analogsignal mit OP festlegen

rudi Gast #1956701
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Hallo,
ich möchte eine relativ einfache Schaltung realisieren. Die Funktion ist 
ganz einfach. Bei der Umsetzung habe ich Probleme, weil ich mich mit 
Op´s nicht auskenne.
Ein Analogsignal (Strom), welches von einem Sensor (z.B. eine Fotodiode 
oder Temperatursensor) kommt, soll eine festgelegte Ausgangsspannung von 
0 - 10 V ergeben. Hab zur Umsetzung an angefügte Schaltung gedacht.

Ich möchte das ganze beispielhaft durchspielen und bitte nicht verärgert 
sein, ich kenn mich wirklich nicht aus ...

Betriebsspannung des Sensors:    5V
Strom:    min = 1 uA    und max = 100 uA
(Strom ist also je nach Umwelteinfluss zw. 1 und 100 uA.

an Vcc+ => 5V (+ Netzteil)
(damit wird der Sensor doch auch versorgt?)
an Vcc- => GND (- Netzteil)

Dimensionierung von Rf:
Ziel => Uoutmax = 10 V
U = RI => R = U/I = 10 V / 100 uA = 100kOhm

Wird durch Vcc+ = 5V die Spannung Uout nicht auf 5 V begrenzt? Würde das 
bedeuten, dass im Bereich von 50 uA bis 100 uA des Sensors immer 5V 
ausgegeben werden? Ich müsste also 10 V an Vcc+ und somit einen Sensoren 
besorgen, der 10 V verträgt.

Wäre schön, wenn mich jemand bestätigt oder wohl eher berichtigt.

Grüße
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Yalu X. Moderator #1956932
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rudi schrieb:
> ich möchte eine relativ einfache Schaltung realisieren. Die Funktion ist
> ganz einfach.

Wenn alles so einfach ist, warum bemühst du dann das Forum? ;-)

> Hab zur Umsetzung an angefügte Schaltung gedacht.

Die Schaltung im linken Bild geht in die richtige Richtung, allerdings
ist dort die Spannung am Sensor immer 0V statt 5V. Bei Fotodiodenver-
stärkern zur Helligkeitsmessung sind die 0V (also ein virtueller Kurz-
schluss) aber meist erwünscht.

> Dimensionierung von Rf:
> Ziel => Uoutmax = 10 V
> U = RI => R = U/I = 10 V / 100 uA = 100kOhm

Stimmt.

> Wird durch Vcc+ = 5V die Spannung Uout nicht auf 5 V begrenzt? Würde das
> bedeuten, dass im Bereich von 50 uA bis 100 uA des Sensors immer 5V
> ausgegeben werden? Ich müsste also 10 V an Vcc+ ...

3× ja.

> ... und somit einen Sensoren besorgen, der 10 V verträgt.

Das nicht unbedingt. Die Schaltung im Anhang sollte das Gewünschte tun.
Der Opamp muss einen Rail-to-Rail-Ausgang haben, damit er den Bereich
von 0V bis 10V vollständig abdeckt. Alternativ kannst du einen Single-
Supply-Opamp nehmen, die Versorgungsspannung auf 12V erhöhen und die
Widerstände entsprechend anpassen.
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rudi Gast #1957072
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hi,
schon mal besten dank.

jetzt nochmal zum verständnis:

um ein Uout bis 10 V zu bekommen muss an Vcc+ ebenfalls 10 V. ist klar.
die Vcc+ 10 V spielen aber für den Sensor an sich keine Rolle?
wenn der sensor nur bis 8 V aushält, dann schieß ich ihn doch mit
deiner schaltung ab, oder?

wie ist der sensor genau beschaltet?
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Yalu X. Moderator #1957118
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> wie ist der sensor genau beschaltet?

Der Sensor wird in der Schaltung durch die Stromquelle I1 repräsentiert,
die in der Simulation einen Strom von 0 bis 100µA liefert.

> die Vcc+ 10 V spielen aber für den Sensor an sich keine Rolle?

Wie du im Diagramm sehen kannst, ist die Spannung am Sensor (V(sensor))
unabhängig vom Strom immer 5V. Diese 5V werden durch den Spannungsteiler
aus R3 und R4 erzeugt und vom Opamp von seinem nichtinvertierenden
Eingang über R2 an den invertierenden Eingang gespiegelt, mit dem auch
der Sensor verbunden ist.
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