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Hallo allerseits! Ich habe hier ein kleines Problem mit einem Differenzverstärker. Die anderen Beiträge dazu konnten mir leider nicht weiterhelfen, so schreibe ich hier einen neuen. Es geht darum den Spannungsabfall über dem Shuntwiderstand (12 Ohm) zu messen und anschliessend mit einem AVR weiter zu verarbeiten. Die 820 Ohm simuliern nur die Last, die später drankommt (AVR, LCD). Das Problem ligt jetzt bei der Messung mit dem OP. Eigentlich sollte ich am Shuntwiderstand um die 75mV bzw. nach dem Spannungsteiler ca. 37mV messen. Jetzt ist es allerdings so, dass ich da -160mV messen, und ich hab keine Ahnung weshalb das so ist. :-S Vielleicht habe ich den Spannungsteiler falsch dimensioniert und etwas anderes stimmt nicht. Ich würde mich freuen, wenn mir hier jemand weiterhelfen kann! Mit freundlichen Grüssen Andi
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Die 10 kOhm Widerstände der Spannungsteiler haben auch Abweichungen vom Sollwert. Also mußt Du eine Abgleichmöglichkeit vorsehen.
Ja oke, desswegen frage ich ja ob ich den Spannungsteiler falsch dimensioniert habe (n Tipp wäre gut). Ich mache mir jedoch mehr sorgen um das Messergebniss, das ich bekomme wenn ich an den Ausgängen der beiden Spannungsteiler messe.
Also da komm ich nicht nach, es geht ja um den Spannungsabfall den ich am Ausgang der Spannungsteiler habe...weshalb ich diese Spannungsteiler nehme ist mir schon bewusst. hab ja kein rail- to rail OP. ich verstehe nur nicht wieso ich -160mV messe, vo theoretisch 37mV sein müssten.
Die Spannungsteiler R1,R3 und R2,R4 müssen niederohmig getrieben werden. Sonst klappt das Ganze nicht. Du speist sie aber weder nierderohmig, sondern zusätzlich noch über zweite Spannungsteiler, die sogar hochohmiger sind. Das kann nicht klappen. Was willst du denn überhaupt messen? Den Spannungsabfall über R5? Wie groß soll der sein und wie auf welchen Pegel willst du ihn anheben? Kai Klaas
Ich möchte den Strom durch R6 messen. R5 ist de Shuntwiderstand. die Widerstände R1,2,3,4 gehören zum OP und bilden den Verstärkungsfaktor 10, mit dem der Spannungsabfall über R5 multipliziert werden soll. Die Widerstände R7,8,9,10 bilder einen Spannungsteiler, da der OP die 5,3V am (-) Eingang nicht verarbeiten kann, da er auch mit 5,3V gespiesen wird.
>Ich möchte den Strom durch R6 messen. R5 ist de Shuntwiderstand. die >Widerstände R1,2,3,4 gehören zum OP und bilden den Verstärkungsfaktor >10, mit dem der Spannungsabfall über R5 multipliziert werden soll. Bis hierher ist alles richtig. >Die Widerstände R7,8,9,10 bilder einen Spannungsteiler, da der OP die >5,3V am (-) Eingang nicht verarbeiten kann, da er auch mit 5,3V >gespiesen wird. Das geht nicht! Mit vorangestellten Spannungsteilern funktioniert der Differenzverstärker nicht mehr so, wie er soll. Das mußt du anders machen: Z.B. R1 bis R4 gleich groß wählen und dann in einer zweiten Verstärkerstufe das Signal weiter verstärken. Oder einen anderen OPamp verwenden, der die großen Eingangsspannungen schafft, wie z.B. den TS912. Kai Klaas
Also dann im Prinzip zwei Spannungsfolger an die beiden Spannungsteiler (R7,8,9,10) anschliessen? Und dannach die Differenz verstärken?
Hallo, Ich würde auf jeden Fall eine Operationsverstärker nehmen der einen Eingangsspannungsbereich bis +UB hat. Dann kann auf den Eingangsspannungsteiler verzichtet werden. Wenn Du eine negative Versorgung zur Verfügung hast kannst Du (für Bastelzwecke) einen TL062/TL064 verwenden. Wenn Du keine negative Versorgung hast brauchst Du einen Rail/Rail Operationsverstärker für Eingang und Ausgang. wenn du unbedingt einen LM324 nehmen willst solltest du dir mal anschauen wie das Profis von der Schaltungstechnologie her machen. z.B. AD8200 Datenblatt Seite 5: http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8200.pdf oder AD22057 Datenblatt Seite 8: http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD22057.pdf Bedenke aber: ein LM324 kommt am Ausgang nicht auf 0mV. So 50 mV Restspannung sind selbst mit der "präzisionsausführung = LT1013" vorhanden. Alle beteiligten Widerstände müssen sehr präzise abgeglichen sein. Und: der Offset des Operationsverstärkers verfälscht das Ergebnis zusätzlich. Wenn es nicht für Bastelzwecke ist dann lieber gleich einen darauf spezialisierten Operationsverstärker nehmen. (AD8202, AD8200, AD22057)
kannst du den 12 Ohm R nicht zwischen Last und Null Volt haengen ? Hier suchen alle '''einfache'' Loesungen....aber...das was man hier so sieht sind alles viel zu komplizierte Gedanken-gaenge und -konstruktionen...
Hallo zusammen @special swine flu Ja klar, kann ich machen, nur was bringt mir das? @Anja Danke erst mal für die ausfürliche Hilfestellung. Auch die Datenblätter waren hilfreich. Ich bin überzeugt, dass diese zwei OP's gute Dienste leisten, jedoch reicht für meinen Zweck der LM 324. Alternativ habe ich auch noch einen LM3900, einen uA747, den MC1458 und einen TL084. Jedoch kann ich nur eine positive Spannungsquelle zur Verfügung stellen. Was die Widerstände betrifft, habe ich Metalfilm genomen, welche eine Toleranz von 1% haben. Ist das genau genug oder soll ich da lieber Trimmpotentiometer nehmen? Wie soll dann meine Schaltung aussehen am Schluss? MfG Andi
Ja klar, kann ich machen, nur was bringt mir das? Siehst du das nicht ? Du bist wohl in den Differenzverstaerker verliebt...und deshalb blind ?
@special swine flu Danke für Deine Geduld und Deine hilfreichen Tipps... die hoffentlich noch kommen, denn bis jetzt kam nur heisse Luft! Ich bin in einer Ausbildung als Automatiker, (in Deutschland ist das der Mechatroniker). Mein Fachgebiet beinhaltet Drehstrom, Antriebstechnik, Regel- und Steuerungstechnik. Was die Elektronik betrifft, haben wir beim Widerstand angefangen und nach den Kondensatoren, bei den Transistoren ausgehört. Vielleicht verstehst Du jetzt wieso ich "blind" bin, was diesen OP betrifft. Ich habe mir die gesammte Elektronik selber beigebracht, bzw. bin daran dies zu tun. Was die Liebe angeht, da bin ich schon vergeben und da bleibt nix für diesen OP über, also kanns auch nicht daran liegen. "Wer nicht fragt, bleibt dumm". In diesem Sinne, wenn da noch was konstruktives von Dir kommt, ich freu mich darauf. MfG Andi
Hallo Andreas, so kannst du das durchaus machen. Sieht zwar nicht schön aus, aber wieso nicht. R7 und R8 kannst du sogar auf 10k verkleinern, weil dieser Spannungsteiler ja aus der Versorgunsgspannung direkt, also niederohmig, gespeist wird. Der Nachteil mit Low-Cost-OPamps ist aber, daß du gezwungen bist, viel mehr Bauteile zu verwenden als nötig. Dadurch wirst du kaum ohne Abgleich auskommen. Wenn du ein genaues digitales Ohmmeter hast, kannst du dir ein wenig helfen, indem du die Widerstände selektierst. Nimm für R9 und R10, bzw. für R7 und R8, bzw. für R3 und R4, bzw. für R1 und R2, Widerstände, die exakt die gleiche Anzeige ergeben. Oder du mußt eben doch Potis einfügen. Wie Anja schon sagte, kannst du beim Ausgangsverstärker auch nicht damit rechnen, daß die Ausgangsspanung von U1A unter 200mV geht!!! Kleinere Ströme durch R6 kannst du mit dieser Schaltung also nicht erfassen! Ein anderes Problem sind die Input Bias Currens und Offsetspannungen der OPamps. Erstere bekomst du leicht in den Griff durch die Verwendung von FET-OPamps oder CMOS-OPamps. Um die Offsetspannungen klein zu halten, kannst du entweder auch OPamps selektieren auf zufällig kleine Offsetspannung, oder du nimmst gleich einen präziseren OPamp, wie beispielsweise den AD822 (gibts bei Reichelt). Der geht am Ausgang auch auf unter 10mV herunter. Dann solltest du allerdings R1 bis R4 deutlich hochohmiger wählen. Kai Klaas
Oke, soweit habe ich das Verstanden. Wieso ich die Spannugsteiler so gross gewählt habe hat einen Hintergrund. Ich möchte nicht, dass unnötige Leistung über dem Spannungsteiler verbraten wird da ich den Strom der gesammten Schaltung messen möchte, um diesen anschliessend auf einem LCD darzustellen. Aus diesem Grund geht auch der Strom für die Versorgung des OP's durch R6. Da ist nicht mehr allzu viel Zeit bis zur Fertigstellung dieser Schaltung habe und es sich nicht lohnt für ein paar OP's ne Bestellung zu machen bleibe ich bei diesem OP Dazu kommt, dass das Ausgangssignal des OP's von einem 8 Bit- ADC ausgewertet wird und ich da die Offsetspannung einfach subtrahiere sofern das geht. Der Strom durch R6 beträgt 6- 12mA. Ist das so messbar oder bin ich gezwungen einen besseren OP zu verwenden? Das ist mir eine Lehre, mit diesem Billig- OP, da fass ich das nächste Mal lieber etwas tiefer in die Tasche :D MfG Andi
>Wieso ich die Spannugsteiler so gross gewählt habe hat einen >Hintergrund. >Ich möchte nicht, dass unnötige Leistung über dem Spannungsteiler >verbraten wird da ich den Strom der gesammten Schaltung messen möchte, >um diesen anschliessend auf einem LCD darzustellen. Ok. >Dazu kommt, dass das Ausgangssignal des OP's von einem 8 Bit- ADC >ausgewertet wird und ich da die Offsetspannung einfach subtrahiere >sofern das geht. Das Problem ist, daß du, wenn die Widerstände auch nicht richtig stimmen einen zusammengesetzten Fehler erhälst, bei dem du nicht mehr einfach feststellen kannst, was Offsetfehler und was Verstärkungsfehler ist. >Der Strom durch R6 beträgt 6- 12mA. >Ist das so messbar oder bin ich gezwungen einen besseren OP zu >verwenden? Sollte gehen. >Das ist mir eine Lehre, mit diesem Billig- OP, da fass ich das nächste >Mal lieber etwas tiefer in die Tasche :D Soviel teuerer sind die gar nicht. Und wenn du bedenkst, welche zusätzlichen Bauteile und welchen Ärger du dir damit ersparen kannst, dann ist die vermeindlich teurere Lösung am Ende sogar günstiger. Kai Klaas
J gut, die Sache mit dem Spannungsteiler muss schon stimmen, das ist mir klar. Ich denke ich werde zum bestehenden Spannungsteiler noch einen niederohmigen Potentiometer dazwischenschalten, sodass ich die Asymetrie der Widerstände ausgleichen kann. Ja wenn man noch in der Ausbildung steckt, dann sind 16 Cent und 4, 5 Euro Welten! :D Aber Danke für die Hilfe, ich werde mich jetzt mal dran machen das so hinzubekommen. Herzlichsten Dankt Andi
Was spricht dagegen, den 12Ω-Shunt gegen Masse zu schalten (wie schon von special swine flu virgeschlagen) und den Spannungsabfall über einen nichtinvertierenden Verstärker zu messen? http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrometerverst%C3%A4rker#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker_.28Elektrometerverst.C3.A4rker.29 Einfacher geht's nicht, und der LM324 ist bestens dafür geeignet, wenn die Messung nicht ultragenau sein muss.
Weil der OP Parallel zur Last (R5) geschalten ist und ich auch den Stromverbrauch des OP messen möchte.
>J gut, die Sache mit dem Spannungsteiler muss schon stimmen, das ist mir >klar. Ich denke ich werde zum bestehenden Spannungsteiler noch einen >niederohmigen Potentiometer dazwischenschalten, sodass ich die Asymetrie >der Widerstände ausgleichen kann. Wenn du den Offsetabgleich sowies mit dem Mikrocontroller machen möchtest, spricht ja nichts dagegen, auch die anderen Fehler herauszurechnen: Schalte statt R5 einen 1k Mehrgang-Cermet-Trimmer in die Schaltung und stelle diesen einmal so ein, daß der Spannungsabfall über R6 genau 72mV (für 6mA Stromfluß) ist und einmal genau 144mV (für 12mA). Schreib für deinen Micro ein kleines Programm, das dir die 8bit Wandlungsergebnisse des ADCs für diese beiden Ströme ausgibt und mache dann später im fertigen Programm eine lineare Interpolation. Oder du ergänzt das Hauptprogramm um eine kleine Kalibrierroutine, die aktiviert wird, wenn beim Start ein Jumper gesetzt ist, und speicherst die Kalibrierdaten in ein Daten-EEPROM, falls vorhanden. R6 muß natürlich ausreichend genau sein, also möglichst 1% Toleranz. Kai Klaas
Hallo, >Weil der OP Parallel zur Last (R5) geschalten ist und ich auch den >Stromverbrauch des OP messen möchte. Kannst Du ja auch wenn du den OP als invertierende Schaltung aufbaust. Der Shunt hängt dann auf der einen Seite an 0V bzw. an Deiner Last, und auf der anderen Seite an -70mV bzw. der Batterie. Dort hängst du dann über einen Widerstand den invertierenden Eingang. der nicht-Invertierende Eingang des LM324 hängt an Masse. Der Ausgang geht dann auf den ADC. Das Ganze braucht nur 3 Widerstände einschließlich Shunt.
Entschuldigung Anja, ich habe dein Schema gar nicht gesehen :) Ach so geht das..hmm ja wenn du meinst dass das klappt, dann versuch ich das mal so! :D Vielen Dank und ich melde mich, wenn es soweit ist. MfG Andi
Nee so wie oben (Bild von mir) wobei die Verstärkung natürlich noch so angepaßt werden sollte daß der Eingangsbereich des Wandlers gut ausgenutzt wird. (Der LM324 kann allerdings maximal ca 3,5V bei 5V Versorgung ausgeben. Also Verstärkung so daß ca 3V am A/D-Eingang liegen. Über einen Spannungsteiler könnte man noch einen kleinen Offset auf den +Eingang des OP geben um ab 0mA messen zu können. (Ist aber nicht notwendig wenn Du bereits eine Grundlast hast). Deine Variante geht mit dem LM324 nicht. Da der Eingangsspannungsbereich maximal ca 3-3,5V bei 5V Versorgung beträgt. Außerdem stimmt die Verschaltung noch nicht. Die Invertierende Schaltung hat auch weniger Probleme mit Bauteiltoleranzen.
>Ach so geht das..hmm ja wenn du meinst dass das klappt, dann versuch ich >das mal so! :D Und denke daran, die Masse für die restlichen Schaltungsteile liegt am rechten Anschluß von R1 in Anjas Plan! Dorthin müssen die anderen Massen verbunden werden, so wie es Anja gezeichnet hat. Kai Klaas
Ja gut, soweit ist mir jetzt alles klar, nur wie bring ich die negative Ausgangsspannung am OP auf den ADC? soll ich diese dann wieder intertieren?
>Ja gut, soweit ist mir jetzt alles klar, nur wie bring ich die negative >Ausgangsspannung am OP auf den ADC? soll ich diese dann wieder >intertieren? Die ist nicht negativ, sondern positiv! Der "-" Eingang liegt ja virtuell auf Masse und die linke Seite von R2 ist negativ. Also muß die Ausgangsspannung positiv sein. Kai Klaas
Ach so ist das...was ist denn eine virtuelle Masse, bzw. wie wird diese definiert?
>Ach so ist das...was ist denn eine virtuelle Masse, bzw. wie wird diese >definiert? Ein durch die Gegenkopplung ereugtes Massepotential, das aber nur solange existiert, wie die Gegenkopplung funktioniert. Durch die Wirkung der Gegenkopplung und die hohe interne Verstärkung versucht ja jeder OPamp die Spannung zwischen den Eingangsanschlüssen ganz klein zu machen. Und wenn der "+" Eingang auf Masse liegt, dann versucht der OPamp auch den "-" Eingang auf Massepotential zu ziehen. Er erzeugt gewissermaßen ein Spiegelbild der echten Masse, eben eine virtuelle Masse. Kai Klaas
Guten Abend Kai und Anja, ich möchte euch danken für die ausführliche Hilfe und die Geduld. Ich habe das ganze soweit mal getestet und bin äusserst zufrieden mit den Messergebnissen! :D Ein paar uA Abweichung vom Sollwert sind kein Thema für mich. Ich habe jetzt den Rest der Schaltung noch einmal gezeichnet und hoffe dass ihr euch das noch einmal kurz anschaut. Als Spannungsquelle dient ein Solarmodul. In der ersten Stufe wird die Spannung auf diejenige des Speicherakkus angepasst (ich rechne mal mit 5*1,2V- Zellen). In der zweiten Stufe wird dann die Spannung des Akkus auf 5V Betriebsspannung heruntergesetzt, sofern das geht, da ja nur eine Differenz von 1V zwischen Aus- und Eingang herrscht. Ansonsten werde ich noch eine Zelle mehr nehmen. Die beiden MosFet- Transistoren dienen der Ladungsabschaltung, bzw, der einspeisung ins Netz. Der LDR (ich habe in der Datenbank keinen gefunden, desswegen übernimmt das ein Widerstand auf dem Schema), ist an einem Komparatoreingang des AVR angeschlossen und ist massgebend, ob die Schaltung direkt über die Solarzelle betrieben- , und zugleich der Akku aufgeladen werden kann, oder obdie Spannung der Solarzelle nicht ausreicht und nur der Akku die Steuerung betreiben kann. Ich hoffe dass ich da nicht mehr so viele Fehler gemacht habe wie beim OP. MfG Andi
Ach, ich hätts fast vergessen, über einen ADC messe ich die Akkuspannung und kann somit schauen, wass en geladen ist. Ich müsste wohl noch einen Widerstand vor die Ladeleitung des Akku machen, damit der Strom begrenzt ist. Ich denke ich werde LiPo- Zellen verwenden, da ich die mit einer Konstantspannungsquelle laden kann. MfG Andi
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