Hallo,
ich habe in der Schule gerade ein kleines Projekt vorgesetzt bekommen,
wo eine Verstärkerschaltung (mittels OP) für einen DMS(Waage) entworfen
werden soll.
Vorgaben
DMS-Ua = 0-2,5mV
DMS-Ra = 350 Ohm
Ausgangsspannung der Schaltung soll sein
bei 2,5mV = 4,5V
bei 0mV = 0,5V (Drahtbruchsicherheit)
Mein erster Ansatz ist so daß ich erstmal die Eingangspannung von
0-2,5mV auf 0-(-4V) invertierend verstärke und danach über einen
weiteren inv. OP die 0,5V über eine eigentlich zur Offset-Kompensation
benutze Schaltung "hinzugebe".
Problem ist nun das ich schon in der ersten Stufe die Ausgangsspannung
nicht sauber auf 0V eingestellt bekomme wenn am Eingang auch 0V
anliegen.
Ich simuliere das ganze mit LTSpice und da kann ich ja die
Widerstandsverhältnisse für die Kompensation am +Eingang so genau
einstellen wie ich will, da bleiben immer mehrere 100-tel Volt übrig.
Liegt sicherlich mit am Verstärkungsfaktor, aber wie bekommt man das
hin.
Ein weitere Ansatz ist alles in einen nichtinvertierenden Verstärker
reinzupacken. Die Verstärkung ist dann über ein über ein Poti
einzustellen und die Offset-Spannung wird dann auch über eine
Kompensationschaltung aus einem Poti zwischen +Ub und -Ub eingestellt.
Da sich aber die beiden Potis gegenseitig beinflussen ist da nen elende
Spielerei bis man das eingestellt hat.
Ich hab eigentlich noch garnichts mit OPs gemacht, deswegen wollte ich
mal fragen wie man sowas in der Praxis löst. Bitte in Worte fassen die
auch ein OP-Anfänger versteht. :-)
Gruß Jan
Jan schrieb:> eine eigentlich zur Offset-Kompensation> benutze Schaltung "hinzugebe".
Das finde ich ein wenig ominös. Da soll ja nichts kompensiert werden.
Warum nicht einfach addieren, bzw. subtrahieren? Die Offset-Kompensation
ist zur Offset-Kompensation nicht zum addieren oder subtrahieren.
Ansonsten einfach mal die asc-Datei von ltspice posten.
Also 2,5mV Maximalausschlag sind wirklich sehr wenig.
Die DMS verwendet man normalerweise in Brückenschaltung (Google hilft
dir).
Dann hast du ein stärkeres Signal. Leider haben die meisten Opamps einen
Offset (wie du geschrieben hast). Diesen kann man zwar mit
Wiederstands-Gefiddel rauskriegen, das ist dann aber temperaturabhängig,
... nimm doch einfach einen Chopper/Auto-Zero-OpAmp (hier werden die
ganz gut erklärt:
http://www.eevblog.com/2010/04/08/eevblog-72-–-let’s-design-a-product/)
Die Idee, mit der Offsetspannung zu arbeiten, um Drahtbruch zu erkennen
ist so zu machen, ich würde aber eher einen Addierer dahinterschalten.
Mit freundlichen Grüßen,
Valentin Buck
Jan schrieb:> die Eingangspannung von> 0-2,5mV auf 0-(-4V) invertierend verstärke
Das solltest du nicht tun - lieber erst einen Impedanzwandler.
Eigentlich, wie schon erwähnt, eine Messbrücke aufbauen und einen
Instrumentationsverstärker verwenden.
Frank schrieb:> Eigentlich, wie schon erwähnt, eine Messbrücke aufbauen und einen> Instrumentationsverstärker verwenden.
Zum Verständnis
was ich als DMS bezeichne ist schon die Brückenschaltung, ist son
fertiges Bauteil für Waagen. Ich komme jetzt nur nich auf die
Bezeichnung.
Sn der Brückenschaltung ist jedenfalls 0,5mV/V und daran lässt sich auch
nichst ändern. eventuell geht man mit der Ub auf 10V, dann hat man
wenigstens 5mV bei Nennlast.
Sorry mein Fehler.
Gruß Jan
Da gibt es auch eine obere Grenze für die Brückenspannung. 10 V sind
wahrscheinlich schon zu viel, je nach Größe eventuell auch schon 5 V. Je
höher die Spannung, desto mehr Wärme wird in den DMS erzeug, und das
geht auf Kosten der Genauigkeit.
Die bei einigen OPs vorhandene Möglichkeit um Offsetabgleich sollte man
nicht dazu verwenden um einen anderen Ofset damit zu kompensieren.
Meistens verschlechtern sich die eigenschaften (z.B. Temperaturdrift),
wenn der Offset deutlich verschoben wird.
Die Schaltung der Wahl wird ersteinmal ein Instrumentenverstärker (aus 3
OPs oder als extra Baustein) sein, und dannach ggf. eine Spannung dazu
addieren.
Ulrich schrieb:> Da gibt es auch eine obere Grenze für die Brückenspannung. 10 V sind> wahrscheinlich schon zu viel, je nach Größe eventuell auch schon 5 V. Je> höher die Spannung, desto mehr Wärme wird in den DMS erzeug, und das> geht auf Kosten der Genauigkeit.
max. Brückenspeisespannung ist 10V, 5V wären mir aber lieber da die
schon vorhanden sind
Ich werd mir mal die LT-Instrumentenverstärker anschauen.
Wist ihr da aus dem Stehgreif nen guten OP von LT der sich da eignet.
Bei der ganzen Flut von OPs bin warscheinlich ich noch Jahre beschäftigt
den richtigen zu finden, den man dann auch noch problemlos beschaffen
kann.
Gruß Jan
Hallo Jan,
> Ich werd mir mal die LT-Instrumentenverstärker anschauen.> Wist ihr da aus dem Stehgreif nen guten OP von LT der sich da eignet.> Bei der ganzen Flut von OPs bin warscheinlich ich noch Jahre beschäftigt> den richtigen zu finden, den man dann auch noch problemlos beschaffen> kann.
ein guter Instrumentenverstärker, der speziell für DMS ausgelegt ist,
ist der INA101 von TI. Mit der Adresse der Schule kannst Du ihn
sicherlich kostenlos samplen, d. h. kostenlos beim Hersteller als
Warenprobe bestellen.
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/ina101.html
Für das zugehörige Spice-Modell, das Du mit ein paar Klimmzügen auch in
LT-Spice einbinden kannst, findest Du hier. Es ist unten auf der
ina101.html-Seite verlinkt:
http://www.ti.com/litv/zip/sbom006
Alternativ kannst Du auch den Simulator von TI nehmen:
http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/tina-ti.html
Beachte, daß ein Instrumentenverstärker kein normaler OPV ist, sondern
eine fertige Zusammenschaltung aus mehreren OPV. Er wird zur
Differenzverstärkung benutzt:
Wenn Du unbedingt etwas von LT haben willst, kannst Du diesen
Instrumentenverstärker nehmen:
http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1027,P1678
Von LT gibt es nur diesen einen. Zum Simulieren ist der gut, wenn Du
aber bauen willst, mußt Du beachten, daß er nur in einem SMD-Gehäuse
erhältlich ist. Den INA101 bekommst Du auch im DIP-Gehäuse mit
Durchsteckbeinchen.
Gruß,
Michael
ich habe mal hier oder sonstwo im internet diese schaltung gefunden,
welche mir schon oft geholfen hat. kannste ja schnell auf einem
steckbrettchen testen, ob's das schon für deine zwecke tut (theorie von
optimalem verstärker und deren praxis halt).
Hallo,
vielen dank erstmal für die vielen Anregungen.
Den LTC2053 hab ich mir vor ein paar Tagen schonmal vorgenommen, aber
hab es irgendwie nicht hinbekommen damit was vernüftiges einzustellen.
Heute hab ichs dann nochmal von neuem begonnen und siehe da es klappt.
Hab jetzt die Verstärkung so das es passt (0-4V) . Dann hab ich mir nen
nichtinvertierenden Addierer gebastelt mit nem LTC2051, der auch so
funktioniert, jedenfalls in der Simulation.
Hab mir die beiden Schaltungen separat auf gebaut und wollte nun noch
fragen ob ich den Ausgang des Verstärkers direkt mit dem einen Eingang
des Addierers zusammen schalten kann oder lieber noch einen
Impedanzwandler dazwischen schieb.
Die 4 Widerstände des Addierers haben 100kOhm.
Gruß Jan
