Hallo zusammen,
ich bin Mechatronik-Student und würde 2 digitale Arduinoausgänge von 0-5
V auf 0-12 V bzw. 3V-12V verstärken. Den nichtinvertierender
Operationsverstärker werde ich mit 12 V versorgen.
Ua= 5 V * (1+6kohm/4Kohm)= 12.5 V.
die Anforderungen sind wie folgt:
hohe Anstiegsgeschwindigkeit.
Stromversorgungs-Typ: nicht dual, da ich keine negative Spannung habe.
und das Gehäuse soll PDIP.
ich benötige eure Unterstützung, um den richtigen OPV auszuwählen.
Javir schrieb:> und würde 2 digitale Arduinoausgänge von 0-5 V auf 0-12 V bzw. 3V-12V> verstärken.Digitale Ausgänge mit OPs "verstärken"? Wofür?
Was wird da angeschlossen?
Lothar M. schrieb:> Was wird da angeschlossen?
Die Signale werden an die Eingänge einer ECU angeschlossen. Die ECU
erkennt nur, ob die Signale HIGH (12V) or LOW (0V). Falls ihr andere
Vorschläge habt, dann gerne.
Javir schrieb:> ich bin Mechatronik-Student und würde 2 digitale Arduinoausgänge von 0-5> V auf 0-12 V bzw. 3V-12V verstärken. Den nichtinvertierender> Operationsverstärker werde ich mit 12 V versorgen.
Dann gibt es nur bei speziellen OPAs auch 12V am Ausgang. Die meisten
kommen nur bis etwa 2V an VCC heran. Du müsstest also mit 14-15V
versorgen oder einen nehmen, der am Ausgang an die Rails kommt.
> Ua= 5 V * (1+6kohm/4Kohm)= 12.5 V.
Du kannst weder 6k noch 4k kaufen. Aber es geht natürlich auch mit
anderen Kombinationen: 6k8 und 4k7 gäbe 12,2V.
> die Anforderungen sind wie folgt:>> hohe Anstiegsgeschwindigkeit.
Wie hoch? Meist ist ein OPA eher langsam.
> Stromversorgungs-Typ: nicht dual, da ich keine negative Spannung habe.
Für den OPA als nicht invertierender Verstärker zunächst kein Problem.
Javir schrieb:> Die Signale werden an die Eingänge einer ECU angeschlossen. Die ECU> erkennt nur, ob die Signale HIGH (12V) or LOW (0V). Falls ihr andere> Vorschläge habt, dann gerne.
Ja, da wäre doch der richtige Vorschlag ein Komparator. Vorschlag:
LM393, https://www.ti.com/lit/gpn/lm393-n
Du brauchst am Eingang einen Spannungsteiler von 12V auf 6V als
Schwelle, am Ausgang einen Pullup (2k2) auf 12V. Ich empfehlen noch
einen Hystereswiderstand.
HildeK schrieb:>> ...oder ein einfacher Transistor.>> ... dann schon zwei, falls nicht invertiert werden dürfte. Was wir nicht> wissen.
Invertieren kann man auch in der Software.
HildeK schrieb:> ... dann schon zwei, falls nicht invertiert werden dürfte. Was wir nicht> wissen.
Wenn der Pegelwandler nicht invertieren darf, aber eine minimale
Ausgangsspanung von ca. 1V hinreichend ist, genügt ein einzelner
NPN-Transistor.
Wolfgang schrieb:> 1.5A um eine ECU anzusteuern?
Low Supply Current:
- With Logic ‘1’ Input - 0.65 mA (typical)
- With Logic ‘0’ Input - 0.1 mA (typical)
Andreas S. schrieb:> Wenn der Pegelwandler nicht invertieren darf, aber eine minimale> Ausgangsspanung von ca. 1V hinreichend ist, genügt ein einzelner> NPN-Transistor.
Ja, du hast recht. Basisschaltung, da geht das Ausgangssignal sogar
recht gut auf 0V. Siehe Bild.
R6 kann man sicher noch etwas größer wählen. 10k oder so ...
Javir schrieb:> Die Signale werden an die Eingänge einer ECU angeschlossen. Die ECU> erkennt nur, ob die Signale HIGH (12V) or LOW (0V). Falls ihr andere> Vorschläge habt, dann gerne.
Glaube ich nicht. Thereshold, Schaltschwelle, wird u.U. bei 1/3 Vdd und
2/3 Vdd liegen. HildeK hat doch einen netten Pegelwandler vorgestellt.
Den könnte man auch mit MOSFET bauen. Ein 2N7002 sollte genügen.
Javir schrieb:> Die ECU> erkennt nur, ob die Signale HIGH (12V) or LOW (0V).
Wieviel Strom fließt dabei?
mfg Klaus
Georg M. schrieb:> H. B. schrieb:>> Ich würde sowas mit Optokoppler oder PhotoMOS schalten.>> Ja, das wäre die beste Lösung.
Ja, vermutlich. Ob eine Potentialtrennung wünschenswert oder gar
erforderlich ist, hat der Javir nicht angesprochen.
Aber auch zur geforderten "hohe Anstiegsgeschwindigkeit" gibt es keine
Zahlen. Womöglich ist das aus Sicht der Mechanik gedacht.
Ja Javir, wie schnell soll es denn sein?
1 ms, 1 µs oder 1 ns?
Na gut, bei digitalen Arduinoausgängen ist es ja eigentlich noch
gemütlich.
Aber Zahlen wären schon angebracht, sonst stehst Du u.U. vor dem
nächsten Problem wenn es doch zu langsam ist. Zu schnell ist aber auch
nicht gut, weil dann ggf. die Störstrahlung zu hoch wird. Das ist eben
die Elektronik mit all ihren Wundern und Problemen.
mfg klaus
Ich würde an die Ratestunde, in der be- und geraten wurde wie wild, doch
noch ein paar Fragen anschließen:
Javir schrieb:> Die Signale werden an die Eingänge einer ECU angeschlossen. Die ECU> erkennt nur, ob die Signale HIGH (12V) or LOW (0V).
0,1V sind also schon kein LOW mehr, aber auch noch kein HIGH?
Und 11,9V ist kein HIGH, aber sicher auch kein LOW?
Oder was passiert im "verbotenen" Zustand dazwischen?
Wo liegen die Schaltschwellen?
Bei welcher (Mindest-)Spannung erkennt die unbekannte ECU ein HIGH?
Bei welcher (Maximal-)Spannung erkennt sie noch ein LOW?
> Die ECU
Welche denn?
HildeK schrieb:> Andreas S. schrieb:>> Wenn der Pegelwandler nicht invertieren darf, aber eine minimale>> Ausgangsspanung von ca. 1V hinreichend ist, genügt ein einzelner>> NPN-Transistor.>> Ja, du hast recht. Basisschaltung, da geht das Ausgangssignal sogar> recht gut auf 0V. Siehe Bild.> R6 kann man sicher noch etwas größer wählen. 10k oder so ...
Bei Deiner Simulation wird die Ausgangsimpedanz des
Microcontrollerausganges unterschlagen. Da bei der Basisschaltung jedoch
nicht nur der Ausgangsstrom, sondern auch der Basisstrom und der Strom
durch R6 in den Microcontroller hineinfließen, kommt man nicht ganz auf
0V hinunter. Hinzu kommt auch noch die Sättigungsspannung des
Transistors, üblicherweise ca. 0,2V in voll durchgesteuertem Zustand.
Javir schrieb:> ich bin Mechatronik-Student und würde 2 digitale Arduinoausgänge von 0-5> V auf 0-12 V bzw. 3V-12V verstärken. Den nichtinvertierender> Operationsverstärker werde ich mit 12 V versorgen.
Digitale Ausgänge und Operationsverstärker passt nicht wirklich
zusammen, auch wenn es natürlich funktionieren würde.
IMHO sitzt du auf dem falschen Pferd.
Andreas S. schrieb:> Bei Deiner Simulation wird die Ausgangsimpedanz des> Microcontrollerausganges unterschlagen. Da bei der Basisschaltung jedoch> nicht nur der Ausgangsstrom, sondern auch der Basisstrom und der Strom> durch R6 in den Microcontroller hineinfließen, kommt man nicht ganz auf> 0V hinunter. Hinzu kommt auch noch die Sättigungsspannung des> Transistors, üblicherweise ca. 0,2V in voll durchgesteuertem Zustand.
Ja, man könnte die Quelle noch mit 20Ω Innenwiderstand ansetzen.
Es ist klar, dass der Strom durch R6 vom µC verarbeitet werden muss, das
ist meiner Ansicht nach der Hauptnachteil dieser Schaltung. Hier sind es
etwa 5-6mA, das muss man ggf. an den µC-Ausgang mit dem Wert von R6 noch
anpassen. Ein Arduino hat m.W. oft einen Atmel-µC, der kann das locker.
Die Sättigungsspannung des Transistors wird jedoch in der Simulation
schon berücksichtigt, es sind ja durchaus brauchbare Modelle in
Verwendung. Da es nur wenige mA Kollektorstrom sind, erwarte ich auch
real keine 200mV.
Aber selbst wenn da ein halbes Volt zusammenkommen würde: Wenn der
Logikpegelhub am Empfänger 12V beträgt, kann man noch nachprüfen, ob die
verbotene Zone da weit außerhalb von 25% und 75% von den 12V liegt (3V
und 9V). Über den ECU-Eingang haben wir leider keine weiteren Infos,
wahrscheinlich ist der verbotene Bereich noch deutlich kleiner. Das
könnte der TO mal nennen. Auch, welche Flankensteilheit notwendig ist
und welche Eingangsimpedanz die ECU hat.
Vielleicht meldet er sich nochmals 😀.
