Moin,
in nächster Zeit wollte ich einen analogen PID-Regler aufbauen. Dazu
möchte ich die einzelnen Anteile separat mit je einem
Operationsverstärker erzeugen. Das theoretische Vorgehen ist klar,
invertierender Verstärker, Differenzierer und Integrierer (aufgebaut als
Operationsverstärkergrundschaltung) parallel auf einen Summierer führen.
Dazu findet man auch einige Anleitungen.
Was muss man da aber praktisch noch beachten? Der Differenzierer hat in
der Simulation geschwungen, bis ich vor den Kondensator noch einen
Widerstand eingesetzt habe. Gibt es sonst noch Besonderheiten oder kann
man die Lehrbuchschaltung auch praktisch einsetzen?
Gibt es einen 'Standardoperationsverstärker' für solche Anwendungen mit
Single-Supply 5V? Natürlich gibt es hunderte passende Typen, aber
manchmal gibt es ja ein Bauteil, das man immer nimmt, wenn man keine
besonderen Anforderungen hat (1N4007, BC547, LM358, NE555…).
Pd G. schrieb:> den es auch als LM358 (Dual) gibt.
Das ist mein Standardtyp für allgemeine Aufgaben, allerdings hat der
eine 'High-Level Output Voltage' von Vcc-1,5V. Bei 5V bleibt da nicht
mehr viel Spielraum. Bei der Eingangsspannung sieht es ähnlich aus.
Ich will es praktisch mal ausprobieren ;-)
Einen Regler kann man ja nicht testen, ohne damit etwas zu regeln, aber
es ist keine hochgenaue, langzeitstabile, sicherheitskritische Anwendung
geplant, sondern nur ein das-habe-ich-selbstgebaut-Hobbyprojekt, also
einfach mal ausprobieren.
Dussel schrieb:> Gibt es einen 'Standardoperationsverstärker' für solche Anwendungen mit> Single-Supply 5V?
Single Supply ist wie schon geschrieben Unfug. Wenn du invertierst oder
negative Werte haben kannst brauchst du symmetrische Versorgung.
Ops eher welche mit niedriger Offsetspannung.
GB schrieb:> Dussel schrieb:>> invertierender Verstärker, ...>>> Single-Supply 5V?>> Das schließt sich aus.
Nein.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverstärker-Grundschaltungen#Betrieb_mit_einfacher_Versorgungsspannung
Da die Referenzspannungsschiene am nichtinvertierenden Eingang nicht
belastbar ist, kann man sie für die Praxis auch nicht als Masse
betrachten. Es bleibt bei Single-Supply mit Masse und 5 V oder 12 V
Versorgungsspannung.
Wenn man unbedingt Besserwisser sein will, könnte man anmerken, dass die
gezeigte Schaltung in gewisser Weise ein Differenzierer ist, das ist
aber für die Anwendung uninteressant.
Mir fällt gerade auf, dass wir wohl aneinander vorbeigeredet haben. Es
kommt drauf an, was man als Masse bezeichnet. Für mich ist Masse, wie
oben beschrieben, ein Teil der Spannungsversorgung, muss also auch
höhere Ströme leiten können. Man kann aber auch die Referenzspannung für
das Signal als Signalmasse ansehen. Dann hättet ihr recht, dann wäre es
nach der Betrachtungsweise nicht mehr Single-Supply.
Ich meinte die Spannungsversorgung mit +5 V ohne 'stromfähige'
Mittelspannung. Die Invertierung bezieht sich auf Signale bezogen auf
die Referenzspannung.
Dussel schrieb:> Es kommt drauf an, was man als Masse bezeichnet.
man kann immer eine künstliche Masse erzeugen. Das kann aber auch
beliebig schlechte Eigenschaften ergeben.
In einem Regler hast du normalerweise positive und negative
Regelabweichungen. Also kommst du nicht um eine wie auch immer geartete
symmetrische Versorgung in Bezug auf deine Regelabweichung herum.
Nochwas: Dein Bezug auf einen Audio Verstärker bzgl. unipolare
Versorgung ist nicht zielführend, weil du bei der Regelabweichung nicht
nur AC-Werte sondern den absoluten DC Pegel (Regelabweichung)
verarbeiten musst.
Ja klar, wie gesagt kommt es darauf an, was man als Masse definiert. In
meinem Fall würde ich die künstlich erzeugten 2,5 V (gegen
Netzteil-Minus) als Signalreferenz oder Signalmasse nehmen. Das heißt,
alle Größen beziehen sich auf diese 2,5 V.
Unabhängig von der Massedefinition die zwei Ausgangsfragen: Gibt es
einen Standardoperationsverstärker für geringe Versorgungsspannungen,
also +5 V oder ±2,5 V und gibt es irgendwas zu beachten, wenn man einen
PID-Regler praktisch aufbaut im Gegensatz zur Theorie.
Nemesis schrieb:> Mit LT-Spice simulieren reicht dir nicht?
Meinst du vor dem Aufbau oder statt des Aufbaus? Ich möchte am Ende
schon eine reale Schaltung haben. Unter Anderem auch, da erfahrungsgemäß
Simulation und Realität doch nicht immer übereinstimmen.
Sofern die benutzten OPV-Parameter korrekt sind, lassen sich derartige
Schaltungen recht gut simulieren. Einfach das OPAMP2-Modell von LTSpice
nehmen und die Parameter nach Datenblatt eintragen.
Standard OPV für 5V: LMV358, LM821, LM822 ...
Dussel schrieb:> Ich möchte am Ende> schon eine reale Schaltung haben.
Wenn es zunächst darum geht, die Eigenschaften eines PID-Reglers kennen
lernen zu wollen, dann kann man die stinknormalen OPV nehmen, die man in
seiner Bastelkiste hat. Da spielt auch die Stromversorgung zunächst nur
eine Nebenrolle.
Hat man genügend Erfahrungen gesammelt, dann kann man die Schaltung für
einen bestimmten Anwendungsfall immer noch optimieren.
> dann kann man die stinknormalen OPV nehmen> Da spielt auch die Stromversorgung zunächst nur> eine Nebenrolle.
Die dann aber bipolar sein sollte.
Man sollte als Anfänger den Unfug mit Single-Supply erstmal lassen.
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