Moin,
leider kenne ich mich mit analoger Elektronik nur wenig aus. Es sollen
zwei analoge Sensoren (0-5V) mit einem AD-Wandler gemessen werden.
Angestrebte Genauigkeit ist so ca. 1%.
Als AD-Wandler kommt ein ADS1115 zum Einsatz (allerdings werde ich nur
die obersten 12 Bit nutzen).
Um eine vernünftige Referenzspannung für den AD-Wandler und die Sensoren
(beide jeweils ca. 30mA) zu bekommen, wollte ich die oben gezeigte
Schaltung verwenden, die bis etwa 200 mA funktionieren sollte.
Sehe ich das richtig?
Vielen Dank
Svensson
svensson schrieb:> Sehe ich das richtig?
Ist doch im Datenblatt als Beispiel enthalten.
Um sicher zu sein kannst Du das ja mit LTspice testen. Dafür hat LT das
Tool ja bereitgestellt.
mfg klaus
svensson schrieb:> Um eine vernünftige Referenzspannung für den AD-Wandler
der ADS1115 nutzt immer seiner interne Referenz, dem kannst du keine
externe Referenz vorgeben.
svensson schrieb:> wollte ich die oben gezeigte> Schaltung verwenden, die bis etwa 200 mA funktionieren sollte.
dein Transistor wäre mit 200mA am absoluten Limit. Aber da du ja
eigentlich nur 60mA benötigst, ist das ok.
In der Schaltungsvorlage im Datenblatt des LT1021 ist für diese
Beschaltung noch ein 2µF Tantal am Ausgang vorgesehen - wenn LT den
vorschlägt würde ich ihn nicht weglassen (auch wenn er vielleicht primär
für Lastschwankungen gedacht ist, die bei deinen Sensoren evtl. nicht
erwartet werden).
Die 9V sind ja wahrscheinlich "wirklich" 9V (und nicht nur die nominelle
Spannung einer 9V-Batterie - denn damit würde es knapp werden).
Da du die Toleranz der Widerstände extra mit 0,1% angegeben hast: die
macht für die Genauigkeit der erzeugten Spannung in dieser Schaltung
keinen Unterschied.
Danke für die Antworten, das hilft mir schon sehr!
Also kann ich den ADS1115 mit irgendetwas versorgen, der erzeugt dann
eine intere Referenz? Habe ich gelesen, kann es aber kaum glauben. Und
was ist, wenn das Signal über der externen Versorgungsspannung liegen
würde, das kann doch nicht gehen, oder?
Doch, es handelt sich um ein tragbares Gerät, das mit 6 x AA Zellen
arbeitet. Wieso sollte das ein Problem sein? Ich benötige ja nur 5V,
d.h. das sind doch 4V Differenz, das sollte doch reichen.
Der von mir gekaufte Transistor ST 2N3906C hat angeblich 600mA, was ich
aber irgendwie kaum glauben kann, daher rechne ich vorsichtshalber
lieber nur mit 200mA.
Ich verstehe das mit dem Lineartransistor ohnehin nicht wirklich, wie
regelt der sich denn ein. Könnte ich auch einen beliebigen anderen
Transistor verwenden, z.B. den BD136, und hätte dann 1 A zur Verfügung?
Einen Elko kann ich gerne noch hinzufügen. Die Widerstände haben 20 Cent
gekostet, das konnte ich investieren, wo doch der LT1021 fast 7 Euro
kostet.
svensson schrieb:> Also kann ich den ADS1115 mit irgendetwas versorgen...
Es sollte schon die passende Spannung sein, mit Äpfeln oder Birnen läuft
er wohl nicht?
svensson schrieb:> Also kann ich den ADS1115 mit irgendetwas versorgen, der erzeugt dann> eine intere Referenz? Habe ich gelesen, kann es aber kaum glauben.
Steht doch im Datenblatt.
> Und> was ist, wenn das Signal über der externen Versorgungsspannung liegen> würde, das kann doch nicht gehen, oder?
Steht auch im Datenblatt, Seite 6, 7.1 Absolute Maximum Ratings.
Analog input voltage
AIN0,
AIN1,
AIN2,
AIN3
GND – 0.3 VDD + 0.3 V
Die ESD Dioden am Eingang halten noch etwas ab. Aber Du solltest schon
für eine Begrenzung sorgen. Ein Sensor liefert aber gewöhnlich keine 5V.
mfg klaus
Das sind auch keine normalen Sensoren. Lt. engl. Datenblatt können die
angeblich bis zu 5 V liefern, 0-Pegel zwischen 35-150 mV, Vollausschlag
angeblich 5 V.
Die sind auch unglaublich träge und liefern maximal 1 Sample pro
Sekunde.
Dann macht es schon Sinn, die Sensoren (lt. Datenblatt 3-15V) und den
AD-Wandler aus einer gemeinsamen Quelle mit genau 5V zu versorgen. Den
AD-Wandler wollte ich zudem mit Zenerdioden 5,1V schützen.
svensson schrieb:> Der von mir gekaufte Transistor ST 2N3906C hat angeblich 600mA, was ich> aber irgendwie kaum glauben kann, daher rechne ich vorsichtshalber> lieber nur mit 200mA.
Woher hast du diese Information? Gib uns doch einfach einen Link auf die
Quelle. Wenn ich z.B. bei Digikey nach 2N3906 suche finde ich keinen,
der mehr als 200mA kann. Und 200mA ist das maximum rating - das du
sicher nicht ausreizen solltest.
svensson schrieb:> Doch, es handelt sich um ein tragbares Gerät, das mit 6 x AA Zellen> arbeitet. Wieso sollte das ein Problem sein? Ich benötige ja nur 5V,> d.h. das sind doch 4V Differenz, das sollte doch reichen.
Das reicht nominell. Aber welche Spannungen haben deine Zellen
tatsächlich? AA ist nur die Bauform, das deckt ganz unterschiedliche
Batterietypen ab. Und wenn die Zellen nicht mehr voll sind, sinkt im
Allgemeinen ihre Spannung. Du brauchst mindestens 7,5V (real, nicht nur
nominell), damit deine Referenzerzeugung sicher läuft.
svensson schrieb:> Ich verstehe das mit dem Lineartransistor ohnehin nicht wirklich, wie> regelt der sich denn ein.
Der LT1021 versucht seinen Ausgang auf 5V zu halten. Wenn die
Ausgangsspannung aufgrund der Belastung absinkt, liefert der LT1021 mehr
Strom zum Ausgang. Dieser Strom kommt über den Versorgungspin in den
LT1021 rein und vergrößert damit den Basisstrom des 2N3906. Dessen
Stromverstärkungs sorgt dann dafür, dass deutlich mehr Strom zum Ausgang
geliefert wird, als der LT1021 alleine könnte. Wenn du ihn gegen einen
stärkeren pnp tauschen willst sollte der zumindest eine vergleichbare
Stromverstärkung haben.
svensson schrieb:> Die sind auch unglaublich träge und liefern maximal 1 Sample pro> Sekunde.
Sensoren, die Samples pro Sekunde liefern? Auch hier die Frage: warum
gibst du nicht einfach einen Link auf das Datenblatt?
svensson schrieb:> Dann macht es schon Sinn, die Sensoren (lt. Datenblatt 3-15V) und den> AD-Wandler aus einer gemeinsamen Quelle mit genau 5V zu versorgen.
Die Versorgung des ADCs ist allerdings etwas anderes als die Referenz
des ADCs, das ist dir bewusst, oder?
svensson schrieb:> Den> AD-Wandler wollte ich zudem mit Zenerdioden 5,1V schützen.
Wenn die gesamte Schaltung nur mit 5V versorgt wird sind die sehr
wahrscheinlich unnötig.
svensson schrieb:> Also kann ich den ADS1115 mit irgendetwas versorgen, der erzeugt dann> eine intere Referenz? Habe ich gelesen, kann es aber kaum glauben
Natürlich kannst du den nicht an 230 V AC anschliessen...
I.A. ist zu beachten:
Die zulässige versorgungsspannung steht im Datenblatt.
Spannungen an Eingängen müssen fast immer, also wenn nichts anderes
ausdrücklich angegeben ist, im Bereich dieser Versorgungsspannung
liegen, also zwischen GND und VCC.
Die meisten ADCs liefern nur gültige Messergebnisse, wenn die
Eingangspannung zwischen GND und der Referenzsspannung liegt.
Georg
Die 600 mA stehen bei Reichelt im Datenblatt.
Mir ist schon bewußt, daß Vdd und Vref beim AD-Wandler verschiedene
Dinge sind, aber in diesem Fall gibt es offenbar gar keinen
Vref-Eingang. Theoretisch müßte es doch möglich sein, alle drei
Spannungen Vsensor, Vdd und Vref aus einer Quelle zu nehmen, wenn diese
einen hinreichend starken Strom liefern könnte.
Ich will vermeiden, mit verschiedenen Spannungsreglern herumhantieren zu
müssen.
Und schließlich nützt mir doch die beste Referenz nichts, wenn die
Sensoren schwankende Spannungen erhalten, falls die nicht dagegen intern
geschützt sind, was der Hersteller aber nicht verrät.
Kann ich auch einen Lineartransistor mit höherer Verstärkung nehmen?
Dann könnte ich einen Darlington nehmen und müßte eigentlich immer auf
der sicheren Seite sein, oder?
Die 7,5V müßte ich mit Standard-Alkali doch locker hinbekommen. Notfalls
sollen die Nutzer halt öfter die Batterien wechseln.
>Wenn die gesamte Schaltung nur mit 5V versorgt wird sind die sehr
wahrscheinlich unnötig.
Das denke ich zwar auch, aber man weiß ja nicht, was die Nutzer damit
später treiben. Und die Snesoren kosten vierstellig, da will ich kein
Risiko eingehen...
svensson schrieb:> Die 7,5V müßte ich mit Standard-Alkali doch locker hinbekommen. Notfalls> sollen die Nutzer halt öfter die Batterien wechseln.
wenn du meinst
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Aa-alkaline-100_c-v.pngsvensson schrieb:> Kann ich auch einen Lineartransistor mit höherer Verstärkung nehmen?> Dann könnte ich einen Darlington nehmen und müßte eigentlich immer auf> der sicheren Seite sein, oder?
Warum willst du unbedingt den Strom weiter boosten, wenn 60mA für deine
Sensoren doch angeblich ausreichen?
svensson schrieb:> heoretisch müßte es doch möglich sein, alle drei> Spannungen Vsensor, Vdd und Vref aus einer Quelle zu nehmen, wenn diese> einen hinreichend starken Strom liefern könnte.
Du kannst Vsensor und Vdd aus einer Quelle nehmen. Vref generiert der
ADC selbst (aber ich glaube, das wurde schon mal erwähnt).
svensson schrieb:> Und schließlich nützt mir doch die beste Referenz nichts, wenn die> Sensoren schwankende Spannungen erhalten,
Kommt darauf an, was es für Sensoren sind. Es gibt welche, bei denen die
Ausgangsspannung der Versorgung folgt. Und es gibt welche, bei denen das
nicht der Fall ist. Es wäre nett, wenn du uns einen Link zu den
konkreten Sensoren geben könntest (aber ich glaube, das wurde schon mal
erwähnt).
svensson schrieb:> Die 600 mA stehen bei Reichelt im Datenblatt.
Nein: in der Produktüberschrift zu einem 2n3906 steht auf der
Reicheltseite fälschlicherweise 600mA. Wenn du dir die Mühe machst, in
das dort hinterlegte Datenblatt zu schauen, siehst du ebenfalls wieder
200mA. Und mit dem oben von dir angegebenen Kürzel "ST 2N3906C" finde
ich bei Reichelt gar kein Produkt.
svensson schrieb:> Und schließlich nützt mir doch die beste Referenz nichts, wenn die> Sensoren schwankende Spannungen erhalten, falls die nicht dagegen intern> geschützt sind, was der Hersteller aber nicht verrät.
Die meisten ernstzunehmenden Hersteller (nicht alle) verraten alle
notwendigen Informationen im Datenblatt. Du hingegen verrätst nicht mal,
um welche Sensoren es konkret geht. Wie sollen wir erraten, wie die
Sensoren auf schwankende Versorgung reagieren?
svensson schrieb:> da will ich kein> Risiko eingehen...
Dann solltest du tatsächlich beginnen, die Datenblätter im Detail zu
lesen (statt die Schaltung auf Verdacht zu bauen).
svensson schrieb:> Also kann ich den ADS1115 mit irgendetwas versorgen, der erzeugt dann> eine intere Referenz? Habe ich gelesen, kann es aber kaum glauben.
Er hat, sogar ziemlich genau. Weiterhin steht ausdrücklich im
Datenblatt, dass eine externe Referenz nicht möglich ist.
> was ist, wenn das Signal über der externen Versorgungsspannung liegen> würde, das kann doch nicht gehen, oder?
Dann geht das IC kaputt, Grenzwert im Datenblatt Vcc+0,3V. Etwas
mißverständlich finde ich die Angabe "6,144V-Range", da er diese
Spannung am Eingang nicht darf.
Wenn Du oberhalb Betriebsspannung messen willst, suche nach anderen ICs,
es gibt diese.
Manfred schrieb:> Etwas> mißverständlich finde ich die Angabe "6,144V-Range", da er diese> Spannung am Eingang nicht darf.
Der ADS1115 darf auch mit mehr als 5V versorgt werden, dann ist dieser
Messbereich möglich (wenn auch der empfohlene Bereich nur bis 5,5V
geht.)
>Warum willst du unbedingt den Strom weiter boosten, wenn 60mA für deine>Sensoren doch angeblich ausreichen?
Nun, ich dachte, wenn ich hier schon kompetente Hilfe bekomme, dann kann
ich die Spannungsreferenz evtl. auch für weitere Projekte verwenden, die
evtl. einen größeren Strom erfordern. (Warum immer das Rad neu
erfinden...)
>Und mit dem oben von dir angegebenen Kürzel "ST 2N3906C" finde>ich bei Reichelt gar kein Produkt.
Das steht auf den Transistoren, die sie mir geliefert haben. Eben weil
es in der Beschreibung und im Datenblatt abweicht, habe ich
sicherheitshalber den niedrigeren Wert genommen.
Ja, ich müßte mit den 60 mA hinkommen. Der ADS1115 scheint ja nicht sehr
viel zu verbrauchen 0,9mW bei 5,0V. Das erscheint mir aber sehr wenig.
>nicht alle verraten alle notwendigen Informationen im Datenblatt
Es handelt sich um Unterwassersensoren für Chlorophyl, da kann ich
keinen anderen Hersteller wählen. Außerdem sind die Dinger schon gekauft
worden (nicht von mir). Datenblätter lagen bei, sind aber spärlich.
svensson schrieb:> Nun, ich dachte, wenn ich hier schon kompetente Hilfe bekomme, dann kann> ich die Spannungsreferenz evtl. auch für weitere Projekte verwenden, die> evtl. einen größeren Strom erfordern. (Warum immer das Rad neu> erfinden...)
Weil "Spannungsreferenz" und "1A Ausgangsstrom" zwei völlig verschiedene
Welten sind. Beides mit der selben Lösung erledigen zu wollen führt
meist dazu, dass beide Anforderungen schlecht erfüllt werden.
svensson schrieb:> Eben weil> es in der Beschreibung und im Datenblatt abweicht,
Das ist aber ein völlig andere Aussage als
svensson schrieb:> Die 600 mA stehen bei Reichelt im Datenblatt.svensson schrieb:> Es handelt sich um Unterwassersensoren für Chlorophyl, da kann ich> keinen anderen Hersteller wählen.
Oh man. Es ist also geheim, welchen konkreten Sensor du einsetzt? Na,
dann noch viel Spaß beim Basteln.
Du hast mir auf jeden Fall sehr geholfen. Dafür vielen Dank schon
einmal.
Sobald ich die Meßwerte ins Digitale konvertiert habe, bin ich dann
wieder sattelfester.
Ja, manchmal muß auch die Wissenschaft sich zeitweise bedeckt halten.
Moin,
da habe ich doch noch eine Frage zur Batterieversorgung.
"Verbrät" die oben gezeichnete Schaltung wirklich 2,5V? Also 7,5V
Eingangsspannung erforderlich für 5,0V Ausgangsspannung @ 60mA?
Wenn ich mir die Entladekennlinie so anscheue
>wenn du meinst>https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Aa-alkaline-100_c-v.png
dann bedeutet das , daß bei geforderten >1,25V nur 1/3 der Kapazität
genutzt werden kann, bei tiefen Temperaturen (so hinunter bis -5 °C
wären schon möglich) evtl. sogar noch weniger.
Das stellt sich die Frage, ob nicht auch Lithium-Eisensulfid-Batterien
genutzt werden könnten, z.B. diese hier
http://data.energizer.com/pdfs/l91.pdf
Die Anfangsspannung von 6 x 1,8V = 10,8V wäre für die Sensoren noch
unschädlich (im Fehlerfalle), sinkt aber rasch auf 1,5V. Damit müßten
sich bei ca. 100mA Belastung Betriebszeiten von ca. 30 Stunden
realisieren lassen.
Bis 380mA habe ich gemessen, dann fängt der Transistor aber an zu
stinken. Er hat es aber überlebt...
Die erforderliche Differenz Eingangsspannung zu Ausgangsspannung scheint
mit 2.5V auch abgedeckt zu sein.
Die Genauigkeit scheint für meine Anwendung ausreichend zu sein, wenn
vielleicht die 0,05% auch nicht ganz erreicht werden.
svensson schrieb:> weil R.> mir die LT1021-10 statt der LT1021-5 geliefert hat. GRR
Pollin hat z.Zt. den AD584 für 1,95, der ähnlich gute Daten hat, etwas
mehr Strom liefern kann und sich allein mittels Drahtbrücken auf 2,5V
5,0V 7,5V und 10.0V einstellen lässt.
svensson schrieb:> Und schließlich nützt mir doch die beste Referenz nichts, wenn die> Sensoren schwankende Spannungen erhalten, falls die nicht dagegen intern> geschützt sind, was der Hersteller aber nicht verrät.
Deshalb versucht man meist einen ratiometrischen Betrieb zu realisieren,
bei dem die genaue Höhe der Betriebsspannung unwichtig ist.
Ich habe leider nicht gesehen, ob deine Sensoren dafür geeignet sind
bzw. um was es sich überhaupt handelt.
>ratiometrischen Betrieb
Der ist bei diesen Sensoren nicht möglich. Die sind mit Elektronik
vollgestopft und werkskalibriert.
Ich habe den Hersteller angeschrieben, ob die Genauigkeit des
Ausgangssignals überhaupt von der Qualität der Eingangsspannung
abhängig ist.
Der Hersteller sagt, daß das Ausgangssignal tatsächlich von der Qualität
der Spannungsversorgung abhängig ist. Die Spannungsversorgung soll so
stabil wie möglich sein.
Referenz_5V.png
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