Hallo zusammen, ich bin gerade dabei meine Bachelorarbeit zu schreiben. Unteranderem muss ich mit einem Drucksensor (Blutdruck), der 5uV pro mmHg ausgibt, einen Hubmagneten steuern. Der Hubmagnet hat 24V und 10W. Der Drucksensor wird bis max 180mmHg belastet, gibt also 900uV aus. Meine Idee: Ich baue mir eine nichtinvertierenden Operationsverstärker. Die Widerstände müssten dann 270KOhm und 10 Ohm sein. Die Verstärkung wäre dann 27001. Ist diese Schaltung überhaupt realistisch? Oder gibt es bessere Lösungen? VG Flo
> Ist diese Schaltung überhaupt realistisch? Nein. > Oder gibt es bessere Lösungen? Mehrere Verstärkungsstufen hinterienander, die erste präzise (zero offset opamp oder so), die letzte kräftig (Leistungsopamp), und keine verstärkt über 100-fach, und vermutlich eine Art von Filterung, denn der Magnet soll wohl nicht im Takt des Herzens schlagen.
Danke für die Antwort. Die Filterung kann man weglassen, da der Drucksensor nicht den Druck in der Arterie misst, sonder nur den Druck von der Blutdruckmanschette und der wird einfach konstant erhöht. Da ich noch ziehmlich wenig Ahnung von Opamps habe; welche Opamps könnte ich denn hierfür verbauen? Flo
@flo roth (floroth) >muss ich mit einem Drucksensor (Blutdruck), der 5uV pro mmHg ausgibt, Sehr wenig, in der Region leigen Thermoelemente. >Ich baue mir eine nichtinvertierenden Operationsverstärker. Die >Widerstände müssten dann 270KOhm und 10 Ohm sein. Die Verstärkung wäre >dann 27001. Ist diese Schaltung überhaupt realistisch? Nein. >Oder gibt es bessere Lösungen? Ja. Bei 5µV Auflösung muss man schon einen SEHR guten VErstärker mit SEHR wenig Offset und Drift nutzen, sinnvollerweise einen Chopper-OPV. Und in einer Verstärkerstufe macht man das auch nicht, eher zwei. Aber damit allein ist es nicht getan, Thermospannungen und andere Effekte gilt es zu berücksichtigen. MFG Falk
> sonder nur den Druck von der Blutdruckmanschette und > der wird einfach konstant erhöht Und der Strom durch den Magneten auch ? Eher nicht. Vermutlich soll der ab einer bestimmten Grenze schlagartig eingeschaltet werden. Dazu verwendet man einen Komparator, keinen OpAmp, obwohl man Komparatoren mit Hysterese, sogenannte Schmitt-Trigger, aus OpAmps aufbauen kann. Aber auch Komparatoren, die 5uV genau sind, sind selten. http://circuits.linear.com/465 Auch vor denen kann sich eine analoge Verstärkung des Signals lohnen. Vor allem, wenn man filtern will. Und auch du willst filtern, denn so eine Manschette wird beim anlgene, bei Muskelzucken Druckspitzen haben, die man wegfiltern will. Nach dem Komparator (der eher 5V und maximal 20mA liefert, also 24V und 1A) braucht man keinen OpAmp mehr, sondern wohl eine Schaltstufe, das tut ein einfacher Transistor wenn er für die Magnetspule eine Freilaufdiode bekommt.
flo roth schrieb: > einen Hubmagneten steuern Dann hast Du >3 Baustellen: 1.Verstärkung, Langzeitstabilität / Komparator ? http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen 2.Hubmagnet + böse Abschaltspannung http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern 3.Stromversorgung (medizinisch korrekt!!!)
Das wird wieder mal komplexer als gedacht. Hab hier noch eine Platine aus einer Bedbox. Diese Bedbox verstärkt das Signal des Druckensensor um 100 und wandelt es in ein Digitales Signal um. Wenn ich das Signal abgreife bevor es umgewandelt wird, dann wäre ich im Bereich von 5mv bis 90mv. Damit würde es schon leichter gehen, eine geeignete Schaltung aufzubauen. An die Abschaltspannung habe ich noch gar nicht gedacht. Die Spannungsversorgung muss nicht medizinisch korrekt sein, da es nur ein Versuchstand für einen künstlichen Arm wird. flo
>Die Spannungsversorgung muss nicht medizinisch korrekt sein, da es nur >ein Versuchstand für einen künstlichen Arm wird. Der künstliche Arm wird schon den Stecker ziehen, wenn es ihm zu gefährlich wird. ...
flo roth (floroth) schrieb: > Drucksensor (Blutdruck), der 5uV pro mmHg ausgibt Sicher, daß du den richtigen Sensor verwendest? Ich meine handelsübliche Drucksensoren mit Si-Elementen in Brückenschaltung liegen bei 40-200 mV FS. Zum Rauschen und ähnlichen Auswerteproblemen (digital) gibt's eine recht gute AN von Microchip. http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01030a.pdf
Hey, ja schon. Verwende diesen Sensor: Model 1620 Pressure Sensor http://www.appliedmeasurement.com.au/product/Measurement+Specialties+-+IC+Sensors/Pressure+Transducer-Disposable+Blood+Pressure+Sensor+-+Model+1620/308 aber vll. sollte ich einfach einen anderen Sensor verwenden, der mehr Ausgangsspannung hat. flo
Hallo Flo, > ich bin gerade dabei meine Bachelorarbeit zu schreiben. Unteranderem > muss ich mit einem Drucksensor (Blutdruck), der 5uV pro mmHg ausgibt, > einen Hubmagneten steuern. Der Hubmagnet hat 24V und 10W. Der > Drucksensor wird bis max 180mmHg belastet, gibt also 900uV aus. > Meine Idee: > > Ich baue mir eine nichtinvertierenden Operationsverstärker. Die > Widerstände müssten dann 270KOhm und 10 Ohm sein. Die Verstärkung wäre > dann 27001. Ist diese Schaltung überhaupt realistisch? Oder gibt es > bessere Lösungen? Falk und MaWin haben die wichtigsten Hinweise schon gegeben (zero-drift amplifier, mehrstufig). Achte auf eine orgentliche Spannungsversorgung (Linearregler mit ausreichend großen Kondensatoren davor und dahinter - z. B. 100nF//100µF) und benutze eine Leiterplatte mit Massefläche, damit die verschiedenen Massepunkte wirklich niederimpedant (d. h. mit geringer Induktivität) miteinander verbunden sind. Ein möglicher OPV wäre meines Erachtens http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa735.pdf Wenn Du die Messsignale erst digitalisieren willst und den Hubmagneten mit einem µC steuern willst (was macht der Magnet), kannst Du auch an einen AD-Wandler mit analogem Vorverstärker denken: http://focus.ti.com/paramsearch/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=2019&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T z. B. http://www.ti.com/product/ads1231 Was die Bits angeht: Ob Du 20 Bit, 22 Bit oder 24 Bit nimmst, ist relativ egal, da die schwächste Stelle wahrscheinlich ohnehin die Analogstrecke mit den dabei auftretenden Fehlern ist. Als Literatur ganz allgemein möchte ich Dir folgendes Buch empfehlen: http://www.keithley.com/promo/wb/259 (Keithley Low Level Measurements Handbook) Viele Grüße Michael
flo roth (floroth) schrieb: > Model 1620 > Standard Range -30 To 300 mmhg Leider kein Datenblatt - ähnlich wäre http://cache.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/MPX2300DT1.pdf 5,05 µV/V/mmHG Du solltest vielleicht auch deine Brückenspannung prüfen. Wesentlich einfacher wär's aber mit so etwas http://cache.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/MPXV7025.pdf
flo roth schrieb: > Ich baue mir eine nichtinvertierenden Operationsverstärker. Die > Widerstände müssten dann 270KOhm und 10 Ohm sein. Die Verstärkung wäre > dann 27001. Ist diese Schaltung überhaupt realistisch? Es sollte Dir klar sein, das ein solcher Verstärker sich so ziemlich an der Grenze des technisch möglichen bewegt. Da hilft dann weder die Theorie, noch eine Simulation weiter. Das nötige Wissen, um solche Verstärker bauen zu können, erwirbt man nicht im INet, sondern in vielen Jahren praktischer Arbeit. Du solltest Dir an der Uni wen suchen, der sich mit dieser Thematik auskennt und Dir Hilfestellung vor Ort leisten kann. Gruss Harald
Harald Wilhelms schrieb: > Das nötige Wissen, um solche > Verstärker bauen zu können, erwirbt man nicht im INet, deswegen hat er doch nun studiert und schreibt jetzt seine Bachelorarbeit, um sein erworbenes Wissen anzuwenden. Aber ich sehe das wahrscheinlich wieder komplett falsch, was? :)) Wenn man wissen würde, was da veranstaltet werden soll.. Soll es eine Intelligente Arm-Orthese werden? http://www.otwolf.de/wp-content/uploads/2008/08/rom-ellbg.jpg Gruß Axelr.
Also zunächst mal muß ein Datenblatt her, das genauen Aufschluß über die technischen Eigenschaften des Sensors gibt, also ob er mit "strain gauge" oder sonst wie arbeitet. Das entscheidet dann, welcher Verstärkertyp nötig ist. Außerdem empfiehlt der Hersteller gewöhnlich Schaltungen, an die man sich halten kann. Es gibt von vielen Herstellern fertige Frontend-Verstärker, mit eingebautem ADC-Wandler, an die man direkt einen solchen Sensor hängen kann. Die sind oft sogar schon auf Störungs- und Rauscharmut getrimmt, sodaß sich ein Selbstbau kaum lohnt. Es muß wohl nicht extra erwähnt werden, daß für den Aufbau einer solchen Schaltung ein Hochmaß an Erfahrung und Wissen nöitg ist...
Hallo Flo, > Die Filterung kann man weglassen, da der Drucksensor nicht den Druck in > der Arterie misst, sonder nur den Druck von der Blutdruckmanschette und > der wird einfach konstant erhöht. irgendeine Art Filterung (Tiefpaß) wirst Du schon brauchen - allein schon, um Störungen zu unterdrücken. > Da ich noch ziehmlich wenig Ahnung von Opamps habe; welche Opamps könnte > ich denn hierfür verbauen? Zu den Opamps hab ich schon was gesagt. Je mehr Information (über den Sensor) Du uns gibst, umso spezieller können wir Hinweise geben. Die Tatsache, daß der Betreuer noch keine Hinweise zur Schaltungsplanung und Bauteilauswahl gegeben hat, deutet ein wenig darauf hin, daß er auf diesem Gebiet nicht besonders erfahren ist. Unerfahrene Betreuer bei derartigen Entwicklungsaufgaben sind vermutlich eher die Regel als die Ausnahme, weil die Betreuer eigentlich etwas ganz anderes (in Deinem Fall etwas Medizintechnisches) interessiert. Vielleicht gibt es ja auch eine studentische Löt-/Bastelgruppe, die Dir in Detailfragen direkt weiterhelfen kann. An welcher Uni bist Du denn? Viele Grüße Michael
Hallo Harald, >> Ich baue mir eine nichtinvertierenden Operationsverstärker. Die >> Widerstände müssten dann 270KOhm und 10 Ohm sein. Die Verstärkung wäre >> dann 27001. Ist diese Schaltung überhaupt realistisch? > > Es sollte Dir klar sein, das ein solcher Verstärker sich so ziemlich > an der Grenze des technisch möglichen bewegt. Da hilft dann weder > die Theorie, noch eine Simulation weiter. Ich sehe das nicht ganz so dramatisch. Der Vollausschlag soll erst bei 900µV und nicht schon bei 5µV auftreten. Aus meinem Arbeitsumfeld kenne ich eine Anwendung (nicht selbst bearbeitet), bei der Spannungen im nV-Bereich verstärkt werden. Bei dieser Anordnung kommt es u. a. darauf an, daß die Zuleitungsdrähte nicht geknickt werden. Ich glaube, die 5µV sind im Vergleich dazu noch deutlich besser handhabbar. > Du solltest Dir an der Uni wen > suchen, der sich mit dieser Thematik auskennt und Dir Hilfestellung > vor Ort leisten kann. Da stimme ich allerdings voll zu. Viele Grüße Michael
>Ich sehe das nicht ganz so dramatisch. Naja, ich eigentlich auch nicht. Aber für einen Anfänger ist das schon eine besondere Geschichte... >Aus meinem Arbeitsumfeld kenne ich eine Anwendung (nicht selbst >bearbeitet), bei der Spannungen im nV-Bereich verstärkt werden. Wir haben eine industrielle Anwendung, also im Umfeld von richtig schweren Rührmotoren und Pumpen, bei der die Signalspannung teilweise im 100nV-Bereich liegt. Allerdings arbeiten wir auch recht schmalbandig...
flo roth schrieb: > Die Filterung kann man weglassen, da der Drucksensor nicht den Druck in > der Arterie misst, sonder nur den Druck von der Blutdruckmanschette und > der wird einfach konstant erhöht. Warum muß man dafür dann einen Blutdrucksensor verwenden? Da gibts doch sicherlich auch einen Sensor mit geeigneterem Ausgangssignal. Und gleich mit Schlauchanschluß. Und was immer noch nicht klar ist: soll denn wirklich das Drucksignal linear verstärkt werden? Oder soll der Magnet nicht eher bei einem bestimmten Druck einschalten? Im letzteren Fall bräuchte man auch keinen linearen Sensor. Dann würde eine Gummi-Membran mit Mikrotaster reichen. XL
Da hab ich wohl das ganze gehörig unterschätzt. Leider habe ich keinen Betreuer an der TU München der sich in diesem Thema auskennt und auch nicht mehr so viel Zeit, dass ich mich da ganz einarbeiten könnte. Vll. finde ich eine bereits fertige Verstärkerschaltung. Gegebenenfalls muss ich eben meinen Sensor tauschen. Wird schon nicht die Welt kosten. Danke für eure Hilfe.
Es muss schon eine lineare Verstärkung erfolgen, da der Hubmagnet proportional zum Druck gesteuert werden soll.
floroth schrieb: > Es muss schon eine lineare Verstärkung erfolgen, da der Hubmagnet > proportional zum Druck gesteuert werden soll. Du willst eine analoge Regelung mit einem Hubmagnet realisieren? Herzlichen Glückwunsch; das reicht mindestens für den Master! :-) Gruss Harald
Hab inzwischen eine Platine gefunden, die das Signal verstärkt und in ein Digitales Signal umwandelt. Könnte man hiermit leichter den Hubmagneten ansteuern? flo
floroth schrieb: > Hab inzwischen eine Platine gefunden, die das Signal verstärkt und in > ein Digitales Signal umwandelt. Etwa so: Habe inzwischen eine Flasche auf der Straße gefunden und frage mich ob ich DAS trinken kann? Woher sollen wir wissen, was da drin ist oder was DEINE Platine macht? http://de.wikipedia.org/wiki/Hysterese Jedes ordentliche Gerät hat einen Beschreibung und ein Datenblatt. Nimm Dir erst mal Dein Signal vor, verstärke es und schau es Dir in verschiedenen Lebenslagen genauer auf dem Oszi an. Dann weißt Du evtl. was Du damit anfangen kannst.
>Hab inzwischen eine Platine gefunden, die das Signal verstärkt und in >ein Digitales Signal umwandelt. Könnte man hiermit leichter den >Hubmagneten ansteuern? Auf jeden. Die Platine löst ganz klar alle deine Probleme. Trotzdem würde ich würde R41, R43 etwas verkleinern, so auf 2k2. Da jetzt ja alles klar ist: Alles Gute und Tschüssi.
warum dürfen solche ... studieren und gar noch einen Abschluss machen.
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