Hallo allerseits,
Ich habe einen Versuch mit einer Stimmgabel, die ich auf
Resonanzfrequenz erregen muss. Das geschieht mittels einer Hi-Fi Box
(Frequenzgenerator, Verstärker, Lautsprecher). Die Erregung funktioniert
auch ohne Probleme. Mein Problem liegt in der Auswertung von den
Stimmgabeldaten. An der Stimmgabel sind zwei Dehnungsmessstreifen
angebracht. Jetzt möchte ich gerne über ein Oszilloskop den an der
Stimmgabel anliegenden Frequenz messen. Dafür habe ich die
Dehnungsmessstreifen in eine Wheatstonesche Brücke zusammen geschaltet.
Das Signal soll ich mit Hilfe des OPV(741) Verstärken. Die Schaltung
habe ich wie auf den Bild dargestellt realisiert. Hier liegt auch schon
das Problem, ich sehe nur rauschen auf dem Oszilloskop :).
Ich hoffe ihr könnt mir helfen
> die Dehnungsmessstreifen in eine Wheatstonesche Brücke zusammen> geschaltet. Das Signal soll ich mit Hilfe des OPV(741) Verstärken.
Rechne dir mal die Brückenspannung aus....
Du willst Signaländerungen im uV-Bereich mit dem Uralt-Veteranen 741
verstärken? :-(
Ich würde dir auf jeden Fall einen Differenzverstärker vorschlagen, oder
wenigstens eine AC-Kopplung mit Kondensator zwischen Brücke und OPAmp.
Hallo,
es gibt viele Möglichkeiten, woran das liegen kann.
- Als OPV gut geeignet ist der OPV AD8230. Im Datenblatt ist eine
geeignete Verstärkerschaltung angegeben:
http://www.analog.com/en/amplifiers-and-comparators/instrumentation-amplifiers/ad8230/products/product.html
Der 741er ist nicht besonders gut geeignet.
- Auch sehr gut geeignet, aber nur mit µC auslesbar, ist der
Analog-Digital-Wandler
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/ads1232.html
- Hast Du die DMS so angeordnet, daß der eine gestaucht wird, wenn der
andere gestreckt wird?
- Du solltest nach Möglichkeit 5V als Versorgung für die Meßbrücke
nehmen, nicht 1V, damit das Ausgangssignal größer wird.
- Kann es sein, daß Du vergessen hast, die Versorgungsspannung des OPV
unmittelbar in der Nähe des Bauteils (d. h. wenige Millimeter daneben)
gegen Masse zu entstören (z. B. mit einem 100nF Keramikkondensator)?
- Hast Du die Zuleitungen zur Stimmgabel verdrillt (das solltest Du)?
- Weshalb benutzt Du kein Tiefpaßfilter (Kondensator parallel zum
Rückkopplungswiderstand, die Grenzfrequenz fg=1/(2*pi*R*C) sollte etwa
doppelt so groß sein wie die Schwingfrequenz der Stimmgabel)?
- Bei der Verstärkerschaltung gibt es ein kleines unmittelbares Problem:
Sie verfälscht die Differenzspannung, weil Du mit 1000 Ohm
Innenwiderstand abgreifst anstelle von hochohmig. Für qualitative
Anzeigen oder Messungen der Schwingfrequenz ist das ok, für quantitative
Messungen nicht.
- Hast Du den Masseanschluß des Tastkopfes angeschlossen?
- Benutzt Du einen 1:1 Tastkopf (keinen 10:1)?
Gruß,
Michael
Uii ihr seid Fix, nicht gedacht das ich so schnell eine Antwort
bekomme.
Entschuldigt mich für meine Unwissenheit, ich bin Anfänger in Sachen
Elektronik.
-zum OPV
Vielen Dank Lothar und Michael für die gute Ersatzvarianten, kann ich
aber leider nicht verwenden. Das ist ein Schulversuch und wir müssen den
OPV nehmen :(.
- der Anschluss der DMS habe ich überprüft. Wenn ich die Stimmgabel
minimal zusammendrücke, verkleinert sich die Spannung (sowas tut man
nicht :))
- 5 V werden eingestellt :)
- Den 100nF Kondensator als Entstörung werde ich in die Schaltung
reinbringen, wenn wir so etwas überhaupt haben :D
- Die Zuleitungen waren nach dem letztem Kenntnisstand nicht verdrillt;
wird's gemacht.
- Tiefpassfilter (parallel zum Rückkopplungswiederstand) wurde von mir
falsch eingesetzt. Ich hatte 20nF verbaut. Es sollte nach der Formel 3nF
reinkommen. Vielen Dank für die Formel :).
ja, ich verwende den Tastkopf der ist auf 1:1 eingestellt.
Soll ich die Verstärkung etwas höher einstellen, da das Signal wie schon
Lothar gesagt hat in uV Bereich liegt?
Ich kämpfe mit der Schaltung schon zwei Tage, jetzt habe ich mich
endlich entschlossen bei euch um Rat zu fragen.
Ja, das sollte schon gehen, die Quellenimpedanz ist um die 60 Ohm, der
OpAmp zieht davon mit 1k und die Verstaerkung ist 100. Jetzt nochmals
eine solchen 100x Stufe hintendran und gut ist. Allerdings sollte man
die Stufen AC Koppeln, sonst ist man dauernd am Offset-Abgleichen. Die
Grenzfrequenz des Tiefpasses ist etwas unter 1kHz. Der OpAmp sollte bei
GBW=100k noch etwas Reserve haben. Passt.
Da es hier nur um Wechslespannung geht, wäre der AD8230 (chopper OP)
keine gute Wahl. Besser wäre da ein Low noise Typ wie OP27, LT1028,
NE5534,...
Es gibt auch wesentlich passendere Sensoren als DMS. Piezoelemente
sollten ein wirklich großes Signal abgeben, auch wenn man die wegen der
Dämpfung an einen Bereich mit wenig Dehnung plaziert.
Hallo,
> Ja, das sollte schon gehen, die Quellenimpedanz ist um die 60 Ohm,
Die Quellenimpedanz ohne den angeschlossenen 1k-Widerstand ist 120 Ohm,
nicht 60 Ohm.
Das siehst Du, wenn Du Dich von einer Klemme des Differenzsignals zu der
anderen bewegst. Du gehst über 120 Ohm || 120 Ohm zu den als
kurzgeschlossen angenommenen Versorgungsanschlüssen und dann in Serie
über 120 Ohm || 120 Ohm zu der anderen Klemme. Das macht zusammen 120
Ohm.
Gruß,
Michael
Hallo,
AC-Einkopplung bedeutet, daß Du die Gleichspannung vom OPV abblockst und
nur die Wechselspannung verstärkst. Das ist in Deinem Fall nützlich,
weil sonst die Ausgangsspannung des OPV gerne wegdriftet. Das gilt
besonders dann, wenn Du - um eine größere Verstärkung zu erreichen -
noch eine zweite Verstärkerstufe in Serie schaltest, was sinnvoll wäre.
(Du kannst dann allerdings nicht mehr so gut nachprüfen, ob sich die
Ausgangsspannung beim Zusammendrücken der Stimmgabel-Zinken erhöht.)
Dazu schaltest Du in Serie zu dem 1kOhm-Widerstand einen Kondensator.
Der Kondensator muß groß genug sein, damit das Signal von der Stimmgabel
(ich nehme an 440 Hz) noch übertragen wird.
Ein sinnvoller Wert für die Grenzfrequenz fg = 1/(2*pi*RC) (R=1kOhm)
könnte beispielsweise bei 40 Hz liegen.
Das ergibt:
C > 1/(6280 * 40) = 4µF
Als kaufbaren Wert kannst Du 4.7µF, 6.8µF oder auch 10µF nehmen.
Geeignet ist beispielsweise dieser Kondensator:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=2;GROUP=B324;GROUPID=3153;ARTICLE=12342;START=0;SORT=artnr;OFFSET=16;SID=29Sy2TnawQAR0AADAoa7k2db0c8529de722c65f0e7ac0fc0460cf
Ein Aluminium-Elektrolytkondensator ist nicht so gut geeignet, da er
gepolt ist.
Gruß,
Michael
Hallo Michael, hallo allerseits,
vielen Dank Michael für den berechneten Kondensator, werde mir ein paar
beim Conrad besorgen, in der Schule haben wir nur gepolte Kondensatoren.
Was hätte ich ohne euch gemacht
Vielen Dank :)
Alex wrote:
> Hallo Michael, hallo allerseits,>> vielen Dank Michael für den berechneten Kondensator, werde mir ein paar> beim Conrad besorgen, in der Schule haben wir nur gepolte Kondensatoren.>> Was hätte ich ohne euch gemacht
Ja, schalte am besten auch noch eine zweite Verstärkerschaltung in
Reihe, damit Du nichthomöopathische Signale bekommst.
(Unabhängig von der zweiten Verstärkerschaltung:)
Falls der OPV zu schwingen beginnt, kannst Du am Ausgang einen
Widerstand in Serie schalten. OPV schwingen gerne, wenn sie kapazitiv
belastet werden, in Deinem Fall durch das Kabel.
Welche Größe der Widerstand hat, ist weitgehend egal. 50 Ohm müßten
locker reichen. Bei den geringen Frequenzen, die Du hast, kann es aber
auch 1kOhm sein.
Gruß,
Michael
Hallo zusammen,
Ich muss theoretisch die Rotorblattdehnungen von einer WEA erfassen.
Natürlich müssen erfasste Signale für Regelung verstärkt werden. Ich
habe mir eure Kommentare durchgelesen.
@ Ratzi_ratlos hast gesagt. dass ein Differenzverstärker für DMS ein
MUSS sei. Warum?
@ Alex warum hast du im Ersatzschaltbild einen invertierenden Verstärker
genommen?
Vielen Dank im Voraus für eure Rückmeldung.
>dass ein Differenzverstärker für DMS ein MUSS sei. Warum?
Naja. die interessierende Spannung tritt als Differnzspannung auf. Mit
einer gleichtaktspannung drauf.
DMSOPV.jpg
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