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Halbleiterschalter für einen Spektrometer.
Gast
#2737636
Hi, könnte mir vielleicht jemand sagen wovon ein Halbleiterschaler abhängig ist?bzw worauf muss man achten bevor man einen baut? Ich muss einen Halbleiterschalter für einen Spektrometer"Uras 1",deren Schaltung ich demnächst hochladen werde, bauen. Könnte mir da jemand helfen?
Gast
#2737682
SeH schrieb: > Könnte mir da jemand helfen? Klar, wenn du uns verrätst, was da genau geschaltet werden soll.
Gast
#2737843
Spektrometer was ? Dann koennten wir uns wenigsten etwas vorstellen.
Gast
#2737970
URAS dürfte wohl ein Ultra-Rot-Absorptions-Spektrometer sein ;-) Erzähl mal n bissel was über das Spektrometer. Was macht es? Wird es hardwaremäßig aufgemöbelt? OT: Hab gerade eine kanadische Firma gefunden die wohl für ca 1700.- Dolle ein kleines Spektrometer verkauft, ausgewertet wird u.a. mit nem Toshiba CCD der auch in Barcode-Scannern verwendet wird. Und hat schon jemand openspectrometer.org ins Netz gestellt? Tut mir leid hatte keine benachrichtigungen bekommen und dachte dass keiner antwortet:) So das ist das bild von dem Spektrometer. Das mit dem Halbleiterschalter habe ich wohl falsch vertanden und hier auch falsch weitergegeben. Es ist eigentlich folgendes: Der eingangswiderstand soll ca 10 hoch 12 ohm betragen die Gleichspannungsquelle ist ca 100V die hilfspannung ca 5V und die Frequenz 6,25 hz. Ich soll die Schaltung mit einem elektrometerverstärker um ca. 2,5V verstärken. Wie sieht denn die schaltung danach aus?Bzw wie soll ich das am besten machen. Ich muss halt bis spätestens morgen mittag eine konkrete idee haben. Ich hoffe ihr könnt mir helfen.
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Gast
#2740826
Das ist also ein Spektrometer mit Photoakustischem Empfänger. Der Empfangsteil ist eine Art Kondensatormikrofon. Als Verstärker käme so etwas wie ein OP mit JFET Eingängen, oder ein diskreter JFET in Frage. Dabei muss man vor allem auf das 1/f Rauschen achten - 6 Hz sind da schon relativ niedrig. Je noch Art der 100 V Quelle sollte da noch ein RC Filter rein. Vor den eigentlichen Verstärker wird man ggf. noch einen Kondensator zur Abtrennung der hohen Spannung haben, oder man hat wie im Plan gezeigt den Verstärker auf dem hohem Potential von 100 V und bringt das Signal nach der 1. Verstärkung runter auf Erde. Dann bräuchte man wohl noch ein extra Netzteil (oder Akku) für den Verstärker. Ganz auf 10 hoch 12 Ohm wird man kaum kommen, den Widerstand bestimmt der im Plan gezeigte Widerstand - viel über 1 G Ohm sind schwer zu bekommen. Mit einer Kapazität vom vielleicht 10 pF für den Sensor muss man aber schon in diesen Bereich kommen, viel mehr ist aber auch nicht nötig. Für eine gute Empfindlichkeit sollte das Kabel zum Verstärker kurz sein, um die Kapazität klein zu halten, also eher kein Kabel, sondern die erste stufe des Verstärkers direkt am Empfänger. Die Gleichrichtung sollte eher über einen Lockinverstärker erfolgen, ggf. auch als digitale Auswertung des Signals über eine Soundkarte (sofern man da 6 Hz noch rein bekommt).
Gast
#2740922
Hi Ulrich, danke für die Antwort,von einem Kondensatormikrofon wusste ich ganz ehrlich nicht. Ich weiss es ist zu viel verlangt aber wäre es möglich mir eine Schaltung rüber zu schicken? Das wäre echt nett.
Gast
#2740937
Da sind paar Teschnische Sachen.
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Gast
#2741018
Was Benötigt wird ist eigentlich genau die Auswertung für ein klassisches Kondensatormikrofon. Dafür sollte sich über Google bestimmt eine Schaltung finden lassen. Der Transfer auf GND Potential sollte einfach mit einem Kondensator gehen - die 100 V sollten schon recht stabil sein (Batterien ?). wo befindet sich der Kondensatormikrofon auf der Schaltung die ich hochgeladen habe? Und gibt es wirklich keinen anderen weg dass ganze mit einem Elektrometerverstärker zu verstärken. Ich frage Nicht weil ich undankbar oder unzufrieden bin, aber das ist eigentlich was mein Prof von mir verlangt.
Gast
#2741128
1.Sa Ha schrieb: > wooo befindet sich der Kondensatormikrofon Das http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensatormikrofon http://de.wikipedia.org/wiki/Mikrofonverst%C3%A4rker 2.Wenn die Meßkammer lt. Beschreibung mit 2 Glühfäden gleichmäßig beheizt werden soll, dann sollten diese gepaart sein um gleiche Bedingungen zu haben. 3.Einen Start hat Du jetzt. Deine Hausaufgaben werde ich nicht erledigen. Danke :)
Gast
#2741269
Die Frage die sich hier eher stellt ist, wo ist das Spektrometer. Schaltungen für die Auswertung eines Kondensatormikrofons sollte man schon selber finden - viele davon nutzen auch einen Elektrometerverstärker. sieht es etwa dann so wie im Anhang aus? Oder habe ich da was vergessen?
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Sorry war ein Bild zu viel
Gast
#2742361
Das Bild ist nicht nur doppelt, sondern auch noch viel zu groß vom Speicherplatzbedarf - ca. 50 K könnten hier ausreichen. Die Schaltung passt noch nicht ganz: der Widerstand direkt vor dem OP Eingang ist überflüssig und erzeugt nur zusätzliches Rauschen. Einen Widerstand in der Rückkopplung braucht man auch nur bei wenigen OPs - bei den JFET Typen die hier richtig wäre - eher nicht. Ob 5 V für den OP ausreichen ist noch zu klären. Alternativ ggf. einfach ein JFET und 1 Widerstand als Sourcefolger als Alternative zum OP, da reichen dann auch 3-5 V als Versorgung. Am Eingang reich auch ein Widerstand gegen Masse - da braucht man keine 2 parallel. Von der Spannung muss man noch etwas aufpassen. So wie der erste Plan ist, liegt der Ausgang hier auf 100 V - der erste Verstärker wird aber relativ zu den 100 V sein. Sofern man nur eine Anzeige haben will, kann man die Ganze Schaltung ggf. noch alles relativ zu den 100 V haben, sonst müsste man noch eine Verschiebung auf das Massepotential hinter den ersten Verstärker bauen. Wenn man in der Eingangstufe auf Verstärkung verzichtet, könnte man dies auch gut und einfach per Kondensator erreichen: also ein Koppelkondensator hinter den ersten OP und dann einen 2. Verstärker - diesmal mit Verstärkung mit Versorgung um GND. Ich hocke hier in Spanien mit nem UMTS prepaid-Stick. Wenn du nochmal son Riesenbild postest... dann.. dann... Caramba! erstmal danke für den Kommentar wegen dem Bild. Wie ich schon erwähnt habe ich brauche die Schaltung mit einem Elektrometerverstärker,eine Schaltung mit einem JFET habe ich dem Prof vorgeschlagen und er hat es abgelehnt. die 5 V für den OP könnten nicht reichen,das stimmt.Aber das ist momentan nicht so wichtig. Vor dem OP ist keine Ich brauche auch die Schlatung nur mit einem OP wenn es möglich ist. Also wie kann ich dann noch sonst optimieren?wenn ich den widerstand an der Masse weg mache und die Masse dann an den 10 Mohm widerstand anschliesse bekomme ich dann trotzdem die 2,5V Verstärkung oder?
Gast
#2742716
Der 10 M Widerstand in der Schaltung ist einfach nur vor dem Eingang - bei einem FET OP hat der also bei der niedrigen Frequenz fast keinen Einfluss (außer etwas mehr Rauschen). Wenn man die Schaltung mit nur einem OP haben will, dann müsste die Eingangstufe halt auch schon Verstärkung habe. Der Arbeitspunkt bei 2,5 V ist dabei kein wirkliches Problem. So super rauscharm muss das auch nicht sein - ein 1000 M Widerstand hat schon ein deutliches Rauschen. Man bekommt das Ausgangssignal auch mit einen einfachen RC filter wieder von den 100 V runter - nur wird da schon etwas hochohmiger (z.B. 100 µF, 10 K), und Störungen von den 100 V kommen etwas stärker durch. Hi Ulrich, ich bin echt dankbar für deine Zeit und Mühe. Ich muss ehrlich sagen,und ich schäme mich dafür,aber ich weiß nicht wie ich weiter machen soll.Es ist nicht Faulheit oder ähnliches.Ich hab wirklich versucht aber fehlt das Wissen. Ich würde ja auch nicht hier posten wenn ich weiter käme :) Wenn es geht dass du mir eine Schaltung schickst,wäre das sehr nett und ich wäre sehr dankbar. Aber wenn du der Meinung bist dass ich es selber hinkriegen soll dann kann ich es natürlich verstehen. Danke nochmal.Gruss
Gast
#2742911
Sa Ha schrieb: > Tut mir leid hatte keine benachrichtigungen bekommen und dachte dass > keiner antwortet:) > ... > Ich muss halt bis spätestens morgen mittag eine konkrete idee haben. > Ich hoffe ihr könnt mir helfen. Das muß dir nicht Leid tun. Keiner hindert dich daran, trotzdem hier vorbei zu schauen. DU hast den Termin ;-)
Gast
#2742915
Sa Ha schrieb: > Wie ich schon erwähnt habe ich brauche die Schaltung mit einem > Elektrometerverstärker Elektrometerverärker ist kein Bauteil, sondern ein Schaltungsprinzip. Du brauchst eine hochohmige Eingangstufe und kannst danach dein Signal mit einem Look-In Verstärker herausfischen, der sein Referenzsignal vom Chopper bekommt.
Gast
#2742955
Warum brauchst Du eine Elekttrometerschaltung mit FET- Opv ? Du kannst das Kondensatormikrofon auch an einen Verstäkermit 0 Ohm Eingangswiderstand betreiben. z.B. gegen einen OPV mit einem Widerstand von Ausgang auf (-) mit 1MOhm. Das Mikrofon gibt dann den Strom ab und der wird mit der Schaltung in eine Spannung verwandelt. Der Vorteil ist, dass Du einen bipolaren OPV verwenden kannst, der bei deinen niedrigen Frequenzen weniger rauscht als dein FET-OPV. Nimm den OP27, einen besseren findest Du nicht. Das Elektretmikrofon braucht noch eine Vorspannung sehr , die mit RC- TP gut gefiltert werden muss. Hi maumau, wie sieht die Schaltung dann aus?ist es ähnlich zu der die ich hochgeladen habe?
Gast
#2742999
Mit dem C soll die Bandbreite begrenzt werden. Dadurch wird das Rauschen begrenzt. Also C=1/(6.28* 1Mohm *fh) Dabei ist fh die höchste Frequenz die Du noch verstärken willst.
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der OP27 hat einen differentiellen Eingangswiderstand von 6MOhm und erfüllt deswegen die Forderung des hohen Eingangswiderstands nicht. Ich habe 2 Ansätze von dem Prof bekommen die habe ich hier hochgeladen,die muss ich optimieren. Ich hab eine Schaltung ,mit hilfe von maumaus Schaltung(danke dafür),daraus gemacht,kann mir jemand sagen obs so passt.
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Gast
#2743860
Sa Ha schrieb: > der OP27 hat einen differentiellen Eingangswiderstand von 6MOhm und > erfüllt deswegen die Forderung des hohen Eingangswiderstands nicht. Der war auch nicht als Elektrometerverstärker gedacht, sondern als Transimpdanzverstärker für die Lade-/Entladeströme des Kondensatormikrophons.
Gast
#2743868
Beim Plan vom Spektrometer ist wohl vorgegeben, dass die Membran an GND liegt - die Elektrode für den Ausgang liegt entsprechend auf dem hohen Potential (ca. 100 V). Ich würde mal davon ausgehen, dass man da nichts ändern kann. Bei den gezeigten Schaltungen ist das meist noch nicht berücksichtigt - das ist aber wichtig für die Lage der Versorgungsspannung. Um die Spannung direkt (also ohne extra Koppelkondensator) zu verstärken braucht man dann eine Versorgungsspannung von z.B. 100 V-2,5 V und 100 V + 2,5 V. Das Signal am Ausgang ist dann immer noch relativ zu den 100 V, nicht relativ zur Masse. Bei der Auswahl des OPs ist der OP27 für die Eingangstufe nicht gut geeignet - der hat zwar ein geringes Spannungsrauschen, aber dafür ein viel zu hohen Stromrauschen. Da sollte man schon einen OP mit JFET oder ggf. auch MOSFET-Eingang nehmen. Auch da gibt es Typen, die nicht so sehr rauschen. Das 1/f rauschen ist nicht schön, aber auch noch nicht so schlimm. Die optimale Auswahl des OPs hängt von der Kapazität des Mikrofons ab. Immerhin ist die Größer der Bilder schon recht gut geworden - bei den Schaltungen ist leider kaum Fortschritt zu sehen. würde hier ein Scmitt Trigger in Frage kommen? Und wenn ich ZB meine lezte schlatung mit LT Spice zeichne,wie soll ich sie testen? Hallo Schmitttrigger geht nicht. Ich denke Du willst ein analoges Signal verstärken?
Gast
#2744600
Die Schaltung zu simulieren ist schon eine gute Idee - das geht schneller als löten, und man braucht keine Messgeräte. Wie man mit so einer Simulation umgeht ist auch sonst sinnvoll zu lernen, zumindest wenn man sich mit dem Fach befassen will. Zu testen gibt es bei so einer Schaltung erstmal den Arbeitspunkt, also die DC level. Das geht entweder als extra Punkt, oder über "transisent response" über eine kurze Simulation im Zeitbereich. Hier muss man ggf. schon etwas mit dem Modell des OPs aufpassen: das sollte die Versorgung des OP mit berücksichtigen. Der 2. Punkt, der hier vielleicht nicht so wichtig ist (6,25 Hz sind schon fast DC) wäre der Frequenzgang als AC Simulation. Die untere Grenzfrequenz könnte aber schon interessant werden. Der 3. Punkt wäre dann schließlich das Rauschen, um sicher zu sein das man davon nicht zu viel hat - das braucht aber ggf. ein ausführliches Modell des OPs. An dem Punkt sieht man dann ggf. Unterschiede zwischen einer guten und einer weniger guten Lösung. Einen Schmidttrigger kann man hier eher nicht gebrauchen - vielleicht später als Eingang für den Lockin-verstärker. Der Teil ist aber deutlich komplizierter als der Eingangsverstärker. Nicht hübsch, aber in etwa das, was Du suchst. Braucht vermutlich noch einen Tiefpass und eine zweite Verstärkungsstufe bzw. Offsettrimming
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könntest du es mir bitte kurz erklären? Nunja, da fehlt noch ein Widerstand in Serie zum Kondensator. So 10 k vielleicht, dass die 100 V beim Einschalten nicht zum OP kommen. Ist einfach ein nichtinvertierender Verstärker mit Gain 100 und einem RC-Hochpass mit ca. 0.16 Hz Grenzfrequenz davor. Gain 100 ist aber schon nicht mehr trivial, weil da 10 mV Offsetspannung schon mal 1 V Ausgangssignal produzieren. Teste es einfach mal mit einem TL071, billig und allverfügbar. ich habe gefragt wegen dem Schmitt Trigger weil die 2. Schaltung die ich hochgeladen habe,und die ich als Anzatz von meinem Prof bekommen habe,danach aussah. Die Grundschaltung von dem Schmitt Trigger sieht der ähnlich und die Spannung hat so ein Verlauf wie auf der selben Schaltung gezeichnet ist. Ich habe versucht selber was zu machen und es sieht so aus. Der OP stimmt vielleicht nicht aber ich konnte bei LT Spice auf die schnelle nichts besseres finden. Könnte mir bitte jemand sagen ob sowas gehen würde.
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Gast
#2744928
Die Schaltung ist im wesentlichen ein normaler nicht invertierender Verstärker. Nur der Widerstand R1 ist irgendwie Fehl am Platz - da gehört höchstens ein Widerstand (ca. 10 K ...100 K) als Schutz vor Transienten beim Einschalten hin. Die Verstärkung ist auch deutlich zu groß gewählt. Dazu kommt der typische Fehler, dass die Versorgung des OPs frei schwebend ist, da fehlt der Bezug zu Massen. es klingt bestimmt blöd aber wie meinste die Verstärkung ist zu Groß gewählt?
Gast
#2745147
Bei der Schaltung ist ein Verstärkung von (R2+R3)/R3 also rund 1000000 eingestellt - das ist in aller Regel viel zu viel. Wesentlich über etwa 1000 fache Verstärkung geht man sonst in einer Stufe eher nicht, schon wegen DC Offset. und wie wäre es mit der Schaltung?
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Gast
#2745366
Die neue Schaltung ist von der Verstärkung schon mal besser, das war es dann aber auch. Einfach nur raten hilft hier nicht weiter. Wenigstens die elementaren Grundlagen sollte man schon verstehen, bzw. in einem Buch oder Tutorial im Web nachlesen. Hier mal die gröbsten Fehler: Der Spannungsteiler R2/R3 ist viel zu hochohmig: Der Strom kommt vom Ausgang des OPs, reicht also um ggf. auch ein mA liefern zu können. So große Widerstände fangen leicht Störungen ein und rauschen unnötig. Besser wären hier eher 10 K und 100 K. Der Widerstand R1 ist ebenfalls viel zu groß (oder an der falschen stelle). Vor den OP Eingang ist ggf. ein Widerstand als Schutz sinnvoll - mehr als etwa 1 M sollte es aber eher nicht sein, denn auch der Widerstand verursacht Rauschen. Es ist nicht klar wozu C1 gut sein soll, bzw. was er darstellen soll. Der Empfänger hat eine viel kleinere Kapazität, so eher im Bereich 1-100 pF. Auch die Lage der Spannungsquelle passt noch nicht ganz. Da hat man einmal die 100 V für die Polarisation und dann an einer anderen Stelle eine kleine Wechselspanung für das Signal. Als Modell für den Empfänger könnte man eine Wechselspannungsquelle und einen kleinen Kondensator in Reihe nutzen. Jetzt liegt immerhin eine Verbindung der Versorgung des OPs zur Masse vor, nur kommt das so mit dem DC Pegel nicht hin. Einfach nur verbinden reicht nicht - die Verbindung muss auch schon passen. Die Widerstände sind so groß weil das ganze sehr hochohmig sein soll.Die Werte wurden mir so gegeben. Wo soll den R1 hin? C ist der mikrofone. Ansonsten bin ich lansam verzweufeilt :) und in Büchern und Tutorials habe ich auch schon nachgelesen,da wird nur oberflächlich erklärt. Oder ich suche einfach falsch. Danke dir und schönes wochenende. Eingangswiderstand im Teraohm Bereich hat z.B. der gute alte CA3140, der deswegen gerne für sehr hochohmige Messungen benutzt wird (PH-Sonde etc.). Was ich nicht verstehe: Lt. Beschreibung des Spektrometers ist da doch schon ein Verstärker/Gleichrichter drin. Sollst du den nur ergänzen oder neu konstruieren? den soll ich mit einer Halbleiterschaltung ersetzen. Ein Elektrometerverstärker wird von dem Prof bevorzugt.
Gast
#2745669
Die Widerstände in der Rückkopplung haben fast nichts mit dem Eingangswiderstand zu tun. Man kann auch einen Eingangswiderstand in Terraohm-Bereich haben, wenn die Rückkopplung nieder Ohmig ist. Ohne Not sollte man da nicht wesentlich über 100 K gehen. Die Widerstand R1, also der besonders hohe Widerstand (>=1000 M) soll dafür sorgen das der DC Pegel am Mikrofon bzw. dem Verstärker stimmt. Der Widerstand gehört also vom Eingang des Verstärkers zu einer festen gut gesiebten Spannung, ggf. nach Masse, je nach Versorgung des OPs. So wie der Sensor im Plan oben (wohl aus der Anleitung) gezeigt ist, ist die Kapazität gegen Masse. Für den Verstärker hat man da 2 Möglichkeiten, zwischen denen man wählen muss: 1) Man hat den Verstärker mit der Versorgung relativ zum 100 V Potential. Nachteile: Das Signal ist relativ zu den 100 V, zusätzliche Versorgung nahe den 100 V nötig. 2) Man nutzt ein RC-Glieg um das Signal noch vor dem Verstärker vom 100 V Potential runter zu bringen. Nachteile: man braucht 2 Widerstände im GOhm Bereich, zusätzliche parasitäre Kapazität. Beide Versionen haben so ihre vor und Nachteile. Man muss sich aber vor allem für eine der Lösungen entscheiden. Also die kapazität des Mikrofons soll sich wegen der Verstärkung ändern.Frequenzgang am Mikrofon ist 6,25hz Wie kann ich das machen?Was fehlt in meiner Schaltung? Der 1000Meg widerstand und der kondesator bzw die membran des mikrofons liegen an GND.Im ursprünglichen ist einfach andersrum gezeichnet.
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Gast
#2747869
Sag mal, bist Du wirklich so erkenntnisresistent, oder verarschst Du uns hier? Das kann doch nicht wahr sein... In Reihe zu R1 einen (spannungsfesten) Koppel-C, weil Du sowieso nur den AC-Anteil des Signales weiterverarbeitest. Den Koppel-C mit einem hochohmigen Widerstand gegen GND versehen, um Hochlaufen der Spannung am OP zu vermeiden. => Hochpass ist Dir ein Begriff? Die Widerstände für die Rückkopplung R3 / R2 viel kleiner auslegen, steht oben schon. 10k / 5k wäre in Ordnung. Der Sensor C1 sollte ja wohl einseitig auf Masse liegen. Also C1 / R4 tauschen, für die Trennung des OPV von der 100V-Spannung sorgt der Koppel-C, siehe oben. Also 1.Danke für die Hilfe,ich wollte niemand verarschen und ich entschuldige mich für mein begrenztes Wissen was dank den Forum und leute wie dich und Ulrich ein wenig besser geworden ist. und 2.du solltest deine soziale Kompetenz und deine elektronik Kentnisse auf dem selben niveau bringen.Das würde dir nicht schaden. Freut mich dass ich dir auch was beibringen konnte.
Gast
#2748118
Sa Ha schrieb: > soziale Kompetenz Der Glaskugel-Kompetenztrigger startet da: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0209092.htm So,die Schaltung wie sie jetzt ist,ist richtig. Den CA3140 habe ich selber in Spice integriert und es funktioniert. Der C4 gehört nicht zu der Schaltung,ich muss den aber zu C1 parallel schalten um zu sehen wie die Spannung sich mit der Kapazitätsänderung ändert.Laut dem Prof so muss ich es machen. die Frequenz am C1 ist konstant und beträgt 6,25Hz.Die Kapazität ist ca. 50pf und ändert sich.Die Zeit sollte 2 bis ms betragen. Das Problem ist dass ich nicht weiß wie ich das machen soll bzw was soll ich tun dass die Simmualtion ein mal den C1 nimmt und einmal den C4. Weiß jemand wie so was geht.Oder kennt jemand vllt nen Link wo dieser Vorgang beschrieben wird. Nochmal danke an alle die mit mir geduldig waren und sich die Zeit genommen haben um mir zu helfen.
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