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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Offset beim Temperatursensor LM35


Autor: Walter Wade (mrombre)
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Hallo,

ich bin neu hier und habe eine Frage zum Offset des LM35.

An einem Robbe Bordcomputer wird ein Temperatursensor mit einem Bauteil 
X angeschlossen. Über den Hersteller ist leider kein Datenblatt zu 
bekommen, so dass ich nicht weiß, welcher IC als Temperatursensor 
fungiert.

Ich habe mal einen LM35 angeschlossen, leider zeigt der Bordcomputer mit 
dem LM35 30°C zu wenig an. Und zwar exakt 30°C weniger im gesamten 
Temperaturbereich. Also bei 20°C Umgebungstemperatur misst er -10°C, bei 
40°C misst er 10°C usw.

Ich möchte jetzt das Offset des LM35 ändern, indem ich einen Widerstand 
von Vout zu GND dazwischen löte.
Meine Frage jetzt, welchen Wert muss der Widerstand haben, damit ich die 
Ausgabe um 300mV (30°C) erhöhen kann?

Für Hilfe wäre ich sehr dankbar.

Gruß
Sascha

Autor: Andreas K. (a-k)
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Mit einfachem Widerstand geht das überhaupt nicht, es sei denn du hast 
zufällig einen hochgenauen Konstantstrom rumliegen. Eher: 
Operationsverstärker als Addierer.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Dürfte mit dem LM35 auch schwierig sein, unter 0°C was sinnvolles 
angezeigt zu kriegen.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Andreas Kaiser wrote:
> Dürfte mit dem LM35 auch schwierig sein, unter 0°C was sinnvolles
> angezeigt zu kriegen.

Nö, der geht bis -55°C.
Brauchst natürlich ne negative Hilfsspannung am Pulldown.


Peter

Autor: Walter Wade (mrombre)
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Andreas Kaiser wrote:
> Eher: Operationsverstärker als Addierer.

Und welchen OPV brauche ich, bzw. welchen Wert muss er haben?
Wir der OPV auch zwischen Vout und GND geschaltet?

Autor: Andreas K. (a-k)
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Peter Dannegger wrote:

> Nö, der geht bis -55°C.
> Brauchst natürlich ne negative Hilfsspannung am Pulldown.

Ja, ok, ich ging davon dass er die nicht hat.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Andererseits wirst du so oder so irgendwoher einigermassen genaue 300mV 
brauchen. Wenn du den Massepegel vom LM35 auf ebendiese 300mV legst, 
bist du fertig.

Also: Wenn die Betriebsspannung leidlich genau ist (also ein üblicher 5V 
Spannungsregler oder so): Spannungsteiler auf 300mV, dahinter LM358 als 
Spannungsfolger und den GND vom LM35 an dessen Ausgang hängen. Dort 
Lastwiderstand 300mV/1mA=330Ohm an GND, damit der LM358 keinen Strom 
ziehen muss. Bei modernerem rail2rail OPV ist der überflüssig.

Resultierender Fehler: Beispielsweise 2% Änderung in der 
Betriebsspannung ergeben sich 6mV Differenz bei den "300mV" plus 2mV 
Offset vom LM358 sind 0,8°. Wenn diese Grössenordnung zu ungenau ist, 
muss eine bessere Referenzspannungsquelle her.

Autor: Walter Wade (mrombre)
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Andreas Kaiser wrote:
> Also: Wenn die Betriebsspannung leidlich genau ist (also ein üblicher 5V
> Spannungsregler oder so

Die Betriebsspannung ist ein LiPo-Controller mit konstanten 6V.

Ist der LM358 ein moderner rail2rail OPV? Brauche ich den 330 Ohm 
Lastwiderstand?

Tut mir leid für die Anfängerfragen, aber Google und Wiki verraten auch 
nicht Alles :-)

Autor: Andreas K. (a-k)
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Walter Wade wrote:

> Ist der LM358 ein moderner rail2rail OPV? Brauche ich den 330 Ohm
> Lastwiderstand?

Nö, das ist einer der ältesten Standardtypen. Dafür spottbillig und 
überall zu kriegen. Der kann allerdings bei 300mV die 60µA des LM35 
gerade so eben nicht mehr, daher wird der Widerstand nötig (1KOhm tut's 
auch).

Einen moderneren Typ habe ich grad nicht parat, vielleicht nennt jemand 
anders einen passenden.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Apropos LiPo: Diese Zusatzschaltung braucht Strom. Die Frage, wieviel 
Strom du dafür in Kauf nehmen kannst, hat erheblichen Einfluss auf das 
Design. Meine Angaben grad eben hatten diesen Aspekt nicht im Blickfeld.

Autor: Walter Wade (mrombre)
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Andreas Kaiser wrote:
> Spannungsteiler auf 300mV

Wo genau muss die Spannung U1 und U2 am LM358 anliegen?
Könntest du mal eine Skizze machen?

Andreas Kaiser wrote:
> Apropos LiPo: Diese Zusatzschaltung braucht Strom

Die Frage ist, wieviel Strom?
Der Bordcomputer selber hat eine Stromaufnahme von 15mA
Der LiPo hat eine Kapazität von 2300mA

Autor: Andreas K. (a-k)
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Ungefähr so stelle ich mir das vor:



                         VCC                 VCC
                          |
                         .-.                  |
                         | |                  |
                         | |                  |
                         '-'     LM358        '
                          |                  LM35 ---------- OUT
                          |        |\         .
                    300mV o--------|+\        |
                          |        |  >-------|
                          |     .--|-/   |    |
                         .-.    |  |/    |   .-.
                         | |    |        |   | |3K3
                         | |    '--------'   | |
                         '-'                 '-'
                          |                   |
                         GND                 GND

Den Spannungsteiler für die 300mV auf einen Strom von 50µA 
dimensionieren.

Autor: Andreas K. (a-k)
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In der Version sind dann auch negative Temperaturen drin (bis ca. -10°):




                         VCC                 VCC
                          |
                         .-.                  |
                         | |                  |
                         | |                  |
                         '-'     LM358        '
                          |                  LM35 -----.---- OUT
                          |        |\         .        |
                    300mV o--------|+\        |        |
                          |        |  >-------|        |
                          |     .--|-/   |    |        |
                         .-.    |  |/    |   .-.      .-.
                         | |    |        |   | |3K3   | |3K3
                         | |    '--------'   | |      | |
                         '-'                 '-'      '-'
                          |                   |        |
                         GND                 GND      GND

Autor: Walter Wade (mrombre)
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Andreas Kaiser wrote:
> Ungefähr so stelle ich mir das vor:
>
>
>
>                          VCC                 VCC
>                           |
>                          .-.                  |
>                          | |                  |
>                          | |                  |
>                          '-'     LM358        '
>                           |                  LM35 ---------- OUT
>                           |        |\         .
>                     300mV o--------|+\        |
>                           |        |  >-------|
>                           |     .--|-/   |    |
>                          .-.    |  |/    |   .-.
>                          | |    |        |   | |3K3
>                          | |    '--------'   | |
>                          '-'                 '-'
>                           |                   |
>                          GND                 GND
>
> Den Spannungsteiler für die 300mV auf einen Strom von 50µA
> dimensionieren.


Welche Widerstände (Bauform und Wert) brauche ich für den 
Spannungsteiler, um 300mV bei 50uA zu erhalten.

Wenn ich deine Skizze richtig interpretiere, ist der LM358 3-polig, wie 
der LM35

Ich habe folgendes verstanden:
 - Betriebsspannung auf Spannungsteiler
 - Spannungsteiler auf LM358 V+
 - LM358 GND mit Vout verbinden und auf LM35 GND
 - 1KOhm Widerstand an LM35 GND gegen GND

fertig? oder fehlt noch was?

Gruß
Sascha

Autor: Andreas K. (a-k)
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Nö, der LM358 ist 8polig, sind 2 OPVs drin. Bischen Datasheet gucken 
möchte ich dir schon anempfehlen, das werde ich hier nicht für dich 
übersetzen und reinstellen.

Ebenso Spannungsteiler. Das Ohm'sche Gesetz findet sich im Internet. 
http://hackwerk.de/widerstand/index.php mag etwas helfen.

Ich hatte das übrigens in der Bildversion gegenüber vorherigen Postings 
etwas angepasst, um Strom zu sparen.

Ich habe grad ein bischen einen Schreck gekriegt, als ich feststellen 
musste, dass dir auch ein einfacher Spannungsteiler nichts sagt. Ist ein 
bischen sehr wenig Grundkenntnis dafür.

Autor: Walter Wade (mrombre)
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Moin,

ich habe mal den LM358 gegen einen TLC271 rail2rail Single OPV 
getauscht.
Wie auf dem Bild zu sehen, habe ich mir die Schaltung vorgestellt.

Würde das so funktionieren?

Gruß
Sascha

Autor: Andreas K. (a-k)
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Nein, weil OPV/IN- falsch beschaltet, und mit Strom funktioniert der OPV 
auch besser als ohne.

R3 ist bei diesem Typ überflüssig.

Autor: Walter Wade (mrombre)
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...so besser???

Autor: Andreas K. (a-k)
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Nö. Strom ist jetzt zwar dran, aber falsch.

Autor: Walter Wade (mrombre)
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...dachte ich mir schon, das es Pin7 VDD ist.

Jetzt ist IN- doch wieder wie bei meiner ersten Skizze mit GND 
verbunden.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Du solltest R3 weglassen. Nicht durch einen 0 Ohm Widerstand ersetzen.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Du hast dir mit dem TLC271 allerdings einen ausgesprochen komplexen und 
nicht wirklich leicht verständlichen Typ von OPV ausgesucht. Kann sein, 
dass der dafür garnicht einsetzbar ist, denn ich bin mir nicht sicher, 
ob der Ausgang tatsächlich 300mV kann. Und um den BIAS-Anschluss musst 
du dich auch noch kümmern.

Autor: Walter Wade (mrombre)
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Andreas Kaiser wrote:
> Du solltest R3 weglassen. Nicht durch einen 0 Ohm Widerstand ersetzen.

versteh ich nicht...
TLC out und LM35 GND gehen doch direkt an GND. Sind direkte Verbindungen 
nicht Alles 0 Ohm Widerstände?

Autor: Walter Wade (mrombre)
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Andreas Kaiser wrote:
> Du hast dir mit dem TLC271 allerdings einen ausgesprochen komplexen und
> nicht wirklich leicht verständlichen Typ von OPV ausgesucht. Kann sein,
> dass der dafür garnicht einsetzbar ist, denn ich bin mir nicht sicher,
> ob der Ausgang tatsächlich 300mV kann. Und um den BIAS-Anschluss musst
> du dich auch noch kümmern.

Ich werde dann doch den LM358 nehmen.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Walter Wade wrote:

> TLC out und LM35 GND gehen doch direkt an GND. Sind direkte Verbindungen
> nicht Alles 0 Ohm Widerstände?

Es geht doch grad darum, den "GND"-Anschluss vom LM35 um 300mV 
anzuheben. Also kann der ja kaum auf dem GND-Anschluss der Schaltung 
liegen bleiben. Auch wenn er so heisst.

Beim LM358 ist R3 notwendig, weil der LM358 bei 300mV nur ca. 50µA Strom 
aufnehmen kann, aber deutlich mehr Strom durch den LM35 fliesst. Andere 
OPVs können da mehr, aber ich habe halt grad keinen passenden parat.

Autor: Walter Wade (mrombre)
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Habs jetzt mit einem LM358 modifiziert. Schau mal bitte, ob das so 
funktioniert.

Gruß
Sascha

Autor: Andreas K. (a-k)
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Jetzt hat der OPV kein GND.

Autor: Walter Wade (mrombre)
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Andreas Kaiser wrote:
> Jetzt hat der OPV kein GND.

Im Datenblatt vom LM358 ist kein GND beschrieben:

Pin1 > OUT
Pin2 > IN-
Pin3 > IN+
Pin4 > VCC
Pin5 > IN2+
Pin6 > IN2-
Pin7 > OUT2
Pin8 > VCC2

Autor: Gerhard. (Gast)
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Vielleicht ist das folgende von Interesse:

Ich verwende bei mir oft den LM34 in einfachen 
Temperaturmessanwendungen. Ich komme ohne Op-Amp aus indem der GND-Pin 
des LM34 mit einer Schottkydiode von Masse angehoben wird und einem ADC 
Eingang zufuehrt wird. Der Ausgang des LM34 wird ueber einen 8.2K 
Widerstand an einen zweiten ADC Eingang angeschlossen. Um genuegend 
Aufloesung zu erhalten, wird der ADC Wandler mit einer externen VREF von 
2.5V btrieben. Die Offset des LM34 wird einfach im Microcontroller 
subtrahiert. Dadurch bleibt der Temperaturgang der Offsetdiode ohne 
Einfluss. Mit dieser Anordnung ergiebt sich ein Temperaturmessbereich 
von 2.5V - Offsetspannung, also von ungefaehr -40 Grad C bis ungefaehr 
ueber + 100 Grad C. Die Fahrenheiteichung des LM34 laesst sich leicht 
mittels Firmware in Celsius umwandeln. Der Messbereich war fuer mich 
immer ausreichend. Der Offsetanschluss laesst sich natuerlich fuer 
mehrere Kanaele ausnuetzen. Wegen der hoeheren Aufloesung ist meiner 
Ansicht nach der LM34 besser als der LM35 geignet. (10mV/F vs. 10mV/C) 
Mit einen 10-bit AD Wandler ist die Aufloesung per Grad ungefaehr 4-bit/ 
Grad. Der LM35 laesst sich natuerlich auch verwenden wenn man mit 
weniger Aufloesung auskommen will.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Autor: Andreas K. (a-k)
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@Gerhard: Soweit ich verstanden habe sucht Walter einen Sensor für eine 
bestehende Messeinrichtung über die er keine Kontrolle hat.

Autor: Gerhard. (Gast)
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Danke Andreas,

das stimmt; -(

Gruss,
Gerhard

Autor: Walter Wade (mrombre)
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Kann mir bitte jemand sagen, wo beim LM358 GND ist? das datenblatt sagt 
nichts aus.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Steht im oben gezeigten Datasheet auf Seite 9 links oben.

Welches merkwürdige Datasheet verwendest du denn? Was du oben 
beschreibst ist wie eine Batterie mit 2 Pluspolen und keinem Minuspol.

Autor: Walter Wade (mrombre)
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...so, jetzt müsste ea aber passen.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Ja.

Autor: Walter Wade (mrombre)
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...Korrektur, hatte GND beim LM35 vergessen

Autor: Walter Wade (mrombre)
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jetzt mit Bild

Autor: Gerhard. (Gast)
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Der Ausgang des LM35 sollte vielleicht (per Datenblatt) einen 18K 
Ableitwiderstand auf Masse haben, sollte der Eingang des Robbe hochohmig 
sein.

Autor: Walter Wade (mrombre)
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Gerhard. wrote:
> Der Ausgang des LM35 sollte vielleicht (per Datenblatt) einen 18K
> Ableitwiderstand auf Masse haben, sollte der Eingang des Robbe hochohmig
> sein.


...etwa so?

Autor: Gerhard. (Gast)
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Hi Walter,

genau so. Uebriegens, es ist normalerweise gebraeuchlich einen 
keramischen Kondensator (0.1uF) zwischen VCC und GND vom LM35 zu legen. 
Nur bin ich mir nicht sicher ob der Op-Amp das mag und zur Quittung dann 
schwingt; :-) Man muss das halt ausprobieren.

Gruss,
Gerhard

Autor: Andreas K. (a-k)
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Ein Ableitwiderstand ist nur erforderlich, wenn man Temperaturen unter 
0°C messen will. Dann allerdings sollten dort laut Datasheet 50µA 
fliessen können, weshalb 3K3 besser passen als 18K.

Wenn der Eingang vom Robbe nicht hochohmig ist, kann der 
Ableitwiderstand andererseits das Ergebnis total versauen. Also erstmal 
weglassen.

100nF Kondensatoren zwischen VCC und GND sind bei digitalen ICs weit 
wichtiger als bei analogen ICs wie dem LM35. Wenn die Distanz zwischen 
LM358 und LM35 nicht allzu gross ist, sollte es ausreichen, nur der 
Schaltung insgesamt, also dem LM358, einen solchen Kondensator zu 
verpassen, dann riskiert man auch keine Schwingung.

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