Das Ziel ist die Messung eines Widerstandes, der mit einem Anschlusss
auf Masse liegt. Es sollen 32 Werte, die logarthimisch von 1k bis 1000k
verteilt sind, sicher unterschieden werden. Die Spannung, die über dem
Widerstand anliegt sollte relativ klein (<0.5V) sein. Die Messung
erfolgt über einen atmega328pb.
Entscheidend ist, dass die Lösung wenig Platz einnimmt, Bauteile der
Größenordnung SOT-323, SOD-523 sowie 0402 wären ideal. Wenn möglich
würde ich gerne auf Spezialbauteile verzichten.
Lösungsansatz Logarithmierer:
Der Strom durch die BE Diode von Q1 wird durch R1 bestimmt. Q2 dient als
Temperaturkompensation. Die Transistoren wurden gewählt weil ihre
Kennlinie linearer ist als die von 1N4148 Dioden und sie als
Doppeltransistor im SOT-323-6 verfügbar sind. Der LM321 ist ebenfalls im
SOT-323 zu haben. Schön ist auch, das ein ADC pin zur Messung ausreicht.
Problem:
Obwohl Q2 effektiv den Offset beseitigt so bleibt eine
Temperaturabhängigkeit vorhanden. Selbst im Bereich von 0-40°C beträgt
der Fehler an den Rändern des Messbereiches 12mV. Um sicher die 32 Werte
zu unterscheiden darf die Abeichung jedoch maximal 170mV/32 ≈ 5mV
betragen.
Woher kommt die verbleibende Temperaturabhängigkeit? Gibt es eine
Möglichkeit diese zu beseitigen?
Falls euch eine bessere Lösung für das Problem einfällt wäre ich sehr
dankbar.
Dennis
Danke schonmal für den Hinweis, das war mir nicht bewusst. Blöderweise
weis ich auch nicht, wie ich die Ströme angleichen kann. Einen einfachen
Stromspiegel in die mitte zu packen geht auf jeden Fall nicht.
Schau dir mal das an. Dafür müsstest du dir einen PT1000 Widerstand und
möglichst 1kOhm Präzionswiderstände(kleiner Temperaturkoeffizient)
kaufen. Dein Opamp sollte einen kleinen Eingangsstrom haben. Deshalb ist
dein LM324 keine gute Wahl. Außerdem sollest du idealerweise einen
Dualtransistor nehmen damit die beiden Transistoren immer die gleiche
Temperatur haben.
Dennis . schrieb:> Falls euch eine bessere Lösung für das Problem einfällt> wäre ich sehr dankbar.
Wenn es die Ressourcen hergeben, würde ich eine Messbereichs-
umschaltung vorsehen. Ein Bereich 1kOhm - 30kOhm, der andere
30kOhm bis 1Mohm.
Grundprinzip "Spannungsteiler": Großen Widerstand (300kOhm)
fest gegen U_b, kleinen Widerstand (10kOhm) schaltbar über
Portpin.
Possetitjel schrieb:> Dennis . schrieb:>>> Falls euch eine bessere Lösung für das Problem einfällt>> wäre ich sehr dankbar.>> Wenn es die Ressourcen hergeben, würde ich eine Messbereichs-> umschaltung vorsehen. Ein Bereich 1kOhm - 30kOhm, der andere> 30kOhm bis 1Mohm.> Grundprinzip "Spannungsteiler": Großen Widerstand (300kOhm)> fest gegen U_b, kleinen Widerstand (10kOhm) schaltbar über> Portpinn
Habe soeben den Vorschlag simuliert. Funktioniert bestens.
Jim schrieb:> Habe soeben den Vorschlag simuliert. Funktioniert bestens.
Mit den idealen Widerständen eines Simulators ist das
ja auch kein Problem. Ich glaube allerdings nicht, das
Dennies mit einer reinen Simulation zufrieden ist.
Harald W. schrieb:> Jim schrieb:>>> Habe soeben den Vorschlag simuliert. Funktioniert bestens.>> Mit den idealen Widerständen eines Simulators ist das> ja auch kein Problem. Ich glaube allerdings nicht, das> Dennies mit einer reinen Simulation zufrieden ist.
Mit 5% genauen Widerständen gibt es auch im schlimmsten Fall keine
Probleme. Nur der fixe 150k und der zuschaltbare 5k6 sollten genauer
sein. Sehe dein Problem nicht...
Helmut S. schrieb:> Schau dir mal das an.
Das Ergebnis ist perfekt! Leider denke ich nicht, dass ich einen 4x
opamp im tssop-14 Gehäuse noch unterkriegen würde, und kleiner ist für
mich privat umständlich zu löten. Hab aber die Schaltung in meine
Sammlung aufgenommen, falls ich es mal wieder brauche. Danke!
Possetitjel schrieb:> Wenn es die Ressourcen hergeben, würde ich eine Messbereichs-> umschaltung vorsehen. Ein Bereich 1kOhm - 30kOhm, der andere> 30kOhm bis 1Mohm.
Sehr gute Idee, insbesondere sehr handlich klein.
Jim schrieb:> Habe soeben den Vorschlag simuliert. Funktioniert bestens.
Hab selbst gerade simuliert, ich komme auf sehr gute Ergebnisse, 26bit
Differenz zwischen zwei Werten im worst case. Bei 1% Widerständen bleibt
da selbst mit den üblichen 100ppm/°C bei -40-125°C reichlich Abstand.
Vielen Dank euch beiden für so eine simple aber effektive Lösung!
Es funktioniert sogar so gut, dass ich es ohne Umschaltung versuchen
werde, da I/Os Mangelware im Design sind. Im worst case stehen dann
immernoch 12 bit Abstand zur Verfügung, 5% Widerstandstoleranz
eingerechnet.
Nochmal vielen Dank an alle, ihr hab mir sehr gut weitergeholfen!
Dennis
[closed]
Vorschlag, vielleicht eine loesung :
Nimm ein uC mit current-dac output und adc input und mach es voellig von
Software. (zB PSOC-3, PSOC-5Lp). Neben uC wahrscheinlich keine weitere
komponenten benoetigd
Abhangig natuerlich was weiter notig ist.
