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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Referenzspannungsprobleme


Autor: Stefan Heindel (Gast)
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Hallo.

Ich programmiere gerade einen Bordcomputer fürs Auto. Dieser soll unter 
anderem auch die Funktionen Batteriepannungsanzeige und 
Öltemperaturanzeige enthalten. Soweit so gut. Jetzt habe ich das Problem 
dass das Ölthermometer einen 1k-NTC enthält. Dieser wird mit einem 
Widerstand an Plus als Spannungsteiler gegen Masse geschaltet. Damit ich 
mit dem A/D Wandler halbwegs vernünftige Werte bekomme, muss ich jedoch 
den Pull-Up auch relativ klein wählen (ca. 1kOhm). So das Problem liegt 
darin dass die Referenzspannungsquelle die ich verwende (LM 336) diese 
relativ großen Ströme nicht mehr schafft. Schließe ich jedoch den 
Pull-Up an einen normalen Spannungsregler an (mit LM 336 als VRef) dann 
hab ich halt starke schwankungen von 10% drin. Nehme ich einen normalen 
Spannungsregler als VRef, dann habe ich wieder bei der 
Batteriespannungsanzeige starke Schwankungen.
Ich hoffe ihr versteht mein Dillemma und könnt mir helfen

Gruss Stefan

Autor: Bernhard T (Gast)
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Hallo Stefan,
ich verstehe zwar dein Problem nicht so 100%, will dich aber mal auf die 
einfachste Schaltung mit einem Opererationsverstärker (OPV) hinnweisen. 
+ Eingang ist Eingang, - Eingang mit Ausgang verbinden, Ausgang = 
Ausgang. Versorgungsspannung und GND nicht vergessen. Das nennt sich dan 
Impedanzwandler und macht genau das es ist am Eingang extrem Hochohmig 
und am Ausgang recht niederohmig (kommt auf den OPV drauf an). Man kann 
natürlich Eingangs- und Ausgangsimpedanz mit R"s anpassen und und und.
Gruss Bernhard T

Autor: Holger (Gast)
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Tolle Sache, macht die Qualität der Referenzspannungsquelle aber wieder 
zunichte, wenn bei Auswahl und Beschaltung des OPs nicht aufpasst.

Stefans Problem besteht - wenn ich ihn richtig verstanden habe - darin, 
dass sein Spannungsteiler aus NTC und 1k-Widerstand den LM336 zu sehr 
belastet. Die Idee, das Ding niederohmiger zu machen, ist im Prinzip 
schon richtig, aber eben nicht ganz leicht, Stichwort: Offset des OPs.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Wer Grundlagen nicht beherrscht sollte das Basteln lassen,
oder anders " wer nicht sprechen kann sollte kein Politiker werden".
Gruss Uwe

Autor: Holger (Gast)
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Toller Beitrag, danke.

Autor: Stefan Heindel (Gast)
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@Uwe

Tolle Antwort. Hilfreicher hätte sie nicht sein können.

@All

Ja, es ist genau so wie Holger gesagt hat. Ich will halt auch die 
Beschaltung nicht so sehr explodieren lassen. Meint ihr es gibt 
Spannungsreferenzen die mehr Strom abdrücken können? Oder meint ihr so 
78L05 sind für dir Praxis genau genug?
Oder könnte man mehrere LM 336 parallel schalten?
Thx für eure Antworten

Autor: Holger (Gast)
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Ohne externe Beschaltung wird das Problem nicht zu lösen sein. Diese 
Applikation aus dem LM336-Datenblatt scheintmir ziemlich interessant zu 
sein:
[img]http://www.hb001.de/lm336.gif[/img]

Autor: mikki merten (Gast)
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Mit einem OP als Buffer läßt sich das Problem mit Sicherheit lösen, 
allerdings dürfte eine 78xx Spannungsregler zur Erzeugung einer stabilen 
Ver-
sorgungsspannung für den NTC-Zweig die einfachere
Lösung darstellen. Zumal ja auch hier Faktoren wie
Nichtlinearität und Tolerenz des NTC eine wesentlich
größere Rolle spielen dürften. Auch dürfte das Leiter-
plattenlayout und Berücksichtgung von Störungen damit
wesentlich einfach zui realisieren sein. Als Referenz-
spannungquelle für Aref ist der LM 336 eine ver-
nünftige Wahl

Autor: Stefan Heindel (Gast)
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Das Problem mit der Nichtlinearität möchte ich lösen, indem ich eine 
Wertetabelle mache und die Zwischenwerte interpoliere.

Autor: Michael (Gast)
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Hallo Stefan
Du Hast gar kein Problem. Häng doch den Temperaturfühler mit einem 
geeigneten Vor-Widerstand an die 12 Volt Bordspannung die Du ja auch 
mißt.
Anschließend korrigierst Du deine Meßwerte mit der sich im Bereich von 
12...14 Volt ändernden Bordspannung.
Gruß
Michael

Autor: Peter (Gast)
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Eine Idee, die man mal ausprobieren könnte, wäre an Stelle der 
Spannungsreferenz eine Konstantstromquelle zu verwenden und die Spannung 
des darüber gespeisten NTC in den A/D zu speisen. Vielleicht ist das 
nicht so empfindlich.

Gruss,

Peter

Autor: remo (Gast)
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Der TL431 liefert bis zu 100mA, kostet nicht viel und hat nur 3 
Beinchen, was den Aufbau deutlich vereinfacht.

Viel Glück
ciao
Remo

Autor: Stefan Heindel (Gast)
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@Remo

Cool! Danke! Genau sowas hab ich gesucht. Hast du irgend eine Peilung 
wie man des Ding auf ne feste Spannung einstellt? Weil durch die 
Datenblätter bin ich net sooo 100%ig durchgestiegen

Autor: Remo (Gast)
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alles nicht so wild.
Anbei das Datenblatt von TI
Da sind ab Seite 14 Besipiele enthalten.
Meine Besipielrechnung beziht sich auf das Beispiel ganz oben auf Seite 
14:
Am "unteren" Widerstand zwischen Vref und Masse liegen immer 2,5Volt. 
Der Strom im oberen Widerstand von Vref nach Veingang ist gleich dem im 
unteren Widerstand (die par Mikro, die in den TL431 reinfliessen kann 
man vernachlässigen). Wenn also der obere und der untere Widerstand 
gleich gross sind, dann bekommst du 2 x 2,5V also 5V raus. Wenn du den 
oberen Widerstand 3 x so gross wie den unteren machst, dann fallen an 
dem oberen eben 3 x 2,5 Volt ab. Du bekommmst also in Summe 10Volt raus. 
So einfach, kanns sein.

Der Widerstand, der noch in Reihe zwischen Eingang und Ausgang liegt 
muss bei voller Last das delta an Eingangs zu Ausgangsspannung 
verbraten. Bei Leerlauf ist es wichtig, dass da noch 1mA drüber fliesst, 
damit der Regler sauber arbeitet.

Der Serienwiderstand ist also:
Serienwiderstand = (Ueingang - Uausgang) / (max. Stromabgabe an 
Verbraucher + 1mA)

ciao
Remo

Autor: Michael (Gast)
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Hallo Leute
Habt Ihr auch daran gedacht daß der Sensor nicht mehr eine genaue 
Temperatur messen kann wen er durch die Speisung eine starke 
Eigenerwärmung erfährt.
Gruß
Michael

Autor: Holger (Gast)
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>...dass das Ölthermometer einen 1k-NTC enthält...
Okay, rechnen wir mal mit einer Konstantstromquelle. Ich hab' mir das 
Datenblatt jetzt nicht angesehen, deswegen theoretisiere ich mal ein 
bisschen. Nehmen wir an, der NTC hat 1k bei 20°C, und das soll auch die 
niedrigste zu messende Temperatur sein. Dann müsste die Stromquelle 
I=U/R > 5V/1000R=5mA liefern. Da es sich um einen NTC handelt, dessen 
Widerstand mit steigender Temperatur sinkt, wird auch der 
Spannungsabfall kleiner. Der 20°-Fall ist also in Sachen Verlustleistung 
"Worst case". Dann verbrät das Ding 5V * 5mA = 25 Milliwatt. Das halte 
ich für tolerabel.
---
Holger

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