Hallo,
erstmal vielen Dank an alle Beitragenden. Ich habe einiges hier
nachgelesen und konnte mein 20 Jahre altes Wissen ein wenig auffrischen
(mann, bin ich alt geworden...)
Nunja, ich habe ein kleine Projekt.
Hierbei möchte ich einen kleinen Widerstand messen, den ich aber nicht
mit mehr als 10 mA belasten kann. Messbereich 0-40 Ohm.
Da ich 2 getrennte Boxen habe, in der einen sind Microcontroller und
Spannungsvorsorgungen vorhanden und in die zweite Box ist quasi der
Schalter. Die Boxen sind mit max. 25m Kabel verbunden.
(Feuerwerkzündanlage)
Also in der Schalterbox habe ich die N-MOSFETs für die Auslösung. Diese
MOSFETS schalten entweder ~5V (Testspannung) oder ~36V
(Auslöserspannung).
Nun habe ich mir überlegt, mittels eines LM317L einen konstanten Strom
zu generieren und diesen dann an den Widerstand des Auslösekanals zu
legen. Die Spannung über den Wiederstand (und des MOSFETs) würde ich
dann messen.
Bei 5mA und einem Wiederstand von 2 Ohm bekomme ich aber eine geringe
Spannung, daher wollte ich diese mit einem Faktor von 20 verstärken.
Daher habe ich mir die angehängte Schaltung ausgedacht/zusammengetragen.
Leider bekomme ich in LTSpice4 keine Simulation hin, der MCP600X will
einfach nicht mitspielen.
Nun meine Frage an alle mit mehr Erfahrung, könnte die Schaltung so
funktioneren. (Die Messung findet in Box 1 statt und ja, den
Leitungswiderstand zwischen den Boxen muss ich entweder berücksichtigen,
oder vernachlässigen. Muss ja nicht auf den mOhm genau sein. 1 Ohm
Toleranz wäre schon OK).
Danke schonmal im voraus für die Hilfe.
Beste Grüße
Jörg
Das mit den 2 Boxen ist irgendwie noch nicht klar.
Die Schaltung um den OP könnte so im Prinzip funktionieren. Der
Kondensator C2 ist aber ungewöhnlich - da besser ein Kondensator
parallel zu R11+R9.
Die Schaltung mit den MOSFETs hat noch einige Fehler/ Unklarheiten. Der
BS170 kann den großen MOSFET einschalten, aber es geht nicht wieder aus.
Es ist auch noch nicht klar wie das dann ggf. mit der größeren Spannung
gehen soll und wo der zu messende Widerstand genau hin kommt - da kann
einem die Prasitäre Diode im MOSFET ggf. noch einen Streich spielen.
Der LM317 als Stromquelle ist ein eher umständlicher Weg - wenn die 5 V
Stabil sind würde vermutlich auch ein Widerstand reichen: das wird
minimal nichtlinear stört aber wohl nicht.
Frisch doch auch Dein Wissen über Relais' auf. Dann braucht man diese
ganze hochwertige Feinelektronik nicht, die ein deutlich höheres
Kaputtgehpotential hat.
Sowas misst man als spannungsteiler, Also ab zB 5V(3.3V) einen
SerieWiderstand, der im Kurzschluss 5mA bringt, das waeren dann 1k
Ohm(680 Ohm), dann den zu Messenden Widerstand in Serie. Wenn man den
ADC Bereich voll ausnutzen will verstaerkt man die Spannung mit zB
20(15) und rechnet den spannungsteiler rueckwaerts.
Hallo,
erstmal vielen Dank für die Beiträge.
Anbei mein Konzept der Boxen.
Hauptbox:
- Microcontroller (basierend auf Tinkerforge)
- IO-Bausteine (erweiterbar auf 528 IO-Ports, im Moment 16 IO-Ports)
- Spannungsversorgung der Box 12V Akku
- Stellt Spannungen 5V-1A; 36V-5A für externe Module bereit.
- Messeinrichtungen (AD-Wandler): 1x Spannungsmesser,
1xSpannungs-/Strommessung)
Feuerboxen (im Endausbau mehrere Boxen an unterschiedlichen Orten, max.
Entfernung zur Hauptbox beträgt 25m AWG24 bzw. AWG13 für 36V Spannung)
In den Feuerboxen muss ich aber vorher den angeschlossenen Wiederstand
an jedem Kanal zur Sicherstellung der externen Verdrahtung messen.
In meiner o.g. Schaltung wird auf die Schalt-Mosfets (IRFZ44N - N-Mos)
über die externen Widerstände entweder die Testspannung (5V) oder die
Feuerspannung gelegt (36V). Bei 36V nutze ich den IRF4905. BIs gestern
Abend hatte ich bei der Testschaltung einen BSS83P eingeplant. Aber ich
dachte mir, der RdsOn wäre zu groß und hab kurzer Hand (nicht überlegt)
einen IRF4905 eingebaut. Beim BSS83P sollte mit 5V ein sicheres
Durchschalten und sperren möglich sein. Parallel zu Q5 gibt es also
einen weiteren MOSFET, der 36V schaltet.
Die Diode im den MOSFETs wird mir sicherlich probleme bereiten. Das
hatte ich tatsächlich noch nicht beachtet. Also wenn der 36V-Mos
durchschaltet, dann liegt am Drain von Q5 36V an. Das wird sicherlich
nicht im Sinne des Erfinders sein. Vielleicht ist ist hier ausnahmsweise
mal ein Relais notwendig, um die Testspannung anzulegen.
Das angehängte Schema verdeutlicht sehr vereinfacht, was ich vor habe.
Da der zu messende Wiederstsand relativ klein ist und ich diesen nicht
belasten darf, dachte ich an einen Verstärkung der am Widerstand
abfallenden Spannung um das 20-fache. Nur wäre dies meine este OPV
Schaltung, und daher wollte ich Fragen, ob die o.g. Schaltung zum
verstärken der Messspannung funktionieren könnte.
Hoffe das macht es ein wenig deutlicher.
Danke nochmals für hilfreiche Beiträge
Das Schalten der 5 V für den Test wird einfacher, wenn man den Strom per
Widerstand begrenzt, eine Diode gegen einen Strom in die falsche
Richtung vorsieht, und die Verbindung zum messen der Spannung immer dran
lässt - dafür muss man nur den Verstärker so auslegen, das er sich nicht
durch eine Überspannung aus der Ruhe bringen lässt. Das ist mit einem
100 K Widerstand in Reihe und 2 Dioden nach GND aber kein Problem.
Beim Operationsverstärker sollte man noch aufpassen, das da am Ausgang
keine zu große Kapazitive Last ist. Also an den OP Ausgang ein
Widerstand von z.B. 220 Ohm und erst dann auf ein längeres Kabel.
Hallo Ulrich,
vielen Dank für deine Hilfe. Anbei habe ich mal den Schaltplan zur
Messung geändert. Ich hoffe mit der Schottky-Dioden (lt. DB 0,24V
Durchlassspannung) liege ich richtig. Mit dem 100K und den 2 Dioden habe
ich nicht ganz verstanden. In welche Reihe soll der 100K und welche Art
Dioden meinst du?
Am + Eingang des Verstärkers liegt eine Spannung beim Testen von 0 bis
0,21V an. Diese Verstärkt mit 20 ergibt quasi 4,2 V. Also alles im
grünen Bereich. Bei 36V und einem "Feuern" liegt kurzzeitig ca. 0,9V am
+Eingang. Dies würde den OP übersteuern und zu, ja was genau würde das
dann führen?
Durch die Diode würde aber die Spannung auf 0,24V begrenzt und der
Ausgang ginge nur auf 4,8V. Da der OP wohl ein Rail-To-Rail ist, sollte
das ja noch in der Spez sein.
Anbei auch mal der gesamte Plan der Brückenzünder-Anschlussbox. Der/die
Elkos sind gedacht, um die 36V ordentlich zu puffern, da mein Step-Up
Supply vielleicht etwas zu träge ist.
Beste Grüße
Jörg
Dem OP macht es nichts wenn die Eingangspannung größer wird (etwa 1 V )
- nur wesentlich größer als die Versorgungsspannung sollte es nicht
werden. Durch den 100 K Widerstand als Strombegrenzung wäre auch das bei
vielen OPs nicht einmal so schlimm. Wenn der Ausgang des OPs in die
Sättigung geht macht das nicht aus, das ist ein ganz normaler erlaubter
Zustand für den OP.
Wegen der Leckströme sollte die Diode kleine Schottky-diode sein - so
etwas wie 1N4148 wäre besser. Die Flusspannung soll auch höher sein als
das normale Messsignal.
Für den P-MOSFET zum einschalten der 5 V fehlt immer noch der Gat-Source
Widerstand. Das dürft auch ein PNP Transistor oder Logic IC oder
ähnliches sein - es muss kein niederohmiger MOSFET mehr sein.
Ok,
Bauteile sind bestellt und zusätzlich ein paar alternative Bauteile.
Dann kann ich die kommende Woche etwas experimentieren und dann die
Schaltung auf eine Platine bannen. Werde dann feedback geben.
Vielen Dank und beste Grüße
Jörg