Hallo zusammen, wollt eine einfache Schaltung entwicklen mit dem LM335 (10mV/K) Temp.Sensor und einem Opamp. Aber mir sind die Ideen ausgegangen... Oder das KnowHow :-) Temp Bereicht von -25 Grad C bis +75 Grad C wollt ich auf eine Spannung von 0V bis 5V bringen. Damit ich eine Auflösung von 0,1 Grad Schritten an den 10bit ADC bekomme. Also muß ich die Spannung um Faktor 5 verstärken (50mV/K). Bei -25 Grad hat der Sensor aber schon 2,4815V, das müßte ich auf 0V ziehen !? Der Opamp ist ein Rail to Rail, wird mit 0V und 5V betrieben. Hab keine negative Spannung zur Verfügung. Besten Dank für eure Hilfe Gruß Jürgen
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@ Jürgen (Gast) >Dateianhang: lm335.jpg (15,8 KB, 1 Downloads) Mal abgesehen davon, dass du dich über Bildformate informieren solltest, ist dieses Fragment wenig wert. Und falsch obendrein. >Temp Bereicht von -25 Grad C bis +75 Grad C wollt ich auf eine Spannung >von 0V bis 5V bringen. Damit ich eine Auflösung von 0,1 Grad Schritten >an den 10bit ADC bekomme. Also muß ich die Spannung um Faktor 5 >verstärken (50mV/K). Bei -25 Grad hat der Sensor aber schon 2,4815V, das >müßte ich auf 0V ziehen !? Addierschaltung mit OPV. MfG Falk
Hab es schonmal so umgesetzt. Woher kommen die Faktoren für R1 und R3 ? Wird das jetzt so klappen: -25°C mit 2,4815V -> 0V . . . +75°C mit 3,4815V -> 5V ? Vielen lieben Dank für die Antworten. Hat schonmal sehr geholfen. Hab auch das Bild im *.png gespeichert :) Gruß Jürgen
ich nochmal :) da ist mir ja glatt ein Fehler unterlaufen. So hab ich mir das vorgestellt Gruß Jürgen
> Woher kommen die Faktoren für R1 und R3 ?
Mit der Knotenregel berechnet man die Ausgangsspannung in Abhängigkeit
von der Eingangsspannung:
Dann setzt man die gewünschten Vorgaben UE=2,4815V UA=0V und UE=3,4815V UA=5V ein, erhält dadurch zwei Gleichungen und löst dieses Gleichungssystem nach R1 und R3 auf. Statt der Werte 9k1 3k6 6k2 für R1-R3 solltest du besser 8k2 3k3 5k6 oder noch besser 8k2 3k3 3k9+1k5 nehmen
Besten Dank für die ganze Hilfe :-) Hab mir gedacht man könne Strom sparen und nur zur Messung die Schaltung und Sensor aktivieren. Hier mit einem P-Channel Mosfet in sot-23... Also nur für paar 10tel Sekunden einschalten und einige AD Werte abnehmen und wieder aus. Gruß Jürgen
Wobei noch anzumerken wäre, dass mit einem absoluten Fehler von > 2 °C zu rechnen ist - LM335A: 1 °C, TS912: 10 mV Input Offset.
@ Jürgen (Gast) >Hab mir gedacht man könne Strom sparen und nur zur Messung die Schaltung >und Sensor aktivieren. Hier mit einem P-Channel Mosfet in sot-23... Viel zu kompliziert. Einfach direkt an einen uC Pin hängen, die paar hundert uA bringt der spielend. MFg Falk
Hallo, alleine der LM335 zieht ja schon 1mA. Dann noch der OPV und die Spannungsteiler etc. Da müßte doch mehr an Strom zusammen kommen. Verliere ich nicht schon 1°C am oberen und unteren Ende, da der rail-to-rail OPV nicht an 0V/5V rankommt ? Als so -24° bis 74° Grad Datenblatt TS912: " At 3V, the output reaches : VCC- +30mV VCC+ -40mV with RL = 10kOhm VCC- +300mV VCC+ -400mV with RL = 600Ohm " Gruß Jürgen
Der LM335A ist hier knapp unter 1mA, der OpAmp braucht 400uA, das gleiche nochmal für die Gegenkopplung bei Va = Vcc. Macht ca. 2mA. Ein AVR-Ausgang kann 20mA treiben. Also, Q1 & R6 sind überflüssig. > Verliere ich nicht schon 1°C am oberen und unteren Ende, da der > rail-to-rail OPV nicht an 0V/5V rankommt ? > Als so -24° bis 74° Grad Grundsätzlich ja, da der AVR allerdings knapp 100MOhm Eingangswiderstand hat, dürften die Grenzen geringer ausfallen, als im Datenblatt angegeben. In diesem Fall ist die Gegenkopplung das bestimmende Element, da dieses den Ausgang mit ca. 12kOhm belastet. Da aber nur der Verstärkungsfaktor interessiert, könnte man die Widerstände in der Gegenkopplungsbeschaltung vergrößern, um so die Last zu reduzieren. Das rechnerische Verhältnis der Werte muß nur eben gleichbleiben. Gruß Jadeclaw.
Bei der Versorgung der Schaltung über einen I/O-Pin sollte auch dessen Ausgangswiderstand berücksichtigt werden (beim AVR ca. 25Ohm). Bei 2mA Stromverbrauch sind das immerhin 50mV, was etwa 1K entspricht. Du kannst entweder - damit leben (sooo groß ist der Fehler ja nicht), - in der Auswertesoftware berücksichtigen, dass die gemessene Spannung statt von 0 bis 5V nur bis 4,95V reicht oder - als Referenzspannung für den ADC nicht 5V, sondern die etwas niedrigere Ausgangsspannung des I/O-Pins nehmen. Generell kannst du natürlich auch die Widerstände etwas modifizieren, so dass die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers über den gewünschten Temperaturbereich nicht von 0 bis 5V, sondern bspw. von 0,1V bis 4,9V reicht. Damit hast du den Messbereich des ADC immer noch zu 96% ausgeschöpft und eventuelle Ungenauigkeiten des Operationsverstärkers an den Versorgungsspannungsgrenzen umgangen. In der Auswertesoftware muss der geänderte Spannungsbereich natürlich berücksichtigt werden.
Hallo, hab den Temp Bereich einwenig verändert und die 2 Widerstände in Reihe weg genommen. Genauso wie den Mosfet. Die Temp Kalibrierung werde ich per software vornehmen und einem O°C Eiswürfelbad :) Für die Widerstände verwende ich 1% 0805 Chip SMDs Einen kleinen 100nF an die Versorgung des OPAmp ? Kann ja eigentlich nie schaden. Werde jedenfall erstmal so die Schaltung ausprobieren... Gruß Jürgen
Hi Almi Konnte mir nicht verkneifen hier auch mal was zu posten XD Die Formel ist im Grunde ganz einfach. Du musst dir den Knoten heraussuchen, an dem sich R2, R1 und R3 treffen. Also der Pin 6 am OPV. Soo... jetzt stellen wir folgende Kontengleichung auf:
eh klar...
Gehen wir vom idealen OPV aus, so haben wir ja eine Differentialspannung von 0V also zwischen dem Plus und Minus Kontakt. Das heißt, dass die Eingangsspannung (vom Temp.-Sensor) auch am Minus Kontakt vom OPV anliegen muss. Da an diesem Kontakt auch der R3 hängt kann man also sagen, dass
gilt. Überlegen wir weiter so müsste R2 zwischen den Potentialen U+ (5V) und Ue hängen. Daraus folgt:
Die Ausgangsspannung Ua ist wie auch in dem Schaltbild zu erkennen in die Teilspannungen U1 und U3 geteilt. ==>
Soo.... Jetzt haben wir alle Unbekannten aufgelöst bis auf die Widerstände sowie Ua und Ue.
noch ein bisschen auf Ua umformen und man kommt auf:
Ich hoff ich hab mich nicht geirrt, sollte aber auch nur eine kleine Starthilfe sein ;) Gruß Chris
Hallo! Ich verstehe es leider noch nicht ganz :) Habe hier folgende Problemstellung: Vcc=5V 2.33V (-40°C) -> 0V 3.73V (100°C) -> 2.048V d.h. 0 = (1 + R1/R2 + R1/R3)*2.33 - 5*(R1/R2) 2.048 = (1 + R1/R2 + R1/R3)*3.73 - 5*(R1/R2) Also zwei Gleichungen mit 3 Unbekannten. Wenn ich nun R2=10k setze, bekomme ich für R3 leider einen negativen Widerstand. also wenn R2=10k => R1=6k8, R3=-31k2 Tja... was mache ich da nur falsch? Danke im voraus, Peter
Ich denke, da in dieser Schaltung Subtraktion und Verstärkung gekoppelt sind, sind nicht alle Konfigurationen möglich. Lg, Udo
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