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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik OPV-Schaltung für Thermopile


Autor: Wolfgang K. (Gast)
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Hallo zusammen!

Ich möchte mir eine Infrarot-Temperaturmessung basteln. Hab schon das 
Forum durchsucht, aber nirgends konkrete Angaben zu einer passenden 
Schaltung gefunden.


Meine Anforderungen dafür sehen so aus:

-) Existierende Spannungsversorgung: +12VDC
-) Temperaturmessung im Bereich von 0-90 Grad ist relevant
-) Genauigkeit von 1-2 Grad
-) Das Ausgangssignal aus der Schaltung sollte einfach eine Spannung von 
0-5V oder 0-10V sein, je nachdem was einfacher zu bewerkstelligen ist. 
Dieses Signal lese ich dann über den ADC in einen ATMega 8 ein (je 
nachdem mit oder ohne Spannungsteiler) und sollte linear zur Temperatur 
sein (für die spätere Berechnung).
-) Für die Abtastfrequenz reichen 2Hz aus, besser aber um die 5Hz.


So wie ich das aus den anderen Themen verstanden habe, sieht es so aus:

Als Thermo-Sensor ist hier schon der Heimann 3161 (TPS334) von Reichelt 
vorgeschlagen worden, darum nehme ich diesen mal als Ausgangspunkt.
http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=0;INDE...

Prinzipiell ist mir egal welchen Thermopile ich verwende, da ich keine 
speziellen Anforderungen habe (Temperaturmessung von 0-90 Grad).

Dieses Signal dann über Viertelbrücke zu einem nicht-invertierenden 
Verstärker. Dazukommend muss auch der Thermistor mit in die Verstärkung 
einfliessen, da der Thermopile ja den Temperaturunterschied von Sensor 
zu Messobjekt misst und der Sensor sich mit der Zeit erwärmt.


Ich kenne mich zwar ein bisschen mit OPV's aus, aber bin nicht gerade 
der Hellste in diesem Gebiet. Könnte mir jemand dazu eine Schaltung 
zeichnen bzw. wenn es schon wo anders eine gibt, mich darauf hinweisen?
Wie gesagt rein nur eine Umwandlung der Temperatur in eine Spannung für 
einen ADC.


Ich bedanke mich schon mal im Voraus für Eure Hilfe
Wolfgang

: Verschoben durch Admin
Autor: Wolfgang K. (Gast)
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Weiss keiner etwas dazu?

Autor: Hans (Gast)
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Autor: Wolfgang K. (Gast)
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Danke für die Beispielschaltung!


Ich habe dazu noch einige Fragen:

-) Reicht die erste Beispielschaltung aus bzw. was sind die Unterschiede
   zwischen den beiden Schaltungen?

-) Welchen OPV soll ich verwenden und welche Werte haben
   die anderen Bauteile?

-) Was für ein Widerstand ist der Referenzwiderstand?
   Ist das der Thermistor im Thermopile?
   (Ist verwirrend weil in der 1. Schaltung R4 auch als Thermopile
    bezeichnet wird.)

-) Wo wird C2 in der 1. Schaltung angeschlossen? Masse und ...?


Wolfgang

Autor: Wolfgang K. (Gast)
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Kann mir hierbei noch jemand helfen?

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ein normaler Zerodrift Amp reicht. ZB ein LT2050. Mit Verstaerkung 1000 
oder groeser.

Autor: Hans (Gast)
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>Reicht die erste Beispielschaltung aus bzw. was sind die Unterschiede
>zwischen den beiden Schaltungen?

Bei der ersten wird die Differenz zwischen den beiden Sensoren 
verstärkt,
die Spannung am Thermistor wird als Bezugspunkt für den invertierenden
Verstärker genommen.

Die zweite Schaltung ist aufwendiger (oder auch "aufwändiger"): ein
Instrumentationsverstärker für die Spannung vom Thermopile, Zusammen-
führung der beiden Spannungen in einem Addierer.

>Welchen OPV soll ich verwenden

Bau erst mal die einfachere Schaltung mit einem TLC272 auf, das sollte
für Deinen Zweck ausreichend sein.

>und welche Werte haben die anderen Bauteile?

Naja, ein bißchen Arbeit soll ja für Dich auch noch übrig bleiben ;-)
Grundlage für die Bestimmung der Widerstände im Eingang (1. Sch.)
ist der Referenzwiderstand im 334 (ich glaube so um die 30k), also muß
R4 auch so groß sein, da dann die Spannungsänderung am größten ist.
R5 und R6 bestimmen die Verstärkung (informiere Dich über nichtinvert.
Verstärker).

>Was für ein Widerstand ist der Referenzwiderstand?
>Ist das der Thermistor im Thermopile?

Ja, die rote Linie sollte eigentlich diesen Widerstand einschließen
und nicht R4. Außerdem stehen ja die Anschlußbezeichnungen (2,4) dran.

C2 kannst Du weglassen, C1 10µF, C4 C6 100nF, C3 C5 10nF.

Viel Spaß beim Experimentieren.

Autor: Wolfgang K. (Gast)
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Danke für deine Antworten! Werd die Schaltung gleich mal in der nächsten 
Zeit aufbauen.

Wolfgang

PS: War 2 Wochen im Ausland, deshalt jetzt erst ;)

Autor: Wolfgang K. (Gast)
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So hab die Schaltung nun mal aufgebaut und folgende Werte verwendet:

R1=10k
R2=10k
R3=10k
R4=30k
R5=1k
R6=1M
C1=10u
C2=fällt weg
C3=10n
C4=100n
C5=10n
C6=100n
OPV=TLC272

Bekomm eine leicht wellige Ausgangsspannung von 1V, die sich nur leicht 
in der Frequenz ändert, wenn man einen warmen Gegenstand vor den Sensor 
gibt, nicht aber die Amplitude. Habe aber nur einen alten ausgebauten 
Thermopile zur Zeit nehmen können, dauert noch bis ich einen neuen 
TPS334 bekomme, also weiß ich auch nicht, ob der überhaupt noch 
funktioniert. Mal abwarten bis der neue dann da ist und dann 
weiterschauen.

R5 und R6 hab ich deshalb so gewählt, um ungefähr auf eine Verstärkung 
von 1000 zu kommen (Genauigkeit ist nicht problematisch).

Was ich noch nicht weiß ist, ob die  10k für R1, R2 und R3 OK sind? Oder 
sollte ich lieber 60k wegen dem Thermistor+R4 nehmen?

mfg
Wolfgang

Autor: Wolfgang K. (Gast)
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Hallo!

Ich hab die Schaltung jetzt mit einem neuen TPS334 ausprobiert.
Ich bekomm am Ausgang eine konstante Spannung von 1,2V bei einer 
Spannungsversorgung von 5V (wie in Schaltung angegeben).

Die Spannung am Ausgang ändert sich jedoch nicht wenn man einen kälteren 
oder wärmeren Gegenstand vor ihn gibt.

Was kann ich tun?

mfg
Wolfgang

Autor: Wolfgang K. (Gast)
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Hab noch mal alles angeschaut, war ein Draht locker.
Jetzt hab ich wieder die wellige Ausgangsspannung um die 0,5V (Spitze zu 
Spitze ist von ca. 0,25V - 0,75V).

Kann jemand helfen?

Autor: Wolfgang K. (Gast)
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Ach ja, die Frequenz ist ca. 250kHz und ändert sich bei einem warmen 
Gegenstand ganz leicht auf ca. 220kHz.

Autor: MichiB (Gast)
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Hi,

die Beispielschaltung von Roithner kannst Du leider nicht verwenden.

Bei der Beispielschaltung wird ein PTC als Referenzsensor zur 
Temperaturkompensation genutzt.

Der Sensor beinhaltet allerdings einen NTC als Referenzsensor.

Autor: Wolfgang K. (Gast)
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Welche Schaltung sollte ich dann stattdessen verwenden?
Bzw. dann müsste ja nur bei der Temperaturkompensation durch den NTC in 
die falsche Richtung gehen oder? Bitte um Aufklärung.

Hat keiner so eine Schaltung selber schon mal aufgebaut?
Please help!

Autor: MichiB (Gast)
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Hi,

prinzipiell hast Du recht allerdings ist folgendes zu berücksichtigen:

Deine Schaltung schwingt, irgendwo ist da noch der Wurn drin.
Die Kurve des NTC muss der negierten Kurve des Thermopiles entsprechen.

Autor: pegasus (Gast)
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>>Hier ist eine Beispielschaltung.

Der Link...

http://www.roithner-laser.com/All_Datasheets/Therm...

...existiert nicht mehr, über archive.org kann man das PDF aber 
bekommen:


http://web.archive.org/web/20071013040659/http://w...

Autor: Daniel G. (Gast)
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Hallo,

könnte jemand den genauen Schaltplan posten, da er nicht mehr verfügbar 
ist.

vielen Dank im vorraus.


Gruß Daniel

Autor: Dieter (Gast)
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Hier nochmal die Grafik als .gif Datei.
Der Temperatur-Sensor beherbergt in seinem Gehäuse einen "Thermistor" 
UND einen "Thermopile".

In dem PDF file ...
http://web.archive.org/web/20071013040659/http://w...

... war der rote Kringel FÄLSCHLICHERWEISE auch um den Widerstand "R4" 
gezeichnet, obwohl R4 mit dem Temperaturfühler überhaupt nichts zu tun 
hat, und außerhalb des Gehäuses des Temperaturfühlers liegt.

Dieses unkorrekte .pdf File wurde tausende Male im Internet verbreitet, 
woran man auch sieht, mit welcher Gründlichkeit manche Hersteller von 
Temperatursensoren ihre Manuals anfertigen :(

Offenbar wurde der Fehler nachträglich korrigiert, und es kursieren 
korrekte PDF's im Internet, wo der rote Kringel richtig gezeichnet wurde 
(der Kringel muß um THERMOPILE & THERMISTOR gezeichnet sein).

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