Guten Abend, kenne mich mit Analogtechnik wenig aus und bin eher in der Digitaltechnik bewandert, deshalb meine Frage zu einer OPV Schaltung. Möchte kleine Ströme, bzw. Spannungen über mehrere Dekaden hinweg verstärken. Hierzu habe ich bereits das hier im Forum gefunden: Beitrag "Strom- Spannungswandler im uA/nA Bereich (100nA.100uA) für uController" Daraufhin habe ich (fast genau, s.u.) die mittlere Schaltung mit den Dioden (Temperaturkompensation mit einer zweiten Diode) aus http://www.elexs.de/messen6.html genommen und aufgebaut. Dabei habe ich die folgenden Bauteile verwendet (ganz schöne Fummelei das mit dünnem Draht zusammenzubrutzeln): - OPV = TLC 272 CD SMD und auch TS 912 D - VCC- = GND - VCC+ = +5V - Dioden = BAT 54C SMD - Rs = 22k bzw. 150k (150k statt der 160k) Als Messgröße/Eingangsspannung dient ein Silizumphotoelement. Dies ist mit GND an IN+ der 1. OPV Stufe angeschlossen (die ja auch auf GND liegt) und mit dem anderen Pin an IN- der 1. OPV Stufe (die "Spannungsquelle" liegt also direkt zwischen den beiden OPV Eingängen). Mit einem DMM kann ich zwischen IN- und IN+ der 1. OPV Stufe je nach Helligkeit zwischen 0mV und ca. 80mV messen. Der Ausgang hat jedoch immer eine feste Ausgangsspannung, völlig unabhängig von der Spannung zwischen den Eingängen. Was geht hier schief??? Stehe total auf dem Schlauch. Würde mich von jedem über eine Hilfe sehr freuen. Vielen Dank, Holger
Auf die Gefahr hin, hier ein großes Geheimnis zu verraten: Du weißt, das bei den Siliziumfotoelmenten der AusgangsSTROM dem Logratihmus der Beleuchtungsstärke proportional ist? Wenn Du Deine Schaltung geringfügig anders aufbaust, d.h. den Eleemetstrom nutzt, hast Du als Ausgangswert einen dem Logarithmus des Beleuchtungsstärlke proportinalen Spannungssignal. Stichwort ist: I/U-Konverter mit OPV, auch als invertierende Grundschaltung betitelt. hth, Andrew
Hallo Andrew, bitte nicht lachen: nein, das wusste ich nicht. Wenn ich dich richtig verstehe, reicht also http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1b/Inverting_Amplifier.svg/180px-Inverting_Amplifier.svg.png vollkommen aus? Werde es also mal mit einem einfachen Widerstand als Rückkopplung versuchen und testen. Schon mal danke für die schnelle Hilfe, evtl. reicht das ja schon. Holger P.S. Mich würde natürlich trotzdem interessieren, warum die Schaltung so nicht läuft
Hallo Holger, > Als Messgröße/Eingangsspannung dient ein Silizumphotoelement. Dies ist > mit GND an IN+ der 1. OPV Stufe angeschlossen (die ja auch auf GND > liegt) und mit dem anderen Pin an IN- der 1. OPV Stufe (die > "Spannungsquelle" liegt also direkt zwischen den beiden OPV Eingängen). Es handelt sich bei der Quelle eher um eine Stromquelle als um eine Spannungsquelle. > Mit einem DMM kann ich zwischen IN- und IN+ der 1. OPV Stufe je nach > Helligkeit zwischen 0mV und ca. 80mV messen. Der Ausgang hat jedoch > immer eine feste Ausgangsspannung, völlig unabhängig von der Spannung > zwischen den Eingängen. Was geht hier schief??? Stehe total auf dem > Schlauch. Das hört sich für mich so an, als hättest Du die Diode verkehrtherum eingebaut. Der Photostrom muß zum (-)Eingang des OPV hinfließen, sonst kann er gar nicht über die Rückkopplungsdiode weiterfließen. Außerdem kann die Schaltung ohnehin nur positive Spannungen ausgeben (--> Versorgungsspannung). http://focus.ti.com/lit/an/sboa061/sboa061.pdf Abb. 4 zeigt Dir die Richtung, in die die Photodiode gepolt sein muß. Die Richtung kannst Du mit dem Digitalvoltmeter (Diodeneingang) nachmessen. Gruß, Michael
@ Andrew Taylor (marsufant) >Auf die Gefahr hin, hier ein großes Geheimnis zu verraten: Wie gefährlich. >Du weißt, das bei den Siliziumfotoelmenten der AusgangsSTROM dem >Logratihmus der Beleuchtungsstärke proportional ist? Das glaube ich kaum. Es ist eher die Spannung. >Wenn Du Deine Schaltung geringfügig anders aufbaust, d.h. den >Eleemetstrom nutzt, hast Du als Ausgangswert einen dem Logarithmus des >Beleuchtungsstärlke proportinalen Spannungssignal. Nöö, das hat er auch ohne jegliche Zwischenschaltung. >Stichwort ist: I/U-Konverter mit OPV, auch als invertierende >Grundschaltung betitelt. Damit hat ein einen linearen Zusammenhang zwischen Beleuchtungstärke und Ausgangsspannung. Siehe Lichtsensor / Helligkeitssensor MFG Falk
Was der Poster braucht, ist ein Stromlogarithmierer. Den kann man selbst bauen, oder auch fertig kaufen. zB den AD8 8304, der macht 8 Dekaden, oder 160dB, da muss man gut sein, das zu erreichen.
Hallo zusammen, vielen Dank für eure Ratschläge. Werde morgen wohl mal ein paar Sachen neu kaufen müssen und ein wenig probieren. Wenn ich es richtig verstehe, ist die Schaltung mit dem Logarithmierer und der Temperaturkompensation nur was für erhöhte Anforderungen, bzw. auch nur für prof. Layout und Fertigung geeignet. Werde es also mit einer "einfachen" Widerstandsbeschaltung versuchen. Dank, Holger
Hallo Holger, > Wenn ich es richtig verstehe, ist die Schaltung mit dem Logarithmierer > und der Temperaturkompensation nur was für erhöhte Anforderungen, bzw. > auch nur für prof. Layout und Fertigung geeignet. Der Logarithmierer ist nicht mehr und nicht weniger professionell als die anderen Schaltungen auch. Die Temperaturkompensation braucht der Logarithmierer nur deshalb, weil die Kennlinie der Diode stark temperaturabhängig ist. Allerdings ist die Temperaturkompensation schon eingebaut - also keine Angst, wenn ein oder zwei Bauteile mehr in der Schaltung sind. Ein Widerstand ist im Hinblick auf die Temperatur wesentlich gutmütiger und braucht deshalb bei einfachen Anwendungen keine Temperaturkompensation. Schau Dir auch mal die Datenblätter von OPA380 bzw. OPA2380 an. Das sind schnelle Spezialbausteine für solche Anwendungen. > Werde es also mit > einer "einfachen" Widerstandsbeschaltung versuchen. Das kannst Du natürlich machen. Allerdings wolltest Du, wenn ich das richtig lese, die Ströme über mehrere Dekaden hinweg verstärken. Mit dem Widerstand wirst Du schnell entweder zu einer Sättigung des OPV kommen oder Probleme mit der Auflösung bei der AD-Umsetzung bekommen. Solche Probleme hast Du beim Logarithmierer eher nicht. Der Logarithmus ändert sich schließlich linear mit der Anzahl der Größenordnungen, um die sich der Strom ändert. Wenn Du eine solche Schaltung aufbauen willst, http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1b/Inverting_Amplifier.svg/180px-Inverting_Amplifier.svg.png solltest Du für Deine Anwendung übrigens R1=0 wählen. Dann hast Du einen Stromverstärker. Gruß, Michael
Also unter der Annahme, dass das Photoelement eine positive Spannung(bzw. Strom) ausgibt würde ich mal sagen, dass das nicht gehen kann nach Beschaltung aus dem ersten Post weil die Ausgangsspannung des OPs negativ sein müsste er aber als niedrigstes Potential GND nur hat, tiefer kommt er also gar nicht. Ins Datenblatt des OPs hab ich nun auch nciht geschaut aber bei einer Eingangsspannung von 0-80 mV könnte das auch kritisch werden. Ist ja nicht selten so, dass die Eingangsspannung ein (paar) Volt von der Betriebsspannung des OPs entfernt sein muss damit dieser noch richtig arbeitet.
Hallo Michael x2 ;=) also gut: das Problem mit der linearen Verstärkung über ein R in der Rückkopplung habe ich nun gerade selber beim Basteln erfahren: die zweite OP-Stufe gibt relativ schnell fast 5V aus (also max). Also sollte es doch ein Logarithmierer sein... Das Teil will aber ums Verrecken (noch) nicht laufen! :=( Es freut mich aber zu hören, dass diese Schaltung auch "Anfänger" geeignet ist. Insofern bin ich da guter Dinge. Mein Basteltrieb ist zumindest geweckt. Die OPA380 bzw. OPA2380 habe ich mir mal angesehen, kann ich hier in der Umgebung aber nicht bekommen (nach 2 Telefonaten). Lt. Datenblatt sehe ich da zusätzlich kein "nichtlineares Bauelement" in der Rückkopplung. Insofern: warum Spezialbausteine/besonders geeignet, sind doch "nur" zwei fertig verschaltete OPs? Die erste Stufe (invertierend) möchte also eine negative Spannung ausgeben, kann dies aber nicht, da nur GND vorhanden. Hmmm, sehe ich ein, klingt logisch. Also hätte ich doch die folgende Möglichkeit: - In+ der ersten Stufe nicht auf GND ziehen, sondern mittels (hochohmigen) Spannungsteilers auf z.B. 1 V bringen (5V Quelle ist vorhanden, 1Meg und 250k), oder? Die zweite Stufe ist ja nur eine Verstärkung, die ich verringern würde, indem ich R1=R2 setze (z.B. je 100k), also Verdopplung insgesamt. So dürfte die auch nicht in die Sättigung kommen. Was macht die Einspeisung nach den Dioden (5V mit den 22k) genau? Würde die jetzt weglassen wollen... So langsam glaube ich verstehe ich diese Schaltung auch nahezu komplett (freu) ;=) Danke für eure Hilfe, bin mal wieder ein großes Stück schlauer. Morgen ist Bastelpause, aber Mi geht es weiter. Gruß, Holger
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