ein Witz, oder? Du hast noch nicht einen einzigen> konkreten Schaltplan von dir gezeigt (immer nur irgendwelche "ähnlichen"> Schnipsel aus anderen Quellen verlinkt), aber du erwartest ein> Beurteilung, welche Probleme deine Schaltung haben könnte?
Sorry Achim, hast natürlich recht. Werde meinen Schaltplan posten.
Ich habe jetzt einen 33 mykroFarad Kondensator verwendet. Jetzt
erscheint eine relativ saubere Linie. Allerdings ist es ein bipolarer
Tonfrequenz-Kondensator. Keramikkondesatoren gibt es in der
Größenordnung nicht.
Ich verstehe die Ausführungen von Lurchi nicht. Ich habe einen
Gleichanteil und ich habe ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz. Ich
verstehe nicht, was jetzt die Grenzfrequenz ist. Meiner Meinung nach ist
es die erste Harmonische im gleichgerichteten Signal.
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Ich verstehe die Ausführungen von Lurchi nicht. Ich habe einen> Gleichanteil und ich habe ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz. Ich> verstehe nicht, was jetzt die Grenzfrequenz ist. Meiner Meinung nach ist> es die erste Harmonische im gleichgerichteten Signal.
Nein: die erste Harmonische im Signal ist deine Signalfrequenz. Das
Verhältnis von Signalfrequenz zur Grenzfrequenz des Filters gibt dir an,
wie stark deine Signalfrequenz abgeschwächt wird. Nochmal die Erklärung
von oben:
Achim S. schrieb:> Bei diesem einfachen Tiefpass erster Ordnung fällt die Verstärkung> oberhalb der Grenzfrequenz mit 20dB/Dekade ab. (d.h. wenn die Frequenz> einen Faktor 10 größer wird, wird die Verstärkung einen Faktor 10> kleiner).>> Wenn du willst, dass die Welligkeit deines Signals einen Faktor 100> weniger verstärkt wird als der Gleichanteil, muss die Grenzfrequenz des> Verstärkers also einen Faktor 100 kleiner sein als die Grundfrequenz des> gleichgerichteten AC-Signals (d.h. die doppelte Frequenz des Rechtecks).
Danke.
Im Anhang habe ich den Schaltplan meiner gesamten Schaltung eingefügt.
Ich möchte einen Offsetabgleich meiner gesamten Schaltung durchführen.
Dazu habe ich die beiden Eingänge des AD620 auf Masse gelegt und das
Ausgangssignal meiner gesamten Schaltung gemessen. Ich konnte eine
Spannung von rund 80mV am Ausgang der gesamten Schaltung messsen.
Ist dieses Vorgehen korrekt, um die gesamte Offsetspannung zu bestimmen?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Im Anhang habe ich den Schaltplan meiner gesamten Schaltung eingefügt.
Danke
Dein aktueller Tiefpass hat eine Grenzfrequenz von 0,5Hz. Das liegt
einen Faktor ~350 unter der Frequenz deines Wechselanteils, damit wird
der Wechselanteil ungefähr um den Faktor 350 unterdrückt. Wie schon
geschrieben: wenn es dir nur auf die Anzeige eines DC-Messgeräts geht,
musst die Kurve nicht beliebig glatt sein: das Messgerät wird selbst
über die Kurve integrieren.
Rolf schrieb:> Ich möchte einen Offsetabgleich meiner gesamten Schaltung durchführen.
Der einfache Präzisionsgleichtrichter ist sehr empfindlich auf den
Offsetfehler der Stufen davor (weil er "beim Nulldrchgang der Spannung
umschaltet", und der Nulldurchgang wird durch den Offset verschoben).
Würdest du stattdessen einen Lock-In Ansatz verwenden, dann wäre der
Offset des AD620 weitgehend egal - weil der gesteuerte Gleichrichter
"immer im richtigen Moment umschaltet", nicht beim (verschobenen)
Nulldurchgang.
Rolf schrieb:> Dazu habe ich die beiden Eingänge des AD620 auf Masse gelegt und das> Ausgangssignal meiner gesamten Schaltung gemessen.
Schalte sie nicht auf Masse sondern schalte sie einfach zusammen. Durch
die verbauten 1M-Widerstände liegen die Eingang dann ja ungefähr auf
Masse, aber der Spannungsabfall des Eingangsoffsetstroms über die
1MOhm-Widerstände bleibt gleich und kann ebenfalls mit abgeglichen
werden. Wenn du dagegen die Eingänge für den Abgleich auf Masse
schaltest, geht dir der Einfluss des Eingangsoffsetstroms verloren.
Mit der Eingangsbeschaltung würde ich dann die Spannung am Ausgang des
AD620 (also vor dem Eingang des Präzisionsgleichrichters) auf Null
drehen. Das ist die kritischste Stelle (weil sie die Funktion des
Gleichrichters beeinflusst).
Wenn an der Stelle 0V anliegen und am Ausgang der Schaltung der Offset
immer noch zu groß sein sollte, würde ich zur Not am Addierer oder bei
OPV3 noch einen zusätzlichen Offsetabgleich einführen. Mit einem Lock-In
sollte in jedem Fall ein einzelner Offsetabgleich an der Ausgangsstufe
ausreichen (der jetzt dominierende Offset des AD620 wäre dann egal).
Wie schon gesagt: sehr viele OPV mögen keine zu großen kapazitiven
Lasten am Ausgang (also z.B. keine langen Koaxialkabel). Der TL072 hat
zwar eine Spezifikation für 100pF am Ausgang, aber nicht für 1nF am
Ausgang (dein Kabel). Kannst ja mal das Kabel abziehen und schauen, ob
die unerwünschten Schwingungen verschwinden. Falls ja hilft es
wahrscheinlich, wenn du zwischenden Ausgang deiner Schaltung und das
Koaxialkabel einen Widerstand (50-100Ohm) einbaust.
Der Ref. Pin des AD620 muss auch noch an GND.
Einen Offset beim AD620 könnte man z.B. über den Punkt ausgleichen wo
einer der 1 M Widerstände hin geht. Also den nicht am GND, sondern an
eine kleine einstellbare Spannung im mV Bereich.
Um bei der Offset-Bestimmung auch den Einfluss vom Bias mit drin zu
haben würde ich die beiden Eingänge per Kondensator verbinden. Wenn man
direkt verbindet fällt der Spannungsfall an den 1 M Widerständen wieder
raus.
Am Gleichrichter sollten die Widerstände vom Wert schon passen: 2.2 K
statt 2 K sind schon etwas viel daneben. Ggf. einfach 2 mal 1 K in
Reihe, wenn man keine 2 K hat. Das könnte z.B. die unterschiedlichen
Stufen nach der Gleichrichtung erklären.
Die Addierer-stufe hinter dem Gleichrichter könnte auch schon etwas
Filterfunktion und bei Bedarf Verstärkung übernehmen. An den RC Tiefpass
mit 10 K und 33 µF könnte man auch schon direkt ein hochohmiges
Anzeigemodul anschließen. Da stört dann auch eine Kabel Kapazität nicht
mehr.
Vielen Dank lurchi.
Den REF-Anschluss habe ich vergessen einzuzeichnen. Sorry, auf dem
Steckbrett steht die REF-Verbindung zur Masse natürlich.
Ich habe noch eine Sache, die mir auffällt. Wenn ich die Drehzahl stark
erhöhe oder das Feld erhöhe, kippt das gleichgerichtete Signal, wie im
Anhang zu sehen ist. Die Batteriespannung ist auf 7,4 v abgesunken. Ist
der Gleichrichter vor dem Tiefpass übersteuert?
Gru
Rolf
Lurchi schrieb:> Einen Offset beim AD620 könnte man z.B. über den Punkt ausgleichen wo> einer der 1 M Widerstände hin geht.
Hm: ich dachte, dass ich dazu auch was geschrieben hatte, aber dann hab
ich es vor dem Abschicken wohl versehentlich wieder gelöscht.
Ich würde den Offset des AD620 lieber am Ref-Pin wegdrehen (also nicht
am Eingang des Instrumentenverstärkers, sondern an dessen Ausgang). Per
Spannungsteiler mit Trimpoti die nötige "Gegenspannung" erzeugen und
dann mit einem Spannungsfolger-OPV niederohmig auf den Ref-Pin des AD620
treiben.
Hat den Vorteil, dass das Signal schon um den faktor 100 verstärkt ist
(man muss also keine µV wegdrehen sondern mV) und dass man die
Eingangsbeschaltung des AD620 schön symmetrisch lassen kann.
Am Eingang des AD620 den Offset wegdrehen geht natürlich auch, aber ich
finde, der Ref-Pin bietet sich dafür an.
Rolf schrieb:> Die Batteriespannung ist auf 7,4 v abgesunken. Ist> der Gleichrichter vor dem Tiefpass übersteuert?
Auf wie viel V/Kästchen ist das Oszi denn eingestellt (mit einem
Screenshot per Druckfunktion statt mit einem Foto könnte man das direkt
ablesen).
Wenn die Versorgung nur 7,4V beträgt, sollte die Eingangsspannung des
TL072 nur in den Bereich 3-4V gehen, sonst übersteuerst du ihn.
Ich bin nicht sicher, ob der TL072 zu Phase Reversal bei Übersteuerung
neigt, aber das würde das "Umkippen" erklären.
Achim S. schrieb:> Auf wie viel V/Kästchen ist das Oszi denn eingestellt (mit einem> Screenshot per Druckfunktion statt mit einem Foto könnte man das direkt> ablesen).
Sorry, habe immer noch keine guten Screenshots. Versuche das in Kürze
wie beschrieben zu beheben.
Die eine Batterie hat jetzt 7,6V und die andere 8V. Die
Spannungsversorgung ist dann das nächste Thema.
Gruß
Rolf
Achim S. schrieb:> Hm: ich dachte, dass ich dazu auch was geschrieben hatte, aber dann hab> ich es vor dem Abschicken wohl versehentlich wieder gelöscht.
Kein Problem, Achim.
> Ich würde den Offset des AD620 lieber am Ref-Pin wegdrehen (also nicht> am Eingang des Instrumentenverstärkers, sondern an dessen Ausgang). Per> Spannungsteiler mit Trimpoti die nötige "Gegenspannung" erzeugen und> dann mit einem Spannungsfolger-OPV niederohmig auf den Ref-Pin des AD620> treiben.
Danke. Könntest Du mir die Abgleichschaltung mit dem REF-Anschluss
schaltungsmäßig aufzeichnen. Wäre super nett.
Gruß
Rolf
Ich habe die Eingänge verschaltet wie Du gesagt hast. Klingt logisch
eben wegen dem Offstestrom.
Am Ausgang des AD620 liegen jetzt 1,1mV an.
Am Gleichrichter 9,1mV.
Habe die einzelnen Stufen dabei nicht von einander leitfähig getrennt.
Gruß
Rolf
Das Übersteuern könnte vom verlassen des Gleichtaktbereichs des OPs
kommen.
Über 1,1 mV am Ausgang des AD620 muss man sich eigentlich kein Sorgen
machen. Das geht unter in den Fehlern des Gleichrichters. Der TL072 kann
auch mal 5 mV Offset haben.
Die Schaltung mit dem OP zum Abgleich funktioniert so im Prinzip, wenn
die Versorgung extrem stabil wäre und der Poti super gut. Die Praktische
Lösung wäre ein passiver Teiler mit vielleicht 5 Ohm nach GND und dann
10 K zu einem Poti der den Offset einstellt. Die 5 Ohm am Ref Eingang
wären wohl noch zu tolerieren. So exakt gleich sind die Empfängerflächen
in der Regel auch nicht.
Einfacher wäre das Prinzip aber an der Eingangsseite, weil da die
Impedanz höher wäre. Auf 100 Ohm mehr oder weniger kommt es bei dem 1 M
Widerstand nicht an.
Der Offset hinter dem Gleichrichter könnte zum Teil vom TL072 kommen und
zum Teil vom Rauschen. Den Offset könnte man etwa am Addierer hinter dem
Gleichrichter abgleichen. Die Genauigkeit ist mit dem ungesteuerten
Gleichrichter sowieso begrenzt. Wichtiger als ein genauer
Offset-Abgleich wäre bei der Lösung mit dem einfachen Gleichrichter wäre
da eher etwas gegen überlagerte 50 Hz Störungen - etwa ein
Bandpassfilter und eine sehr stabile Motordrehzahl dazu. Einfach geht
aber anders (etwa mit dem synchronen Gleichrichter).
Lurchi schrieb:> Das Übersteuern könnte vom verlassen des Gleichtaktbereichs des OPs> kommen.
Was könnte man dagegen machen? Liegt es nur an der zu geringen
Versorgungsspannung (die Versorgung werde ich sowieso auf 12V erhöhen,
denn ich will alles in einen Ausgangsspannungsbereich von 0V bis 10V
abbilden), weil es bei Erhöhung der Eingangsspannung der
Verstärkerschaltung entsteht.
> Der Offset hinter dem Gleichrichter könnte zum Teil vom TL072 kommen und> zum Teil vom Rauschen. Den Offset könnte man etwa am Addierer hinter dem> Gleichrichter abgleichen.
Mit welcher Schaltung würdest Du den Abgleich durchführen? Auch einen
Spannungsteiler mit Poti und dann am Ausgang des 2. OPVs?
> Die Genauigkeit ist mit dem ungesteuerten> Gleichrichter sowieso begrenzt. Wichtiger als ein genauer> Offset-Abgleich wäre bei der Lösung mit dem einfachen Gleichrichter wäre> da eher etwas gegen überlagerte 50 Hz Störungen - etwa ein> Bandpassfilter und eine sehr stabile Motordrehzahl dazu. Einfach geht> aber anders (etwa mit dem synchronen Gleichrichter).
Ich will einen maximalen Messfehler von 1% erreichen. Hälst Du das für
generell machbar mit dieser Schaltung/ungesteuertem Gleichrichter?
Ich müsste noch überprüfen wie groß die 50Hz-Belastung in der späteren
Betriebsumgebung ist (das ist in der Hochspannungshalle). Hälst Du auch
unter diesem Gesichtspunkt ein Bandpassfilter für ratsam?
Gruß
Rolf
1% Genauigkeit ist mit dem ungesteuerten Gleichrichter eher nicht
machbar, jedenfalls nicht einfach. Der Bandpassfilter ist auch eher eine
theoretische Lösung und kaum Praktikabel. Das Problem ist ja, dass 50 Hz
Störungen eine Signal bei +-50Hz um die Modulaktionsfrequenz erzeugen.
D.h. eine Filterung ist nicht so einfach: Ein Bandpass mit hoher Güte
würde eine sehr stabile Motordrehzahl erfordern und neigt trotzdem zur
Drift. Eventuell machbar wären eine digitale Auswertung, auch ohne
Sychronisation: also das AC Signal genügend schnell digitalisieren und
dann halt rechnen, um auf einen DC Wert und ggf. auch gleich den 50 Hz
Anteil zu kommen.
Selbst mit dem Synchron-gleichrichter wird es mit 1% Unsicherheit
schwer: Da gehen gehen nicht nur Fehler bei der Auswertung ein, sondern
auch Fehler der Mechanik und parasitäre Kapazitäten im sub pF Bereich
(etwa der Einfluss von Feuchtigkeit auf das Platinenmaterial). Zu
kleinen Feldern (Spannung an der unbelasteten Probe im mV Bereich) hin
kommen dann ggf. noch Fehler durch Adsorbat an der Oberfläche dazu. D.h
man sollte auf eine passende einheitliche Oberfläche achten.
Normal ist eine Feldmühle auch mehr ein Schätzeisen.
Das Problem mit der Übersteuerung könnte man durch weniger Verstärkung
vor dem Gleichrichter lösen. Andere OPs (z.B. OPA171) könnten das
Problem auch reduzieren weil sie dichter an de Versorgung kommen.
Der Offsetabgleich nach dem Gleichrichter wäre am einfachsten über einen
extra Eingangspfad an OPV2.
Lurchi schrieb:> 1% Genauigkeit ist mit dem ungesteuerten Gleichrichter eher nicht> machbar, jedenfalls nicht einfach.
Ich meinte 1% Fehler. Was meinst Du mit 1% Genauigkeit?
> Das Problem mit der Übersteuerung könnte man durch weniger Verstärkung> vor dem Gleichrichter lösen. Andere OPs (z.B. OPA171) könnten das> Problem auch reduzieren weil sie dichter an de Versorgung kommen.
Mir ist nicht ganz klar, warum dieser Gleichrichter in meiner Schaltung
in Sättigung geht. Liegt es nicht an der zu geringen
Versorgungsspannung? Ich habe die Widerstände doch so bemessen (ok 2,2
KOhm), dass er nicht verstärkt, sondern nur vollweggleichrichtet.
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Am Ausgang des AD620 liegen jetzt 1,1mV an.
Das ist ein guter Wert. Wie Lurchi schon gesagt hat brauchst du da
tatsächlich nicht mehr nachjustieren, wenn dein Signal im Bereich
mehrerer V ist.
Andererseits sah es in deiner Messung in
Beitrag "Re: Rauschfilterung mit dem Instrumentationsverstärker" noch nach einem
sehr viel größeren Offset aus. Sonst hätten alle Halbwellen gleich hoch
sein müssen.
Aber der wahrscheinlichen Grund für die unterschiedlich hohen Halbwellen
liegt in deiner Schaltungsauslegung: in deinem Präzisionsgleichrichter
hast du R1=1kOhm gewählt und 2*R1=2,2kOhm. Die unterschiedlichen
Halbwellen werden damit um 10% unterschiedlich verstärkt. Das ist nicht
sehr präzise und sieht nach der Gleichrichtung so aus, als hätte das
Rechteck einen Offset gehabt.
2*R1 muss wirklich genau doppelt so groß sein wie R1. Wenn du keine
2kOhm Widerstände hast, dann schalte halt 2 1kOhm Widerstände in Serie.
Rolf schrieb:> Ich meinte 1% Fehler. Was meinst Du mit 1% Genauigkeit?
Was meinst du mit 1% Fehler (oder Genauigkeit). 1% bezogen auf was?
Bezogen auf die knapp 5V Signalspannung wäre der Offsetfehler von
einigen mV schon jetzt deutlich unter 1%.
Rolf schrieb:> Mir ist nicht ganz klar, warum dieser Gleichrichter in meiner Schaltung> in Sättigung geht. Liegt es nicht an der zu geringen> Versorgungsspannung? Ich habe die Widerstände doch so bemessen (ok 2,2> KOhm), dass er nicht verstärkt, sondern nur vollweggleichrichtet.
Wenn das Signal am Verstärkereingang schon zu groß ist, dann braucht der
OPV auch nicht mehr zu verstärken und der Gleichtaktbereich wird
trotzdem überschritten. Wenn später die Versorgung 5V größer wird, musst
du dir um den Punkt aber keine Gedanken machen (solange das Signal mit
Störungen nicht auch um 5V größer wird).
Achim S. schrieb:> Was meinst du mit 1% Fehler (oder Genauigkeit). 1% bezogen auf was?> Bezogen auf die knapp 5V Signalspannung wäre der Offsetfehler von> einigen mV schon jetzt deutlich unter 1%.
Mit der Feldmühle will ich die Linearität eines
DC-Hochspannungsmessteilers bestimmen. Dazu muss die Feldmühle eine
gewisse Messgenauigkeit besitzen.
> Wenn das Signal am Verstärkereingang schon zu groß ist, dann braucht der> OPV auch nicht mehr zu verstärken und der Gleichtaktbereich wird> trotzdem überschritten. Wenn später die Versorgung 5V größer wird, musst> du dir um den Punkt aber keine Gedanken machen (solange das Signal mit> Störungen nicht auch um 5V größer wird).
Ich werde alles mit 12V betreiben, weil auch mein Ausgangsbereich der
gesamten Schaltung (am Ausgang) von 0V bis 10V arbeiten soll.
Verstehe das immer noch nicht. Inwiefern der Gleichtaktbereich?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Mit der Feldmühle will ich die Linearität eines> DC-Hochspannungsmessteilers bestimmen. Dazu muss die Feldmühle eine> gewisse Messgenauigkeit besitzen.
Und ich weiß immer noch nicht, was "1%" dabei bedeuten soll. Wenn du 1%
vom Messwert meinst, dann wirst du das bei beliebig kleinen Messwerten
nie erreichen. Wenn du 1% vom Messbereich meinst, dann hast du bezogen
auf den Offsetfehler diese 1% schon locker erreicht (auch ohne
Offsetabgleich). Wie groß der Verstärkungstärkungsfehler ist, können wir
den Messungen nicht ansehen (es ist ja ohnehin noch nicht festgelegt,
welcher Feldstärke eine Ausgangsspannung von 1V entspricht).
Rolf schrieb:> Inwiefern der Gleichtaktbereich?
Die Spannung am Verstärkereingang muss einen gewissen "Abstand" zur
Versorgungsspannung einhalten. "Gleichtaktspannung" heißt auf Englisch
"common mode voltage".
In den "recomended operating conditions" des TL072 steht
common mode voltage min: Vcc- + 4V max: Vcc+ - 4V
(als auf beiden Seiten 4V Abstand zur Versorgungsspannung.
Wenn die Eingangsspannung 4V Abstand zur Versorgung hat, dann
funktioniert der TL072 noch garantiert. Wenn der Abstand kleiner wird,
dann funktioniert er nur noch mit Glück oder gar nicht mehr. Mit 12V
Versorgungsspannung und der aktuellen Signalstärke wird diese Problem
aber nicht mehr auftreten (weil der Abstand dann größer als 4V ist).
Moin.
Ich habe noch einmal über die unterschiedlichen Höhen der Rechtecke im
gleichgerichteten Signal überlegt.
Die Ausgangsspannung des Gleichrichters ist Ua=((R2)/(2*(R1)))*Ue.
Durch meine Wahl der Widerstände von 1kOhm und 2,2KOhm dürfte sich
demnach doch nur eine Verstärkung von 1,1 ergeben. Aber eine
gleichmäßige Verstärkung für alle Amplituden der Rechtecke.
Eine unterschiedliche Höhe dürfte sich doch auch durch dieses
Widerstandsverhältnis nicht ergeben.
Gruß
Rolf
Bei dem gezeigten Präzisionsgleichrichter is der Obere Widerstand für
die Verstärkung der negativen Halbwelle zuständig, die Widerstände am OP
mit den Diode sind für die positive Halbwelle zuständig. Wenn da das
Verhältnis nicht stimmt wird die eine Halbwelle Stärker verstärkt. Der
mit 2,2 K zu große Widerstand würde in etwa die Beobachtete Form
erklären.
Die Formel für die Verstärkung passt nur wenn auch an allen Stellen in
der Schaltung richtige Verhältnis der Widerstände ist. Der Widerstand
vom Eingang zum 2. OP muss schon doppelt so hoch sein wie der vom
Ausgang des 2. OPs.
Danke Lurchi.
Ich habe eine Messreihe aufgenommen, indem ich in Zehnerschritte die
Spannung an den felderzeugenden Platten (selbstgebauter
Plattenkondensator) von 100V an gesenkt habe. Dabei habe ich jeweils die
Spannung am Ausgang der gesamten Schaltung gemessen.
Im Anhang sieht man den Verlauf.
Die Gerade geht nicht durch den Ursprung. Liegt dies am noch nicht
ausgeglichenen Offset der Schaltung?
Gruß
Rolf
Der Offset der Schaltung (vor allem die TL072) werden mit zur
Verschiebung der Kurve Beitragen, aber auch 50 Hz Einkopplungen werden
einen Einfluss habe. Dazu kommen ggf. auch Störungen / Vibrationen die
vom Motor kommen.
Zu guter Letzt geht da auch noch die Austrittsarbeit der Materialien mit
ein - das sind ggf. auch ein paar 100 mV.
Lurchi schrieb:> Der Offset der Schaltung (vor allem die TL072) werden mit zur> Verschiebung der Kurve Beitragen, aber auch 50 Hz Einkopplungen werden> einen Einfluss habe. Dazu kommen ggf. auch Störungen / Vibrationen die> vom Motor kommen.
Danke.
Um die Offsetspannung des Gleichrichters und des Tiefpasses zu
reduzieren, wäre es besser die TL072 durch an einem Anschluss
abgleichbare TL071 zu ersetzen oder eine äußere Beschaltung für die
beiden TL071 aufzubauen?
Die Feldmühle soll während des späteren Betriebes durch Akkus mit
Spannung versorgt werden. Welche Operationsverstärker würdest Du mir
empfehlen? Vielleicht auch Rail-To-Rail-Faähigkeit unter
Berücksichtigung des hohen Gleichtakt-Abstandes von 4V zur
Versorgungsspannung?
Gruß
Rolf
Relativ sparsame fast Rail to Rail (mit kleinen Einschränkungen) OPs für
auch etwas mehr Spannung wären etwa OPA170 / OPA171 je nachdem was man
an Bandbreite braucht. Die OPAx170 wären ggf. auch ein Ersatz für den
AD620 am Eingang.
Bei der Gezeigten Schaltung kann man den Offset am Gleichrichter durch
einen zusätzlichen Widerstand zum Addierer gut abgleichen. Da braucht
man nicht auf 1-fach OPs zurückgreifen.
Vielen Dank für Deine Unterstützung.
Noch eine Frage zu dem gleichgerichteten Signal:
Auf der Amplitude der gleichgerichteten Rechtecke erkennt man keinen
geraden Verlauf, sondern eine leichte Schwingung. Woher könnte das
stammen? Sind das die 50Hz aufmoduliert?
Gruß
Rolf
Hinter dem Gleichrichter können das Reste der 50 Hz oder ggf. auch von
der Modulation bzw. ggf. eine Mischfrequenz sein. Die Anzeigemodule
filtern in der Regel aber auch noch mal.
Danke.
Für den Offsetabgleich würde ich ein Potentiometer oder einen Widerstand
gegen -9V am nichtinvertierenden Eingang des OPVs anschließen.
Meintest Du das so?
Ist durch den Offsetabgleich auch gleichzeitig die Wirkung der Offset-
und Biasströme reduziert?
Gruß
Rolf
Man kann den Offset so abgleichen, auch wenn der Abgleich am neg. Eigang
logischer wäre. Der Trick ist ggf. noch wie man eine kontrollierte
Spannung im +-10 mV Bereich erzeugt. Etwa Poti an stabile +-2,5 V und
dann ein Teiler 1:200 nach Masse.
Vielen Dank.
Wäre der Abgleich durch einen speziellen Anschluss beim TL071 effektiver
als diese äußere Beschaltung?
Ist durch den Offsetabgleich auch gleichzeitig die Wirkung der Offset-
und Biasströme reduziert?
Gruß
Rolf
Moin Lurchi.
Ich habe meinen AD620 und vermutlich auch die anderen OPVs mit einem
alten Spannungsnetzteil zerstört. Deshalb bin ich erst einmal praktisch
gebremst und muss auf die neue Lieferung warten.
Ich möchte die Sache mit der Genauigkeit noch einmal besprechen, weil
dadurch mein Schaltungskonzept in eine bestimmte Richtung geht.
Für den späteren Kalibriervorgang ist die Genauigkeit, mit der ich durch
die Feldmühlenausgangsspannung auf die Spannung am Kopf des Messteilers
rechnen/schließen kann, nicht so entscheidend.
Die Genauigkeit sollte natürlich relativ gut sein bzw. der Fehler so
klein wie möglich. Liegt eine Spannung von 1,2kV am Schirm des Teilers
und ich rechne diese Spannung mittels der Feldmühle zu 1,4kV, ist das
natürlich schlecht für das Verhältnis der Spannungen zueinander (das
Verhältnis benötigt der Kalibriertest).
Die Genauigkeit sollte also so gut wie möglich sein. Es genügt eine
Genauigkeit von +-1% vom Spannungswert.
Das Entscheidende für den Kalibriertest ist die Reproduzierbarkeit und
dementsprechend die Langzeitstabilität der Feldmühle/Schaltung. Wenn ich
eine Messung unter exakt denselben Bedingungen wiederhole, sollten die
Ergebnisse auch nahezu dieselben sein.
Fragen:
1)
Die Software, die die Spannungen der Feldmühle verarbeitet, ist in der
Lage, den Fehler (systematisch) zu reduzieren. Ich werde eine
Ausgleichsrechnung meiner fertigen Feldmühle machen und diesen stabilen,
errechneten Fehler der Software mitteilen.
Hälst Du eine Genauigkeit von 1% vom Nenn-Spannungswert (Die durch die
Feldmühle berechnete Spannung darf um 1% vom wirklichen Nennwert
abweichen) mit dem obigen Schaltungsprinzip für realisierbar?
2)
Die wichtigste Randbedingung ist jetzt die Langzeitstabilität der
Schaltung. Worauf muss ich in Bezug auf diesen Aspekt bei der Wahl der
Bauteile achten? Z. B. auf den Offsetdrift der OPV und den
Temperaturkoeffizienten der Messwiderstände/Widerstände?
Gruß
Rolf
Die Schaltung mit dem einfachen Gleichrichter ist eher nicht für eine
genaue Messung geeignet. Das Problem ist, dass auch ein 50 Hz zu einem
Signal am Ausgang des Gleichrichters führt - d.h. die Unterdrückung von
der artigen Störungen ist nicht gut genug.
Ansonsten sollten die Widerstände schon genügend stabil sein. Vor allem
die 1 M Widerstände am Eingang sind da ggf. etwas schwieriger. Der
Offset der Verstärker wäre ggf. für kleine Spannungen eine Problem. Da
müsste man ggf. vor einer Messung kontrollieren und wenn nötig
abgleichen. So schlimm ist das aber auch nicht, vor allem nicht bei eher
höherer Amplitude. Der Bereich kleiner Amplituden ist wegen der oben
genannten AC Störungen sowieso nicht gut.
Es geht auch die Motordrehzahl mit ein - d.h. auch die sollte stabil
sein oder ggf. mit gemessen werden.
Da auch Dinge wie der Abstand der Flügel zu den Empfangsflächen eingehen
kann, wird man so oder so relativ häufig eine Kontrollmessung machen
müssen.
Lurchi schrieb:> Die Schaltung mit dem einfachen Gleichrichter ist eher nicht für eine> genaue Messung geeignet. Das Problem ist, dass auch ein 50 Hz zu einem> Signal am Ausgang des Gleichrichters führt - d.h. die Unterdrückung von> der artigen Störungen ist nicht gut genug.
Vielen Dank.
Die spätere Betriebsumgebung der Feldmühle wird die Hochspannungshalle
sein. Um quanitative Aussagen über die konkrete Belastung durch den
50Hz-Netzbrumms zu machen, wäre da ein EMV-Test in der Halle geeignet
oder macht man das bezüglich des 50Hz-Netzbrumms anders?
Das ging für mich aus Deiner obigen Antwort nicht klar hervor: Hälst Du
meine jetzige Schaltung für langzeitstabil bzw. in Bezug auf die
Reproduizierbarkeit von Messungen für geeignet?
Ist der TL072/TL071 in Bezug auf Stabilität relativ gut oder gibt es
bessere OPV?
Gruß
Rolf
Lurchi schrieb:> Die 50 Hz Unterdrückung durch den INA ist nicht wirklich hoch. Das> externe Wechselfeld wird wie ein Gleichfeld mit moduliert. D.h. man> bekommt die 50 Hz +- Modulaktionsfrequenz. Nur die 50 Hz selber (ohne> Modulation) sollten eher schwach ausgeprägt sein - sofern da keine> Einkopplung auf anderen Wegen passiert.
Ich habe noch einmal in den Beiträgen zum Synchrongleichrichter gelesen.
Genau, die 50Hz stecken als Modulation noch in dem Signal, das der
Gleichrichter bekommt.
Würde das Lock-In-Prinzip mit Synchrongleichrichter die 50Hz auch noch
aus der Modulation rausholen?
Gruß
Rolf
Der Synchrongleichrichter würde die 50 Hz auch noch hinter der
Demodulation wieder herstellen. D.h. wenn das Feld eine 50 Hz Komponente
hat, hat man hinter der Demodulation auch wieder die 50 Hz in
entsprechender Größe. In der Regel wird man dann aber filtern, um die 50
Hz und andere Störungen zu reduzieren. Viele ADCs für Digitalanzeigen
messen über vielfache von 20 ms und unterdrücken so die 50 Hz (und 100
Hz usw.) bereits sehr gut mit einer Art Notch Filter - oft im Bereich
60-100 dB.
Der eigentliche Sychrongleichrichter selber unterdrückt die 50 Hz also
nicht, aber er erlaubt ein effektive Filterung dahinter. Der Vorteil
ist, dass sich der Synchrongleichrichter linear verhält: d.h. man kann
verschiedene Beiträge zum Signal getrennt betrachten. Daher funktioniert
auch die Differenzmessung am Nullpunkt ohne Probleme und auch das
Vorzeichen des Feldes wird mit übertragen.
Mit dem normalen Gleichrichter kann man die 50 Hz und DC Beiträge nicht
so einfach trennen, denn der einfache Gleichrichter ist nichtlinear:
Verschiedene Beiträge addieren sich nicht einfach am Ausgang, sondern
das vermischt sich nichtlinear. Bei kleinem Feld hat der 50 Hz Teil mehr
Einfluss und lässt sich daher nur schwer bis gar nicht herausrechnen.
Vielen Dank Lurchi.
Ich habe mich heute in das Thema "Synchrongleichrichter" eingelesen. Es
gibt in diesem Elektronik-Kompendium eine unglaublich gute Seite zu
diesem Thema.
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/syncrec.htm
Den Synchrongleichrichter, der dort dargestellt wird, werde ich
ausprobieren. Ist relativ einfach das Prinzip.
Ist es so, dass bei dem Lock-In-Prinzip für die Feldmühle, der einzige
Unterschied darin besteht (zu dem im Link dargestellten), dass die
Steuerspannung über die Lichtschranke zugeführt wird?
Mir ist noch nicht hanz klar, welcher Nachteil sich ergibt, wenn man die
Steuerspannung direkt vom Messsignal abgreift wie oben im Link
dargestellt ist.
Würde eine Schaltung wie im Link oben ohne Steuerspannung von der
Lichtschranke schon zu einer Verbesserung bei meiner Messung führen?
Gruß
Rolf
Wenn man beim Synchrongleichrichter die Steuerspannung (= ref Signal)
vom Signal selber nimmt, hat man eine andere Realisierung des normalen
Präzisionsgleichrichters. D.h. man wieder das Verhalten der alten
Schaltung mit all ihren Nachteilen. Dies ist vor allem ein Weg, wenn man
einfach beide Varianten vergleichen will.
Ein echter Synchrongleichrichter wird es erst mit einem unabhängigen
Signal um den Umschalter zu steuern, also etwa der Lichtschranke.
Lurchi schrieb:> Wenn man beim Synchrongleichrichter die Steuerspannung (= ref Signal)> vom Signal selber nimmt, hat man eine andere Realisierung des normalen> Präzisionsgleichrichters. D.h. man wieder das Verhalten der alten> Schaltung mit all ihren Nachteilen. Dies ist vor allem ein Weg, wenn man> einfach beide Varianten vergleichen will.
Vielen Dank.
Ach ja, stimmt. Es ist ja das mit Rauschen behaftete Messsignal.
Das Komplizierte ist also die Referenzspannungsquelle. Es wäre aber zu
einfach gedacht, wenn man also nur das Lichtschrankensignal auf den
Komparator geben würde, oder?
Ist es wirklich so kompliziert wie in dieser Schaltung hier?
http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM
Gruß
Rolf
Die Verlinkte Schaltung ist nicht so kompliziert. Es sieht etwas
umständlich aus, weil einfache CMOS Schalter (4066) genutzt werden. Da
braucht man dann für die Umschaltung auch ein invertiertes Signal. Einer
der Schalter wird dazu als Inverter genutzt. Mit einem 4053 als Schalter
sähe die Schaltung etwas einfacher aus, braucht aber auch 3 ICs (4066
oder 4053 und insgesamt 6 OP).
Der Instrumentenverstärker am Eingang ist dort von Hand aus 3 OPs
aufgebaut, statt einen nicht so ganz passenden AD620 zu verwenden. Die
gezeigte Schaltung sollte weniger Rauschen, trotz einfacher Teile.
Das Signal von der Lichtschranke auf den Komparator ist schon richtig.
Man braucht aber noch einen Abgleich für die Phase - dies kann ggf. auch
mechanisch geschehen. Auch sollte das Tastverhältnis nahe 1:1 sein. Ggf.
kann man dafür die Schaltschwelle einstellen.
Moin Lurchi.
Ich konnte meine ungesteuerte Gleichrichterschaltung noch verbessern, in
dem ich den Glättungskondensator in den Addierer geschaltet habe.
Wenn die Schaltung gearbeitet hat und ich messe dann den Offset des
AD620, ist dieser rund 5mV. Ohne vorherigen Betrieb sind es 1mV.
Wieso ist die Drift so groß?
Wäre dieses Problem mit einem echten Synchrongleichrichter umgangen?
Gruß
Rolf
Der Synchrongleichrichter stört sich nicht an einem kleine DC Offset am
Eingang. DC Spannung vom Eingang wäre erst über Fehler im Referenzsignal
(nicht exakt 50% Tastverhältnis) sichtbar. Auch bei einfachen
Gleichrichter stört ein DC Offset nur bei kleiner Amplitude - bei großer
Amplitude passt es auch. Der Offset am Eingang ist auch eher nicht das
Problem. Das größere Problem für den normalen Gleichrichter sind eher 50
Hz und ähnliche Störungen. Fall nötig könnte man den Offset über eine AC
Kopplung zwischen dem Verstärker und Gleichrichter entfernen.
So groß ist die Drift gar nicht. Die Drift Specs des AD620 gelten für
den Eingang. Mit der Verstärkung wird es deutlich mehr am Ausgang. Neben
der Offset Spannung geht auch noch der Bias / Offset Strom mit ein. Mit
je 1 MOhm am Eingang und 100 facher Verstärkung braucht es nur 40 pA an
Strom um das Signal am Ausgang um 4 mV zu verschieben. Da kann auch
schon Leckstrom auf der Platine eine Rolle spielen.
Der AD620 ist zwar für einen BJT basierten INA noch recht gut, hat aber
trotzdem relativ hohe Eingangsströme im Vergleich FET basieren
Versionen.
Rolf schrieb:> in> dem ich den Glättungskondensator in den Addierer geschaltet habe.
Ein kondensator direkt an den OPV-Ausgang? Das ist meist eine schlechte
Idee. Wie sieht dessen konkrete Verschaltung denn jetzt aus (inklusive
Bauteilwerten)?
Rolf schrieb:> Wieso ist die Drift so groß?
Versuch doch auch mal, so etwas selbst auszurechnen.
nimm den Average Tempco der Input Offset Voltage
Dann nimme eine mögliche Erwärmung durch den Betrieb an
Dann multipliziere mit der Verstärkung des AD620 in deiner Schaltung
Du kommst in den mV-Bereich, aber nicht auf 5mV
Dann nimm den Average TC des input bias current (hängt sehr stark vom
genauen Typ des AD620 ab)
Multipliziere mit den Quellenwiderstand
Multipliziere mit der möglichen Erwärmung
Multipliziere mit dem Gain des AD620
Dann dürftest du sehen, dass es sich bei dieser Anwendung lohnt, auf das
"Kleingedruckte" bei der Auswahl des AD20 zu achten.
Dazu kommt ggf die Drift deines Offsetabgleichs. Ich habe jetzt nicht
nachverfolgt, wie du den letztlich realisiert hast, aber es passiert
schnell mal, dass der eigene Offsetabgleich den größten Teil der Drift
ausmacht.
Rolf schrieb:> Wäre dieses Problem mit einem echten Synchrongleichrichter umgangen?
Ihn Ähnlicher Form hast du vergleichbare Fragen gefühlt schon mehr als
ein Dutzend mal gestellt, und jedesmal wurde sie gleich beantwortet.
Auch dieses konkrete Detail wurde schon beantwortet:
Achim S. schrieb:> Würdest du stattdessen einen Lock-In Ansatz verwenden, dann wäre der> Offset des AD620 weitgehend egal
Bevor du das nächste mal nachfragst, ob eine echter, gesteuerter
Synchrongleichrichter in der Anwendung besser wäre, lies bitte nochmal
jede der hier zitierten Stellen nach:
Lurchi schrieb:> Gefiltert wird das Signal bei der Feldmühle in der Regel durch die> phasenrichtige Gleichrichtung.Lurchi schrieb:> Der Lockin-Verstärker wirkt wie ein schmalbandiges Filter.Sapperlot W. schrieb:> Ein Lock-in kann eben auch noch mit viel kleineren Signalen klarkommen.> Insbesondere kann ein Lock-in auch noch mit Signalem im Noise> klarkommen.Lurchi schrieb:> gut wird es mit dem ungesteuerten Gleichrichter so> oder so nicht.Lurchi schrieb:> Der normale ungesteuerte> Gleichrichter ist aber sowieso mehr eine NotlösungLurchi schrieb:> Der Synchrongleichrichter ist da besserLurchi schrieb:> Einfach geht> aber anders (etwa mit dem synchronen Gleichrichter).Achim S. schrieb:> Das Lock-in-Prinzip ist aus sehr guten Gründen der Standard für> diese Art Messungen.Lurchi schrieb:> 1% Genauigkeit ist mit dem ungesteuerten Gleichrichter eher nicht> machbar,Lurchi schrieb:> Die Schaltung mit dem einfachen Gleichrichter ist eher nicht für eine> genaue Messung geeignet.Lurchi schrieb:> Mit dem normalen Gleichrichter kann man die 50 Hz und DC Beiträge nicht> so einfach trennen
Da zeichnet sich in den Antworten schon eine gewisse Tendenz ab, oder?
Achim S. schrieb:> Da zeichnet sich in den Antworten schon eine gewisse Tendenz ab, oder?
Danke an euch beide.
Ja. Ich arbeite mich von der einfachen Vorstellung weiter und erkenne,
dass die Standardlösung die beste ist. Sorry, hatte bis gestern den
Snchrongleichrichter nicht verstanden.
Das Wichtigste für meine Feldmühle und die Messung ist die
Reproduzierbarkeit von Messwerten unter gleichen Bedingungen. Deshalb
ist die Langzeitstabilität der Bauteile und der Schaltung wichtiger.
Einen Offsetabgleich habe ich noch nicht mit dieser Schaltung. Der
Kondensator ist parallel zum Widerstand zwischen invertierenden Eingang
und Ausgang des Addierer-OPVs.
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Der> Kondensator ist parallel zum Widerstand zwischen invertierenden Eingang> und Ausgang des Addierer-OPVs.
Ok: an der Stelle ist gegen einen passend dimensionierten Kondensator
nichts einzuwenden.
Danke Achim. Sorry noch einmal wegen der gleichen Fragerei.
Ich tue mich an dieser Stelle schwer, zu entscheiden, ob ich einen
Synchrongleichrichter entwerfe oder bei der obigen Schaltung bleibe.
Ich teste momentan alles in einer Werkstatt, die nicht die
Betriebsumgebung sein wird (Hochspannungshalle).
Ich werde die Störbelastung in der Halle jedoch noch vermessen.
Wozu würdest Du mir raten auch in Bezug auf die Reproduzierbarkeit
anstelle hoher Genauigkeit?
Gruß
Rolf
Also doch nochmal die selbe Frage (Lock-In oder nicht)?
Dann gibt es halt nochmal die selbe Antwort. Dein Hauptproblem bei der
Reproduziertbarkeit ist derzeit die Offsetdrift des
Instrumentenverstärkers, weil sie direkt auf den Offset nach dem
Präzisionsgleichrichter durchschlägt, oder?
Die nochmal wiederholte Antwort auf die Frage ist daher
Achim S. schrieb:> Achim S. schrieb:>> Würdest du stattdessen einen Lock-In Ansatz verwenden, dann wäre der>> Offset des AD620 weitgehend egal
Diesmal mit Begründung: der (driftende) Offset vor dem
Synchrongleichrichter wird durch den Synchrongleichrichter auf die
Frequenz des Referenzsignals hochgemischt und im anschließenden Tiefpass
weggefiltert.
Ich habe noch ein Paar allgemeine Fragen.
Im Synchrongleichrichter werden Verstärkungen umgeschaltet, -1 und +1.
Diese Operation kann man als analoge Multiplikation auffassen. Der
Synchrongleichrichter enthält also einen Analogmultiplizierer.
Warum nennt man diesen Analogmultiplizierer auch Demodulator? Dass diese
Operation auch einer Demodulation entspricht, sehe ich irgendwie nicht.
Wozu benötigt man einen Phasenschieber im Synchrongleichrichter bzw. In
der Feldmühle?
Dient es zur Abstimmung der Phasenverschiebung auf 0, so dass man nach
Filterung den Gleichrichtwert bekommt?
Gru
Rolf
Rolf schrieb:> Diese Operation kann man als analoge Multiplikation auffassen. Der> Synchrongleichrichter enthält also einen Analogmultiplizierer.
Wenn du es so nennen willst. Tatsächlich kann man das Umschalten als
Multiplikation mit +1 und -1 auffassen. Aber umgekehrt würden die
meisten Leute von einem Analogmultiplizierer erwarten, dass er mehr
kann, als nur mit +1 und -1 multiplizieren.
Rolf schrieb:> Wozu benötigt man einen Phasenschieber im Synchrongleichrichter bzw. In> der Feldmühle?
Damit der Synchrongleichrichter im richtigen Moment umschaltet (nämlich
genau bei der Flanke des Nutzsignals). Du kannst den Phasenschieber in
der Feldmühle auch realisieren, indem du die Postion der Lichtschranke
vor- oder zurückschiebst.
Rolf schrieb:> Dass diese> Operation auch einer Demodulation entspricht, sehe ich irgendwie nicht.
Du kannst die Frequenz deiner Fehldmühle als Trägerfrequenz auffassen,
die mit dem Nutzsignal (Feldstärke) amplitudenmoduliert ist. Du
demodulierst, um das Nutzsignal rauszukriegen.
Rolf schrieb:> Dient es zur Abstimmung der Phasenverschiebung auf 0,
in deinem Fall: ja (es kann auch andere Anwendungen geben, bei denen man
sich ggf. für andere Phasenlagen interessiert)
Achim S. schrieb:> Damit der Synchrongleichrichter im richtigen Moment umschaltet (nämlich> genau bei der Flanke des Nutzsignals). Du kannst den Phasenschieber in> der Feldmühle auch realisieren, indem du die Postion der Lichtschranke> vor- oder zurückschiebst.
Vielen Dank für die Erklärungen.
Ich verstehe. Nehmen wir beispielsweise an, ich habe die Lichtschranke
verbaut und sehe auf dem Oszilloskop, dass mein Messsignal und das
Referenzsignal eine feste Phasenverschiebung zueinander haben, bedingt
durch den Lichtschrankenaufbau. Um die Verschiebung nicht mechanisch
ausgleichen zu müssen, kann ich also mit dem Phasenschieber diese
Phasenverschiebung ausgleichen.
Gruß
Rolf
Es gibt auch eine übersichtlichere Synchrongleichrichter-Schaltung von
Stefan Kneifel.
http://www.qsl.net/dh1stf/aufbauae/images/schaltung.gif
Besteht der Synchrongleichrichter in der obigen Schaltung aus dem OPV
mit der Bezeichnung IC3D?
Dahinter wäre nämlich der Tiefpass zur Filterung. Der OPV ist als
Differenzierer verschaltet. Wieso bekommt der Differenzierer das Signal
aus dem Instrumentenverstärker direkt?
Gruß
Rolf
Moin Lurchi.
Ich bräuchte noch einmal Deine Hilfe.
Ich habe die erste verlinkte Schaltung oben (die umständlichere)
durchgeackert und konnte alle für den Lock-In-Verstärker wesentlichen
Komponenten weitestgehend identifizieren.
Der Operationsverstärker am Ende der Schaltung (U2C) ist ein
Endverstärker und wichtig für die einstellbare Kalibrier-Verstärkung.
Davor wird ein Offsetabgleich und die Tifpassfilterung gemacht.
Der OPV in Differenzierer-Verschaltung bei U2B ist dann der
Multiplizierer/Demodulator.
Der Komparator befindet sich bei U2D.
Was mir noch nicht klar ist, warum man so viele CMOS-Schalter benötigt,
um genau zu sein 3.
Gruß
Rolf
Die übliche Schaltung für die +-1 V Verstärkung nutzt einen Umschalter:
der nicht invertierende Eingang des OPs geht entweder an den
Signaleingang oder Masse. Mit einzelnen CMOS Schaltern sind das schon
mal Schalter, die Abwechselnd geschaltet werden sollen. Dafür muss man
das Steuersignal einmal invertieren - da für nutzt die Schaltung oben
auch einen CMOS Schalter. Die vermeintlich einfachere Version nutzt
dafür einen extra Transistor.
Das wohl günstigste Schalter IC ist das 4066 bzw 74HC4066: da sind 4
CMOS Schalter drin, und die kann man auch nutzen, und sei es auch nur um
einen Transistor zu ersetzen. Es gibt auch passende ICs gleich als
Umschalter (z.B. DG419), die sind aber deutlich teurer.
Lurchi schrieb:> Die übliche Schaltung für die +-1 V Verstärkung nutzt einen> Umschalter:
Zum Beispiel auf dieser Seite:
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/syncrec.htm
Da benötigt man nur einen Schalter.
Ich verstehe nicht, warum nach dem Komparator (IC1A9 nochmal
umgeschaltet werden muss.
> der nicht invertierende Eingang des OPs geht entweder an den> Signaleingang oder Masse.
Ist der Widerstand R16 ein Pull-Up-Widerstand oder welche Funktion hat
er?
> Das wohl günstigste Schalter IC ist das 4066 bzw 74HC4066: da sind 4> CMOS Schalter drin, und die kann man auch nutzen, und sei es auch nur um> einen Transistor zu ersetzen. Es gibt auch passende ICs gleich als> Umschalter (z.B. DG419), die sind aber deutlich teurer.
Also könnte der DG419 alle CMOS ersetzen?
Gruß
Rolf
Betrachten wir die Komparatorschaltung oben links (aufwändigere
Schaltung).
1) Der Widerstand R9 ist ein Vorwiderstand für die LED der
Lichtschranke.
Richtig?
2) Wird der Phototransistor der Lichtschranke durch den R10 in
Emitterschaltung betrieben?
3) Der TL084N vergleicht als Komparator also den Ground mit der
Phototransistorspannung. Wozu dient der R12? Ist es ein
Pull-Up-Widerstand?
Gruß
Rolf
Man könnte statt der 4066 CMOS Schalter wohl auch einen DG419 nutzen,
allerdings ist der DG419 deutlich teurer (bei Reichelt als DIP 6,70
statt 0,25 EUR für den 4066). In der SMD Version wird es etwas
günstiger.
Die günstige Umschalter Variante wäre der 4051 - ist aber immer noch
etwas größer und teurer als er 4066 + 1 Widerstand. Auch die Variante
mit einem Schalter (z.B. JFET) geht, auch wenn da das Signal nicht zu
100% auf Masse geht. Viel einfacher wird es dadurch aber auch nicht.
Bei der Schaltung von http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM ist R9 der
Widerstand für die LED.
Beim Fototransistor macht die Unterscheidung in Emitter /
Kollektorschatung nicht viel Sinn. Wenn man will kann man es als
Emitterschaltung bezeichnen.
R12 zusammen mit R11 stellen den Vergleichspegel für den Komparator ein.
Bei einem schon eher Rechteck ähnlichen Signal von der Lichtschranke ist
das aber nicht so wichtig. Im Prinzip könnte man mit der Spannung noch
das Testverhältnis ein wenig verändern.
Man kann die Gleichrichtung auch per µC mit internem ADC machen.
Lurchi schrieb:> Bei der Schaltung von http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM ist R9 der> Widerstand für die LED.> Beim Fototransistor macht die Unterscheidung in Emitter /> Kollektorschatung nicht viel Sinn. Wenn man will kann man es als> Emitterschaltung bezeichnen.
Wird der Strom in ST7 denn nicht verstärkt durch den Arbeitswiderstand
R10?
> R12 zusammen mit R11 stellen den Vergleichspegel für den Komparator ein.> Bei einem schon eher Rechteck ähnlichen Signal von der Lichtschranke ist> das aber nicht so wichtig. Im Prinzip könnte man mit der Spannung noch> das Testverhältnis ein wenig verändern.
Wofür benötige ich das Tastverhältnis? Könnte ich damit eine
Phasenverschiebung machen?
Wird der Phasenabgleich mechanisch gemacht, weil ich sehe den
Phasenschieber nicht.
Wofür sind die Kondensatoren C2 und C3?
Gruß
Rolf
Moin Lurchi.
Das Anzeigegerät hinter der Feldmühle benötigt einen Spannungsbereich
von 0 bis 10V.
Könnte ich mit dem Endverstärker (letzter OPV) das gefilterte Signal in
diesen Spannungsbereich heben und trotzdem die Kalibrierung damit
einstellen?
Gruß
Rolf
Moin Lurchi,
ich habe noch ein Paar Verständnisprobleme.
1) Könnte man den Verstärker (aufwändigere Schaltung) auch mit nur einem
Schalter des 4066 schalten, wie es beispielsweise auf dieser Seite auch
mit nur einem Schalter gemacht wird?
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/syncrec.htm
Welchen Vorteil hat diese Nutzung von drei Schaltern des 4066?
2) In der Schaltung mit den 3 Schaltern des 4066 verstehe ich den IC1A
nicht. Bei Ansteuerung durch den Komparator schaltet er die -7,5V durch.
Ist das richtig?
3) Mir ist noch nicht ganz klar, wofür man das durch die Widerstände R11
und R12 Einstellbare Tastverhältnis nutzen könnte.
Gruß
Rolf
Man kann auch bei 4066 nur einen Schalter nutzen und gegen den
Widerstand arbeiten, so wie bei der Schaltung mit JFET. Beim 4066 sind
aber schon 4 Schalter im IC, wieso also nicht nutzen. Mit der 2/3
Schalter Lösung geht der Schalter On Widerstand nicht mehr mit ein, und
die Schaltung wird etwas genauer / temperatur-stabiler.
IC1A (ein Teil des 4066) schaltet die -7,5 V durch und damit den anderen
CMOS Schalter (IC1C) aus. IC1A mit dem Widerstand R18 wirken als
Inverter.
Das einstellen der Schaltschwelle für die Lichtschranke über R11,R12
wird man in der Regel nicht benötige. Man könnte aber, etwa bei einer
eher großen Lichtschranke und damit eher weichen Übergängen das
Tastverhältnis noch abgleichen. Je besser man da 50% trifft, desto
weniger Einfluss hat ein Offset vom Eingangsverstärker. Wirklich
kritisch ist das aber nicht.
Danke Lurchi, jetzt habe ich es verstanden.
Im Mikrocontrollernet hier ist anscheinend ein falsches Datenblatt
verlinkt. Der 4066 ist hier ein "step down regulator".
Ich werde vermutlich einen 4066 bei Conrad erwerben. Ich habe schon mal
bei Conrad recherchiert: Ist dieser 4060 der Standard?
https://www.conrad.de/de/logik-ic-signalschalter-texas-instruments-cd4066be-zweiseitiger-fet-schalter-doppelversorgung-pdip-14-172928.html
Für die Genauigkeit der Schaltung sollte man jetzt beim Lock-In-Prinzip
vor allem auf den OPV des umschaltbaren Verstärkers achten, da der
Offset der Eingangsstufe (AD620, Instrumentationsverstärker) nicht mehr
groß zu Buche schlägt, oder?
Ich werde wegen dem Batteriebetrieb wahrscheinlich auch eine
Single-Supply-Versorgung verwenden.
In Bezug auf die Reproduzierbarkeit von Messwerten und der
Langzeitstabilität der Schaltung, welchen OPV würdest Du mir jetzt
empfehlen?
Wäre der LMC6484 ein geeigneter Kandidat?
Gruß
Rolf
Mit dem 4066 sind CD4066, HEF4066 bzw. MC14066 gemeint, also die alten
CMOS Logik-Familie. Der verlinkte CD4066 passt also.
Der LMC6484 sieht gut aus, auch der Stromverbrauch hält sich in Grenzen.
Für die Eingangsstufe ist der AD620 nicht unbedingt ideal - da wäre ein
Instrumenterverstärker auf Basis von 3 FET OPs (wie dem MC6484, OPA2170
oder ähnlich) ggf. die bessere Wahl. Da darf dann der Widerstand gegen
Masse größer (z.B. 10 M) und dafür die Verstärkung kleiner werden als in
der Schaltung mit dem AD620.
Für Batteriebetrieb könnte man ggf. mit einer virtuellen Masse bei etwa
2 V auskommen.
Lurchi schrieb:> Für die Eingangsstufe ist der AD620 nicht unbedingt ideal - da wäre ein> Instrumenterverstärker auf Basis von 3 FET OPs (wie dem MC6484, OPA2170> oder ähnlich) ggf. die bessere Wahl. Da darf dann der Widerstand gegen> Masse größer (z.B. 10 M) und dafür die Verstärkung kleiner werden als in> der Schaltung mit dem AD620.
Danke.
Das Problem ist, dass ich bei einer Übersteuerung (Feldstärke unter dem
Teiler zu stark) gerne einen schaltbaren Verstärker hätte. Am AD620
könnte man dann über ein Poti als Gain-Widerstand aus der Übersteuerung
fahren (Verstärkung kleiner stellen).
Die Übersteuerung will ich ggf. auch über eine LED anzeigen lassen.
> Für Batteriebetrieb könnte man ggf. mit einer virtuellen Masse bei etwa> 2 V auskommen.
Danke.
Das Anzeigegerät hinter der Feldmühle benötigt einen Spannungsbereich
von 0 bis 10V.
Könnte ich mit dem Endverstärker (letzter OPV) das gefilterte Signal in
diesen Spannungsbereich heben und trotzdem die Kalibrierung damit
einstellen?
Gruß
Rolf
Die Einstellung der Verstärkung kann man auch bei der
Instrumenteverstärkerschaltung aus 3 OPs mit einfach einem Widerstand
machen. In dem Beispiel fehlt einfach nur der Widerstand zwischen den
beiden OPs. Ein Poti verträgt sich da aber nicht so gut mit Präzision -
eher ein Stufenschalter.
Die Letzte Verstärkerstufe kann zum Einstellen der Verstärkung genutzt
werden. Für einen 10 V Bereich braucht man aber natürlich die
entsprechend hohe Spannung. Die Schaltung mit Synchrongleichrichter kann
auch positive und negative Spannungen ausgeben, je nach Polarität des
Feldes. Eine +-12 V Versorgung ist aber schon unpraktisch und für den
LMC6484 auch zu viel. Die Anzeige mit 10 V Bereich ist da schon
unpraktisch, zur Not als Brückenschaltung (dann mit +-6 V) ; +-2 V für
die Anzeige wäre einfacher.
Lurchi schrieb:> Eine +-12 V Versorgung ist aber schon unpraktisch und für den> LMC6484 auch zu viel.
Danke.
Im Datenblatt zum LMC6484 steht aber eine maximale Versorgungsspannung
von 16V.
Warum sind 12V Deiner Meinung nach schon zuviel?
Gruß
Rolf
Moin Lurchi.
Ich habe den Störpegel im meiner Werkstatt bestimmt. Bei einer
50Hz-Bandpassfilterung ergibt sich eine Feldstärke von 200V/m.
Kann man durch eine Überschlagsrechnung ermitteln, wie stark die Signale
der Feldmühle dadurch beeinflusst werden?
Gruß
Rolf
Natürlich kann man überschalgsmäßig berechnen wie viel Signal die
Feldmühle bei 200 V/m sieht: Aus Fledstärke mal epsilon_0 gibt sich die
Oberflächenladungsdichte. Multipliziert mit der Fläche der Sensorflächen
und geteilt durch die Zeit zum Überstreichen gibt das den Strom. Der
Rest ist dann die elektronische Verstärkung.
Man kann es aber auch einfach nachmessen, mit einem definierten Feld.
Da die Mühle schneller als 50 Hz läuft ist das 50Hz Feld noch eher
langsam als veränderliche Gleichspannung zu sehen.
Das Signal von den 50 Hz ist halt nach dem Synchrongleichrichter noch da
und wird durch den Tiefpass gedämpft. Ein Filter 1. Ordnung bei
vielleicht 2 Hz Bandbreite gibt etwa einen Faktor 25, die Anzeige dürfte
da den Hauptteil ausmachen. Meist sind die sehr gut gegen 50 Hz.
Um + 10 V und -10 V auszugeben zu können sollte die Versorgung schon
etwa +-12 V betragen, d.h. 24 V von der negativen zur positiven
Versorgung des OPs. Mit nur 12 V müsste man den Ausgang als eine Art
Vollbrücke ansteuern: also für +10 V dann einmal +5 V und -5 V und für
-10 V halt andersherum. Ob das geht hängt von der Anzeige ab. Der 10 V
Bereich ist halt unpraktisch für Batteriebetrieb.
Danke.
Das mit der Spannungsversorgung ist mir noch nicht so klar.
Ich will die gesamte Schaltung mit einem Akku speisen. Kann ich dafür
eine Single-Supply-Versorgungsspannung bauen, die die LMCs versorgt und
aus einer einzigen Batterie gespeist wird?
Welche Batteriespannung ist dann notwendig, um einen Ausgangsbereich von
(-10V) bis 10V aussteuern zu können?
Gruß
Rolf
Um direkt, ohne extra Klimmzüge +-10 V ausgeben zu können wäre eine
Versorgung mit etwa 22-24 V nötig und auch entsprechende OPs dazu. Der
LMC6484 geht da also nicht. Auch die 4066 vertragen nur bis etwa 16 V.
Für den Hauptteil sollte man also besser eine Versorgung wie +-4 V ...
+-8 V haben. Das wäre dann nur der letzte OP, der mit einer höheren
Spannung laufen müsste. Möglich wäre es etwa mit 2 mal 12 V (Akkus zu
starten und dann Spannungsregler für +- 6 V oder so dran zu haben. Damit
läuft dann der größte Teil der Schaltung.
Einfacher und vor allem stromsparender wäre es wohl eine andere, mehr
normale Anzeige für +-2 V (oder +-200 mV) zu nutzen. Was ist das für
eine Anzeige - ggf. kann man ja auch da einen anderen Bereich nutzen.
Lurchi schrieb:> Einfacher und vor allem stromsparender wäre es wohl eine andere, mehr> normale Anzeige für +-2 V (oder +-200 mV) zu nutzen. Was ist das für> eine Anzeige - ggf. kann man ja auch da einen anderen Bereich nutzen.
Danke,
muss ich nachschauen. Könnte sein, dass man da etwas einstellen kann.
Gruß
Rolf
Moin Lurchi.
Das Problem mit den 10V am Ausgang hat sich gelöst. Die Ausgangsspannung
kann jetzt beliebig sein, denn sie wird von einer Software
entgegengenommen.
Werde das also bei Standardwerten belassen, wie Du oben auch beschrieben
hast (+-2V).
Ich habe noch ein großes Problem mit dem Motor der Feldmühle. Momentan
verwende ich einen Gleichstrommotor von Pollin:
http://www.pollin.de/shop/dt/OTYzOTg2OTk-/Bauelemente_Bauteile/Motoren/Gleichstrommotoren/Gleichstrommotor_JOHNSON_9019191A_10_V_.html
Das Problem ist, das er ziemlich instabil in der Drehfrequenz ist. Die
Drehzahl schwankt dementsprechend bei konstanter Spannung. Auf die
Motorwelle habe ich ein Gewinde geschnitten, um den Flügel befestigen zu
können. Die leitfähige Verbindung zwischen Motorgehäuse und Welle (für
die Erdung des Flügelrades) ist mit zunehmender Schmierung durch die
Drehbewegung nahezu verschwunden.
Durch den Lock-In-Verstärker bin ich dann später auch nicht mehr auf so
starke Signale angewiesen, sodass der Flügel kleiner werden kann und der
Motor kein großes Drehmoment mehr benötigt.
Welchen Motor könntest Du mir empfehlen oder hast Du Erffahrung damit?
Gruß
Rolf
Moin Lurchi.
Ich möchte diese Schaltung als Versorgungsspannungsquelle mit einer
9V-Batterie verwenden.
http://www.dieelektronikerseite.de/Lections/Symmetrische%20Spannungsversorgung.htm
Welche Bipolartransistoren würdest Du mir für den Gegentaktverstärker
empfehlen?
Richten sich die Widerstandswerte nach den Transistortdaten?
Gruß
Rolf
Für die virtuelle Masse wird man ohne extra Transistoren auskommen
können. Bei der Schaltung fließt da nur ein sehr kleiner Strom. Ggf.
reicht sogar nur eine Spannungsteiler mit Kondensator.
Der Motor für die Feldmühle sollte viel kleiner sein. Eher so etwas wie
ein Motor für mobile Kassettenspieler. Bei Pollin ggf. so was wie der
M2513R-11440 oder JOHNSON 10435. Zur Not müsste man den Motor in der
Drehzahl regeln. Ein etwas größerer Flügel hat für eine stabile Drehzahl
auch Vorteile.
Eine lange Welle wäre ggf. Ein Vorteil, weil man so platz für das Rad
vorne und für die Lichtschranke hat. Die Alternative wäre ggf. eine
Reflexlichtschranke. Zur Erdung könnte man auf der Rückseite des Motors
einen Kontakt zur Welle machen. Zur Not ein Draht als Schleifer.
Vielen Dank.
Falls man bei der obigen Schaltung Bipolartransistoren verwendet, ist
eigentlich nur wichtig, dass es komplementäre Transistoren sind, also
npn- und pnp-Transistoren mit nahezu gleichen Btriebsdaten, richtig?
Ist Folgendes richtig gedacht: Die obige Schaltung schafft eine
symmetrische Spannung gegen GND und halbiert dazu die anliegende
Versorgungsspannung (durch eine Batterie). Wenn ich eine 9V-Batterie
anlege, bekomme ich dementsprechend 4,5V. Der OPV wird dann aber nicht
mit 4,5V belastet, sondern mit 9V, oder?
Wenn ich einen TL071 mit maximaler Versorgungs-Spannungbelastbarkeit von
18V und einen Akku mit 24V an die Schaltung anlege, erzeugt sie dann 12V
symmetrisch, oder ist der OPV überbelastet, weil er mit 24V belastet
wird.
Gruß
Rolf
Die Schaltung erzeugt eine Virtuelle Masse in der Mitte der Versorgung.
Die OPs werden trotzdem weiter direkt die Spannung der Batterie sehen.
Wenn man die virtuelle Masse dann als 0 betrachtet werden aus z.B. 0 und
9 V halt +- 4,5 V. Der TL071 hätte kein Problem mit +-12 V oder 24 V,
was für den OP das gleiche ist. Für die Schaltung sollte irgendwas
zwischen 6 und 9V ausreichen. Wegen des Stroms für die Lichtschranke
geht die Tendenz zu eher kleiner Spannung. Die Anzeige wird aber ggf. 5
V oder so benötigen.
Die Transistoren sind nur für den Fall, dass höhere Ströme über die
Masse benötigt werden. Die Transistoren müssen bei weitem nicht ähnlich
sein - wenn man will auch 2N3055 und AF379 (HF Ge Transistor). Wenn man
mit den etwa 10 mA, die ein OP liefern kann nicht auskommt, sollte man
aber bei Batteriebetrieb eher daran arbeiten als die Transistoren zu
nutzen.
Bei der Schaltung für die Feldmühle sollte der Strom über die Masse bei
unter 1 mA bleiben, und super stabil muss die Spannung nicht mal sein.
Die Frage ist eher ob man überhaupt einen OP braucht, oder ggf. mit 2
mal 10 K und 2 mal 100 µF auskommt. Dazwischen gibt es ggf. noch eine
Variante mit 1- 2 LEDs für halbwegs stabile 4-5 V und einem Widerstand.
Die 22 Ohm Widerstände sollte weg, eher noch 100 Ohm in Reihe am OP
Ausgang und dann 1-2 Kondensatoren. Ein Kondensator direkt am OP Ausgang
ist nicht gut weil der OP dann zum schwingen neigt.
Der OP Feedback sollte direkt vom OP kommen - so wird die
Schwingungsneigung sogar noch etwas größer. Wenn man unbedingt den DC
Pegel genau in der Mitte haben will, ggf. noch getrennte Rückkopplung:
DC vom Ausgang (mit extra Widerstand) und AC mäßig direkt vom OP.
Die passende Größe der Kondensatoren hängt von den Frequenzen in der
Schaltung ab, weniger von der Spannung. AC Strom der über die
Kondensatoren geht, muss nicht mehr über den OP gehen, und spart so auch
Strom von der Batterie. So 100 µF kann man da also schon ruhig
spendieren, auch wenn es ggf. 1 oder 10 µF auch schon tun würden.
Moin Lurchi.
Ich würde gerne noch eine Anzeige für Übersteurung miteinbauen.
Wenn der Gain-Widerstand zu hoch ist bei hoher Feldstärke, soll eine LED
aufleuchten, sodass man den Gain-Widerstand durch einen Stufensteller
reduzieren kann.
Wenn der AD620/Instrumentationsverstärker übersteuert, fährt er gegen
seine Betriebsspannung. Also könnte die LED die Spannung am Ausgang des
Instrumentenverstärkers anzeigen.
Wie würdest Du einen Übersteuerungs-Indikator einfügen?
Gibt es eine Faustformel, mit der man die elektrostatische Feldstärke am
Boden eines Hochspannungsmess-Teilers grob berechnen kann, wenn man die
Abmessungen und die an der Schirmelektrode anliegende Spannung hat?
So könnte ich schon mal grob die minimale bzw. maximale
Betriebsfeldstärke für meine Feldmühle abschätzen auch in Bezug auf eine
mögliche Übersteuerung.
Gruß
Rolf
Eine Übersteuerungsanzeige ist gut, muss aber nicht unbedingt: Wenn der
Teil mit Eingangsverstärker und Gleichrichter auch etwas höhere
Amplituden verkraftet hat man dann halt einen Überlauf bei der Anzeige.
Ein Übersteuerung nur bei der Eingangsseite hätte man eigentlich nur
wenn man eine starkes Wechselfeld (z.B. 50 Hz) hat, oder halt ggf.
höherfrequente Störungen.
Eine Möglichkeit für die Überlaufanzeige wäre hinter dem AD620 (sofern
man den weiter nutzen will) 2 Komparatoren (etwa LM393) und dann 1 oder
2 LEDs für die Anzeige. Die Vergleichslevel kann man per Teiler von der
Versorgung gewinnen.
Die Feldstärke im 1 D Fall ist Spannung durch Abstand. Als grober
Schätzwert sollte das ausreichen. Wenn die Feldmühle in der Fläche
Vorsteht kann es noch zu einer leichten Konzentration / Verstärkung des
Feldes kommen. Da kann dann die Bauform wichtig werden, denn das
Messgerät verändert auch das Feld.
Vielen Dank.
http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM
Wenn der IC1D sperrt und der IC1C durchlässt, liegt der nicht
invertierende Eingang des OPV (U2B) in Reihe mit R16 auf Masse. Der OPV
ist nun als invertierender Verstärker geschaltet und macht die negative
Halbwelle positiv.
Welche Funktion hat der Widerstand R16, denn normalerweise wird bei dem
invertierende Verstärker der nicht invertierenden Eingang direkt auf
Masse gelegt?
Gruß
Rolf
R16 dient wohl dazu um an beiden Eingängen etwa den gleichen DC
Widerstand zu sehen. Das macht man ggf. bei BJT basierten OPs um den
Fehler durch einen relativ hohen Bias Strom zu reduzieren. Bei gleichen
Widerständen hebt sich der Spannungsabfall durch den Bias Strom auf.
Mit dem hier genutzten OP mit FET Eingängen ist R16 aber überflüssig.
Danke.
Ist eine Reflexionslichtschranke als Referenzsignalquelle genauso gut
wie eine normale Gabellichtschranke mit Unterbrecherflügelrad?
Ich werde wahrscheinlich noch eine Achsenverlängerung für den Motor
herstellen. Würdest Du den Reflektor unterhalb des Rotors auf die
Achsenverlängerung kleben?
Gruß
Rolf
Im Gehäuse, also mit extra Flügelrad, wäre eine Reflexlichtschranke
ähnlich gut wie eine normale Lichtschranke. Der Übergang ist ggf. nicht
ganz so scharf, so dass man die Schaltschwelle ggf. abgleichen sollte.
Dafür hat man den Vorteil, dass man ggf. mit einer kürzeren Achse
auskommen könnte. Mit einer SMD LED für die normale Lichtschranke wäre
auch da ein kompakter Aufbau möglich. Mit einer 6-8 mm Achse könnte man
also ggf. auch noch ohne Verlängerung auskommen.
Das Flügelrad für die Lichtschranke muss nicht unbedingt eben sein. Das
Licht kann z.B. auch von innen nach außen gehen.
Danke.
Die Achsenverlängerung ermöglicht neben der Verlängerung vor allem auch,
ein Gewinde aufzuschneiden, um den Rotor richtig befestigen zu können.
Die Motorachsen der kleineren Motoren sind recht dünn und zu kurz, um
ein zentriertes Gewinde aufschneiden zu können.
Gruß
Rolf
Moin Lurchi.
Ich verwende jetzt diese Gabellichtschranke:
http://www.conrad.com/ce/en/product/181140/Honeywell-HOA1881-011-Infrared-Sensor-Case-type-Thermo-plastic-housing-with-air-gap-Shaft-length-850-nm?ref=list
Bei einer Speisespannung von 8,3V habe ich den Vorwiderstand der LED zu
(8,3V-1,6V)/(20mA) = 335 Ohm berechnet und einen 330 Ohm verwendet.
Ich habe mich dabei an dem Vorward Current (20mA) orientiert.
Kann man auch den Continuous Forward Current von 50mA verwenden?
Welchen Arbeitwiderstandswert würdest Du mir als Kollektorwiderstand
(R10) empfehlen und wie groß sollte der Spannungsteiler (R11 und R12)
sein, der den Vergleichswert für den Komparator am invertierenden
Eingang liefert?
Gruß
Rolf
Moin Lurchi.
Als ich die Lichtschranke angeschlossen habe, hat der 22Ohm geraucht.
Die Lichtschranke hängt an der symmetrischen Spannungsversorgung, die
der OPV erzeugt.
Ist der Strom zu groß?
Gruß
Rolf
An sich sollten für die Lichtschranke etwa 10 mA ausreichen, vor allem
wenn die im Dunkel ist. Wegen Batteriebetrieb könnte man eher auf die
Idee kommen noch weniger Strom zu nutzen.
Der Arbeitswiderstand der Lichtschranke kann eher klein sein, wenn da
ein Komparator hinter ist. Weniger als etwa 1 K eher nicht - so kann
nicht zu viel Strom fließen.
Große Widerstände rauschen, kleine Widerstände rauchen. Wozu 22 Ohm ?
Danke.
Ich verwende zur Speisung der Schaltung und Lichtschranke diese
Schaltung wie bekannt:
http://www.dieelektronikerseite.de/Lections/Symmetrische%20Spannungsversorgung.htm
Der 22 Ohm hat geraucht und die Transistoren sind wohl auch hin. Die
übrige Schaltung hat nichts davon gemerkt.
Was könnte die Ursache gewesen sein?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Nach dem Aufbau der Schaltung kann theoretisch kein großer Strom über> den 22-Ohm-Widerstand fließen, oder?
Wen alles läuft wie geplant, dann nicht. Aber es kann passieren,
- wenn "weiter hinten" eine niederohmige Verbindung zwischen der
virtuellen Masse und einer Versorgung auftritt. Dann wäre aber
wahrscheinlich eher nur eine Seite abgeraucht und nicht beide
22Ohm-Widerstände und beide Transistoren
- vielleicht wenn der OPV instabil wird
- auf jeden Fall wenn die Schaltung falsch aufgebaut wird (z.B.
Transistoren vertauscht)
Hattest du diesen Schaltung Teil schon mal erfolgreich in Betrieb und er
ist erst mit Anschluss der Lichtschranke abgeraucht? Oder kam das gleich
bei der ersten Inbetriebnahme der Transistorschaltung.
Achim S. schrieb:> Hattest du diesen Schaltung Teil schon mal erfolgreich in Betrieb und er> ist erst mit Anschluss der Lichtschranke abgeraucht? Oder kam das gleich> bei der ersten Inbetriebnahme der Transistorschaltung.
Danke.
Gestern habe ich die Schaltung ohne Lichtschranke betrieben, um zu
testen, ob überall die richtige Spannung anliegt. Alles ok.
Dann habe ich anstelle der Lichtschranke (heute erst befestigt) einen
Referenz-Oszillator angeschlossen, mit dem ich ein Rechteck-Signal
derselben Frequenz wie die Rotorfrequenz eingespeist habe. Auch hier
wurde nichts heiß.
Erst durch das heutige Anschließen der Lichtschranke rauchte der 22 Ohm
weg. Die übrige Schaltung blieb ok, auch der OPV zur Erzeugung der
Versorgungsspannung.
Jetzt wird nichts mehr heiß (22Ohm ausgetauscht), wahrscheinlich weil
die Transistoren hin sind. Deshalb vermute ich, dass der Fehler bei den
Transistoren liegt.
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Erst durch das heutige Anschließen der Lichtschranke rauchte der 22 Ohm> weg.
Na dann wärs wohl mal an der Zeit, die konkrete Beschaltung der
Lichtschranke und ihren Anschluss an deine virtuelle Masse vorzustellen.
Rolf schrieb:> Jetzt wird nichts mehr heiß (22Ohm ausgetauscht), wahrscheinlich weil> die Transistoren hin sind. Deshalb vermute ich, dass der Fehler bei den> Transistoren liegt.
Wenn die Transistoren vor dem Anschluss der Lichtschranke ihren Job
problemlos gemacht haben, würde ich den Fehler eher bei der
Lichtschranke vermuten. (Dass die Transistoren nach dem Durchbrennen
nicht mehr funktionieren, kann man ihnen kaum verübeln)
Achim S. schrieb:> Na dann wärs wohl mal an der Zeit, die konkrete Beschaltung der> Lichtschranke und ihren Anschluss an deine virtuelle Masse vorzustellen.
Hallo Achim.
Ähm, ich habe die Lichtschranke mit einem geeigneten Widerstand in Reihe
zwischen Plus und Minus der Versorgungsspannung angeschlossen. Ebenso
die Infrarot-LED der Lichtschranke.
Kann es daran liegen?
Gruß
Rolf
Rolf schrieb:> Ähm, ich habe die Lichtschranke mit einem geeigneten Widerstand in Reihe> zwischen Plus und Minus der Versorgungsspannung angeschlossen. Ebenso> die Infrarot-LED der Lichtschranke.> Kann es daran liegen?
da demnach keine Verbindung zu deiner virtuellen Masse besteht klingt es
erst mal nicht danach.
Da aber andererseits vor Einbau der Lichtschranke deine Generierung der
verschobenen Masse angeblich funktionierte und sie danach abrauchte,
scheint der Einbau der LS wohl doch einen gewissen Einfluss zu haben.
Nicht ganz einfach, aus diesen Befunden auf den Fehler zu schließen.
Moin.
Ich habe jetzt die Lichtschranke zwischen dem Pluspol der symmetrischen
Versorgung und der virtuellen Masse angeschlossen. Jetzt scheint alles
ordnungsgemäß zu laufen.
Eigentlich macht es doch keinen Unterschied, ob die Lichtschranke
zwischen Plus und Minus oder zwischen Plus und der virtuellen Masse
angeschlossen ist. Außer natürlich vom Betrag der Spannung her (8V bzw.
4V), oder?
Über dem Kollektorwiderstand mit 22Ohm (am npn-Transistor) fällt
übrigens während des Betriebes keine Spannung ab. Am 22Ohm am
npn-Transistor etwa 0,19V. Ist das normal?
Gruß
Rolf
