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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bipolarelko für Integrator


Autor: A. R. (redegle)
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Hallo,

ich brauche für einen Integrator einen Bipolarelko mit 750µF.
Kann man einen solchen wie in folgendem Schaltplan bauen?
http://www.buntbahn.de/fotos/data/7650/3410Schaltp...
Oder schaden die 0,7V den Elkos?

Weiß jemand, wie groß die Leckströme eines solchen Aufbaus sind?

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Vergiss das schnell mal wieder. Der Leckstrom ist mehrere uA. ich glaube 
mich an uA/mF/V erinnern. Was man nehmen kann sind Folienkondensatoren 
bis 10uF. Die sind vernuenftig gross uns vernuenftig teuer.

Wie gross soll der zu integrierende Strom denn sein ? Und sind die 
Zeitkonstanten ? Es gibt OpAmps mit Eingangsstroemen von sub-pA.

Autor: A. R. (redegle)
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Ist nur für eine kleine Lüfterregellung. Also die Toleranzen können sehr 
sehr groß sein.

Habe nochmal kurz nachgerechnet.
Möchte, dass die Spannung am Ausgang in 60 Sekunden um 24V steigt.
dU/dt= 0,4V/s = I/C
Eingangsspannung des Integrators sind +/-15V.
C= 1mF, muss mal schauen, was ich noch da habe.
I= 400µA
R=U/I= 15V/400µA=37500ohm
R wird später ein 100kohm Potentiometer sein.

Leckströme im Bereich 50µA sollten kein Problem sein.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Man koennte auch mit einem 1uF Folienkondensator einen Strom von 400nA 
integrieren... Und das Pot die Spannung setzen lassen.

Autor: A. R. (redegle)
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Wollte einen NJM4580 als Operationsverstärker verwenden.
http://akizukidenshi.com/download/NJM4580.pdf
Der hat nen Bais current von 500nA.
Ging mir eigendlich hauptsächlich um die Frage, ob die 0,7V den Elkos 
schaden.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ein OpAmp mit Feteingang waere besser gewesen... was hat ein Audioamp 
mit Lueftern zu tun ?

Autor: A. R. (redegle)
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>Ein OpAmp mit Feteingang waere besser gewesen... was hat ein Audioamp
>mit Lueftern zu tun ?

Habe von diesem Exemplar mehrere zu Hause.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Aha. Was spricht gegen ausprobieren ? Die Leckstroeme von Elkos sind 
temperaturabhaengig.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Aha. Was spricht gegen ausprobieren ? Die Leckstroeme von Elkos sind
>temperaturabhaengig.

Und dann gibt es da noch den Anfangsleckstrom...

Kai Klaas

Autor: Philipp (Gast)
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Da auf beiden elektroden eine oxidschicht sein muss, halten elkos 
geringe rückwärtsspannungen aus. etwa 1/20 der vorwärtsnennspannung also 
wenn ein elo mit einer hohen spannungsfestigkeit verwendet wird, wird 
nix passieren

Frickelfreak

Autor: A. R. (redegle)
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danke Philip.

Wo hast du die Info über das 1/20 her?
Wenn das stimmt bräuchte ich theoretisch nur einen 20V Elko.

Autor: mhh (Gast)
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Philipp schrieb:
> etwa 1/20 der vorwärtsnennspannung also

Ich kenne es nur als < 1V, wo nichts passiert. Also unabhängig von der 
Nennspannung des Elkos. Der Reststrom steigt allerdings etwas (aber 
nicht bedenklich) an.

Autor: Jens G. (jensig)
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unter 1 (bis 2V) Reversespannung sind kein Problem. Manche Elkos (vor 
allem größere bzw. Becher-EElkos) sind dafür explizit spezifiziert.
Von einer Abhängigkeit von der max. Kondispannung (1/20) habe ichg nie 
was gehört.

Autor: A. R. (redegle)
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Danke für die Informationen zu den Elkos.
Irgendwie ist dieses Gebilde mit dem künstlich erzeugen bipolar Elko 
doch Murks.

Werde doch lieber einen Operationverstärker mit einem kleineren 
Baiscurrent nehmen und einen Folienkondensator oder einen 
Kermaikkondensator nehmen.

Bin gerade am suchen, welcher Fet-Op sich als Standarttyp für zu Hause 
lohnt.
Was haltet ihr vom LF 353?
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=10273;PROVID=2402
http://www.cs.cmu.edu/~RAS/old/DataSheets/LF353.pdf

Vielleicht kennt jemand einen Rail to Rail Op.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Autor: A. R. (redegle)
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Der TS912 sieht natürlich ganz gut aus.
Gibt nur 2 Probleme.
1. Der Preis, bei Reichelt kostet der 90Cent
2. Die Betriebsspannung

Bei dieser Anwendung sollte der Op mindestens 32V aushalten.
In der Größenordnung konnte ich leider keine Rail to Rail Ops finden.

Notfalls muss ich noch eine Spannungsstabilisierung vorsehen.

Autor: mhh (Gast)
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A. R. schrieb:
> Bei dieser Anwendung sollte der Op mindestens 32V aushalten.
> In der Größenordnung konnte ich leider keine Rail to Rail Ops finden.

Bei dieser Betriebsspannung ist die Notwendigkeit von R2R-fähigkeit sehr 
gering. R2R wurde gemacht, um bei niedriger Versorgungsspannung den 
nutzbaren Signalspannungsbereich zu erhöhen.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Normalerweise kann man zwei Elkos einfach gegenpolig in Reihe
schalten.  Die Kapazität halbiert sich natürlich, wie bei einer
normalen Reihenschaltung.

Ich würde aber auch lieber was ohne Elkos nehmen.  Keramik ist
übrigens auch kaum besser, irgendeine Sorte Folienkondensator sollte
es schon sein.  MKirgendwas ist für Integratoren ein üblicher
Kompromiss.

Weiß ja nicht, was du genau vor hast damit, aber vielleicht ist ja
eine digitale Lösung weniger aufwändig bzw. kleiner zu bauen?

Autor: A. R. (redegle)
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Ich habe mal schematisch aufgezeichnet, wie die Schaltung später 
aussehen soll.
Werte sind also im Moment noch fiktiv.
Such jetzt nach einen 5V Rail to Rail OP.
Damit sollte das realisierbar sein.

Autor: A. R. (redegle)
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@Simon K.

Werde mir mehrere Exemplare vom TS912 kaufen. Er ist zwar nicht der 
schnellste aber für alle Anwendungen mit niedrigen Frequenzen bestens 
geeignet.
Danke für den Vorschlag.

Autor: Peter R. (pnu)
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Warum nicht anstatt des Wertepaares 10uF/1MOhm das Wertepaar 1uF/10MOhm 
nehmen und dazu einen OpAmp mit MOS- oder FET-Eingang ?
Außerdem sollten beide Eingänge des OPAmp den gleichen Widerstand von 
1MOhm bzw 10 MOhm sehen, also entsprechenden Widerstand vor den + 
Eingang schalten. Der Offset durch den Gleichtakt-Eingangsstrom wird 
damit deutlich geringer.

Autor: A. R. (redegle)
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>Warum nicht anstatt des Wertepaares 10uF/1MOhm das Wertepaar 1uF/10MOhm
>nehmen und dazu einen OpAmp mit MOS- oder FET-Eingang ?

Kann den aktuellen Schaltplan ggf. heute Abend posten.

Werde wie du erwähnst einen 1µF Kondensator verwenden. Danke für den 
Hinweis. Habe dies jedoch vorher schon geändert, als ich sah wie teuer 
ein 10µF Folienkondensator ist.
Der Widerstand wird ein 1Mohm Potentiometer welches ich auf 300kohm 
einstelle.
Die 2,5V vom Operationsverstärker werden durch einen Spannungsteiler auf 
25mV reduziert, so dass ich mir dieses Verhältniss von Kondensator und 
Widerstand erlauben kann.
Es fließt ein Strom von 83,33nA.
Ein Folienkondensator hat laut der Herstellerseite von Wima einen 
Widerstand von ca. 6000Mohm.
Die Selbstentladung sollte also kein Problem sein.
Der verwendete Operationsverstärker (TS912) hat einen Bias current von 
1pA das sollte also auch kein Problem darstellen.

>Außerdem sollten beide Eingänge des OPAmp den gleichen Widerstand von
>1MOhm bzw 10 MOhm sehen, also entsprechenden Widerstand vor den +
>Eingang schalten. Der Offset durch den Gleichtakt-Eingangsstrom wird
>damit deutlich geringer.

Könntest du das bitte etwas genauer erleutern?



EDIT:
Wie groß sind eigendlich die Widerstände von einer DIP8 Halterung bzw. 
von einer Platine?
Bei weniger als einem Mohm bekomme ich starke Probleme.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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A. R. schrieb:
> Wollte einen NJM4580 als Operationsverstärker verwenden.
> http://akizukidenshi.com/download/NJM4580.pdf
> Der hat nen Bais current von 500nA.
> Ging mir eigendlich hauptsächlich um die Frage, ob die 0,7V den Elkos
> schaden.



Nein, "normale" nasse Elkos haben damit keine Probleme und überstehen 
das ohne Schaden.
Tantal ist manchmal etwas wenig tolerant. Es kommt aber da auf den Typ 
an. Z.B.
Sog. "wet slug" Tantal Elkos haben damit ebenfalls kein Problem.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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A. R. schrieb:
> Wie groß sind eigendlich die Widerstände von einer DIP8 Halterung bzw.
> von einer Platine?

Liegt auch alles im Gigaohmbereich.  Mehr Probleme wirst du mit
Flussmittelresten bekommen, vor allem, wenn die über die Zeit auch
noch Feuchtigkeit ansammeln.  Da kommen schnell mal Nebenschlüsse
im Bereich von 10 MΩ zusammen.

Autor: A. R. (redegle)
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>Liegt auch alles im Gigaohmbereich.

Super

>Mehr Probleme wirst du mit
>Flussmittelresten bekommen, vor allem, wenn die über die Zeit auch
>noch Feuchtigkeit ansammeln.  Da kommen schnell mal Nebenschlüsse
>im Bereich von 10 MΩ zusammen.

Erstmal benötige ich nur ein Einzelexemplar da reicht ne "Bastellösung". 
Die Teile habe ich Gestern bestellt und am Wochenende sollte ich Zeit 
haben.
Wenn die Schaltung (das Regelverhalten) jedoch ganz gut funktioniert 
werde ich mir überlegen ein Layout zu erstellen. Die Schaltung kann man 
noch für mehrere Projekte verwenden. Eigendlich überall dort wo ein 
Lüfter + Kühlkörper eingesetzt werden.

Bis es so weit ist bin ich hoffentlich in der Lage Mikrocontroller zu 
programmieren dann wird das alles etwas kompakter und die Ausgangsstufe 
wird mit einer PWM gesteuert.

Autor: Peter R. (pnu)
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>etwas genauer erläutern

In beide Eingänge fließt ein (geringer) Basisstrom hinein. Dem einen 
Eingang ist 1 MOhm vorgeschaltet, dem Plus- Eingang nur 5 kOhm.
50nA erzeugen an dem 1 MOhm eine Fehlspannung von 50 mV, an den 5kOhm 
einige uV, also verschiedene Werte.

Wenn man jetzt auch dem Plus-Eingang 1 MOhm vorschaltet, ändert sich an 
der Verstärkung der Schaltung nichts, aber die an beiden 1MOhm 
entstehenden 50 mV bilden ein Gleichtaktsignal, der Fehler durch den 
Eingangsstrom kompensiert sich.

Bei einem OP-Amp mit pA Eingangsstrom kann man sich den 
Symmetrierwiderstand natürlich ersparen.

>Größe von R
Schaltungen auf Leiterplatte sollten Widerstände mit mehr als 1 MOhm 
vermeiden.
Wenn sicher ist, dass keine feuchte Umgebung vorhanden ist (Tropen, 
Betauung) kann man auch bs zu 10 MOhm einsetzen.

Mehr R erfordert Maßnahmen wie Schutzlackierung, Vergießen, 
Guard-Technik usw.

Autor: A. R. (redegle)
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Danke für den Hinweis.

Im Datenblatt ist nicht angegeben wie groß der Eingangsstrom bei welcher 
Spannung ist.
Kann ich einfach davon ausgehen, dass beide Eingangsströme gleich groß 
sind?
Beide Eingänge liegen auf fast 2,5V

>Mehr R erfordert Maßnahmen wie Schutzlackierung, Vergießen,
>Guard-Technik usw.

OK
Zu Hause gibt es immernoch die Methode des fliegenden Aufbaus. Dies 
vermeidet sämtlichen Kontakt mit der Platine^^.

Autor: Peter R. (pnu)
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Die Eingangsströme eines OpAmps sind bis auf wenige Prozent gleich, da 
die Eingangsstufe ja aus einem möglichst symmetrischen Transistorpaar 
aufgebaut ist.

Beim Eingangsstrom muss man immer mit dem worst-case - Eingangsstrom 
rechnen, der ist aber in Datenblättern angegeben.

Beim fliegenden Aufbau hat man immer das Optimum an Isolation und meist 
das Minimum an Streukapazität, aber auch hier gibt es Kriechwege (direkt 
am Gehäuse) sodass 10MOhm schon die Grenze sein sollten.
Beim in-house-betrieb braucht man da aber keine Bedenken zu haben

Autor: A. R. (redegle)
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Ok Danke

Bin leider gerade an meiner Schaltung am verzweifeln.
Ich möchte 2 Integratoren in reihen schalten um das Regelverhalten 
positiv zu beeinflussen. Wenn der Komparator von heiß auf kalt 
umschaltete soll die Spannung am Lüfter erst langsam verändert werden 
und wenn das Komparatorsignal länger anliegt soll es immer schneller 
verändert werden.
Habe nun die ganzen Werte so berechnet, das der 2te Integrator nach 
30Sekunden von 0V auf 5V steigt.
Eingang ist eine Konstante (2,5V)
Nach dem ersten Integrator habe ich eine Steigung von 1/90 V/s
Nach dem zweiten Integrator sollte nun ein parabelförmiger Anstieg 
entstehen.

Beim Einschalten der Schaltung klappt das auch wunderbar.
Das sieht man ganz am Anfang bei 0s.
Die Rechteckspannung spring von 2,5V auf 0V.
Das Dreieck beginnt zu steigen und die Parabel läuft nach unten.

Wenn das Dreieck auf +2,5V (5V) steht und der Komparator umschaltet. 
Dann sollte der Integrator wieder anfangen langsam die Spannung zu 
ändern. Nur jetzt in die andere Richtung. Da das Dreieck jedoch auf 5V 
steht dauert es eine Zeit bis dieses auf 2,5V sinkt und erst dann 
beginnt der Integrator umzupolen.
Über 2,5V sinkt die Ausgangsspannung.
Unter 2,5V steigt die Ausgangsspannung.
Ich bräuchte sozusagen eine Schaltung, die beim Umschalten des 
Komparators die Spannung hinter dem Dreieckgenerator Resetet. Also auf 
2,5V setzt.

Hoffe das kann man verstehen.

Es würde theoretisch ausreichen bei einem Spannungswechsel am Komparator 
den Kondensator C1 zu entladen.

Autor: A. R. (redegle)
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Ich brauche also einen Dreieckintegrator der beim wächseln zwischen 
Steigen und Abfall sofort resetet wird und von 0V beginnt.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Vorschlag:
Dann nimm doch einen ganz normalen Rampengenrator und schalt ein 
Flipflop hinterher. Das FF triggert auf den Event "Rampenreset" des 
Rampengenerators.
Den FF Ausgang nutzt Du, um einen sog. geschalteten Invertierer (Zirpel, 
OPV, Franzis-Verlag) anzusteurn.

Autor: A. R. (redegle)
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Was ist ein ganz normaler Rampengenerator?

Autor: A. R. (redegle)
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Vielleicht sollte ich nen neuen Thread aufmachen, weil das Thema doch 
mittlerweise ein anderes ist.

Autor: A. R. (redegle)
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Habe die Schaltung bis zum OP U5 aufgebaut.

Bis jetzt Funktiert alles.
Es fließt ein Strom von ca. 1,6666nA und die Spannung steigt um 
16,6666mV pro Sekunde.

Total genial, dass das funktiert.
2nA ist ja fast gar nichts.

Autor: A. R. (redegle)
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Der Reset für den Integrator war zwar viel Arbeit aber ich habe es 
geschafft.

Anbei ein Bild des Regelverhaltens.
Blau ist der Integrator, welcher ein Dreieck erzeugt.
Gelb ist die Ausgangsspannung.

Man sieht zu Beginn, dass die blaue Linie auf high ist.
Wenn ich nun eine Übertemperatur simuliere, so sinkt die Spannung am 
Integrator innerhalb von paar µs auf 2,5V und beginnt zu sinken.
Hierdurch erhöht sich die Ausgangsspannung (gelb).
Desto länger das Gerät zu warm ist, umso schneller steigt die 
Augangsspannung.

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