Ich möchte ein Datenerfassungsgerät vor Überspannung schützen. Die max. Eingangsspannung beträgt +/-10V, allerdings kann durch eine falsche Bedienung auch deutlich höhere Spannungen (bis 40V) anliegen. Nun bin ich auf der Suche nach einem geeignetem Überspannungsschutz. Das ganze würde ich gerne mit Z-Dioden realisieren (2 Z-Dioden in Reihe). In einem anderen Beitrag habe ich gelesen, dass ich die Dioden auch direkt am invertierenden Verstärker parallel zum Rückkopplungswiderstand verwenden kann (siehe Bild). Leider verstehe ich nicht, wie die Z-Dioden meine nachfolgende Schaltung schützen können.... kann mit das bitte jemand erklären? hab leider noch nicht soviel erfahrung mit z-Dioden und Spannungsbegrenzung. Vielen dank schonmal!
Überlege: Wenn R1 zu klein ist: a) aus Z-Dioden kurzzeitig Leuchtdioden machen ? oder b) einen Trafobrand im AKW Krümmel verursachen ??
was? verstehe ich leider nicht.... kann mir bitte jemand helfen?? Grüße Claudi
Die gezeigte Spannung ist geeignet, die Ausgangsspannung des OpAmp zu begrenzen. Die Funktion ist einfach: Erreicht die Ausgangsspannung den Betrag (Zenerspannung + 0,7V), wird der Gegenkopplungswiderstand praktisch 0. Die Spannung kann nicht weiter steigen bzw. fallen und die nachfolgende Schaltung ist geschützt. Willst Du den Eingang des OpAmp schützen (scheint mir nach der Beschreibung wahrscheinlicher), machst Du die Serienschaltung der Zenerdioden direkt an dessen Eingang gegen Masse. (Jedenfalls solange deren Kapazität nicht weh tut.)
Wenn Dein OPV nur wenige Volt verträgt und Dein VORwiderstand R1 zu klein bemessen ist, wird Du bald Elektronikschrott haben bei 40V am Eingang. http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen Einfach erklärt http://homepages.internet.lu/absolute3/tronic/opdiscr.htm
Vielen Dank für eure Hilfe! ich werde die Schaltung jetzt wahrscheinlich so so realisieren, wie auf dem Bild. Für die Z-Dioden hab ich mir bei Reichelt welche mit Uz=9,1V (Izmax =135mA, Ptot 1,3W) rausgesucht. Wenn ich jetzt von Ue=40V ausgehe, fallen an meinem Widerstand 30,2V ab (40V-9,1V-0,7V). Den Widerstandswert kann ich jetzt doch einfach mit R=U/I berechnen (30,2V/135mA). Als Ergebnis kommt hier 23O Ohm raus. So gehen meine Dioden nicht kaputt!! Allerdings hab ich dann am Widerstand eine Leistung von 4 Watt. Da dieser Wert etwas hoch ist, hab ich mir gedacht, einen 20kOhm Widerstand zu nehmen. Dann hab ich nur noch einen Strom von 1,5mA und eine Leistung von 0,045W... kann ich das so machen? sind meine Überlegungen richtig oder mache ich einen Denkfehler?? Viele Grüße Claudi
> Ich möchte ein Datenerfassungsgerät vor Überspannung schützen.
Wozu dann der ganze Aufwand mit dem OP-Amp?
Sollte da nicht ein Widerstand und die beiden Z-Dioden reichen?
Welchen Eingangswiderstand hat dein Datenerfassungsgerät?
Ohne Operationsverstäker wollte ich es zuerst auch machen, aber um hochfrequente Störungen rauszufiltern, soll ich ein Kondensator im Rückkopplungszweig verwendet. Eingangswiderstand vom Datenerfassungsgerät ist ">10 GΩ in parallel with 100 pF" passt das so mit dem Widerstand??
> um hochfrequente Störungen rauszufiltern, soll ich ein Kondensator > im Rückkopplungszweig verwendet. Um mit einem OP-Amp hochfrequente Störungen aktiv auszufiltern muß die Grenzfrequenz (Unitiy-Gain/Verstärkung) des Verstärkers höher sein als die zu unterdrückende Störfrequenz. Wenn der Opamp zu langsam ist, kann er nicht mehr gegensteuern und die Störung geht einfach über den Gegenkopplungs-Kondensator auf den Ausgang. Fazit: man kann mit einem langsamen OP-Amp keinen schnellen Filter bauen. Da lügen sich einige gern selber was in die Tasche... Machs doch so wie "üblich" mit einem passiven Tiefpass:
1 | ____10k 100n |
2 | ---|____|---o----------o-----> |
3 | | | |
4 | --- | |
5 | \ / 10V | |
6 | ---´ | |
7 | | | |
8 | ,--- | |
9 | / \ 10V === |
10 | --- | |
11 | | | |
12 | --- GND ----o----------o---- |
Ein wenig aufzupassen gilt es mit den Leckströmen der Z-Dioden... Aber die hast du in der OP-Schaltung auch zu breücksichtigen.
Wozu beim invertierenden Verstärker überhaupt Z-Dioden? Der Minus-Eingang des OPVs hängt an einer virtuellen Masse. Also einfach zwei Feld-Wald-Wiesen-Dioden antiparallel zwischen Minus- und Plus-Eingang bzw. Masse. Fertig ist der Lack. Leckströme interessieren auch nicht, da die Spannungsdifferenz zwischen den beiden OPV-Eingängen im aktiven Bereich gleich Null ist...
Vielen Dank für die Anregungen und Hilfen!! Trotzdem würde ich noch gern wissen, ob das so mit dem Widerstand passt, wie ich es oben beschrieben habe...
R20 theoretisch eventuell, aber ich weiß nicht, wie stabil Deine Masse ist. Ein OPV-Ausgang als "virtuelle Masse" wäre z.B. nicht günstig! Ob OPV-Eingangswiderstand und Frequenzgang ausreichend sind, sollte das jeweilige Datenblatt verraten. Entscheiden könnte auch der Aufbau.
jetzt hab ich doch noch eine Frage.... wie kann ich mit einer LED anzeigen, dass eine Überspannung anliegt und die Z-Dioden "aktiv" sind. Muss ich da einen Komparator verwenden oder geht das auch anders? Grüße Claudi
Es gibt >3 Möglichkeiten -hochohmiges Multimeter/ Oszi anschließen und mal kurz nachsehen -evtl. LED zu den Z-Dioden verschalten (schlechter) -Fensterdiskriminator für zulässigen Bereich steuert LED Frage bei der ganzen Geschichte ist wie der Eingangswiderstand von Deinem zusätzlichem Klimbim wird. Im schlechtesten Fall kannst Du die Überspnnung gefahrlos bix xxx Volt anzeigen aber die eigentliche Schaltung funktioniert nicht mehr.
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