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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Eingangsspannung am LM324


Autor: Nico Droste (Gast)
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Hallo,
ich sitze gerade wieder an meiner Strommessung....
ich möchte einen Strom mit einem shunt welcher in der 12V leitung eines
wohnmobils liegt messen. den OP versorge ich mit +-8V. wenn ich jetzt
mit dem LM 324 einen differenzenverstärker wie in dem artikel hier auf
der seite baue, funktioniert das dann auch, wenn die spannungen welche
subtrahiert und verstärkt werden sollen größer sind als die
versorgungsspannung des lm324?

beispiel:
Shunt liegt in der + Leitung von der batterie,
am shunt fallen 0,01V ab. batteriespannung ca. 13V
d.h. am OP kommen jetzt an den eingängen 13V und 12,99V an. die
differenz soll mit dem faktor 100 verstärkt werden =1V. funktioniert
das auch wenn der lm324 nur +-8V bekommt, oder muss die
versorgungsspannung größer als die eingangsspannung sein? aus dem
datenblatt kann ich das nicht deutlich entnehmen:

http://www.reichelt.de/inhalt.html?SID=14QrumMdS4A...
oder auf www.reichelt.de lm 324 eingeben..

gruß
nico

Autor: Arno H. (Gast)
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Auf dem Datenblatt ist ein Bild "Input Voltage Range", das diesen
Zusammenhang zeigt. Im Text ist es als Common mode bezeichnet und mit
mindestens 1,5V unterhalb der Betriebsspannung angegeben. Das erscheint
auch logisch, der LM324 hat pnp- Eingänge und noch eine Stromquelle nach
Plus.Die Eingänge können zwar höhere Spannung ab, aber ohne Funktion.
Arno

Autor: Nico Droste (Gast)
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okay, dann ist es sinnvoll einen spannungsteiler vor die eingänge zu
schalten, oder?
gruß
nico

Autor: crazy horse (Gast)
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na, nicht so schnell...
Das kommt auch auf die Schaltung an.
Falls es um die geht:
http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/5/5c/Op-s...
da kann die Eingangsspannung schon höher als die Betriebsspannung sein.
An den IC-Eingängen selbst darf natürlich keine Spannung > Vcc anliegen.

Autor: Nico Droste (Gast)
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ja, im prinzip geht es um diese schaltung.
diese hier trifft es noch besser:
http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/2032...
allerdings verwende ich R4=R5=4,7mOhm und R2=R3=47kOhm woraus sich
v=100 ergibt. ich lege auch unten an R5 2,5V an. allerdings geht mein
shunt eben nicht auf masse, sondern an batterieplus von da aus an die
verbraucher dann an batterieminus. also könnten ue1 und ue1 von dieser
grafik
http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/5/5c/Op-s...
spannungen größer als die betriebsspannung anliegen.
geht das nun, oder nicht??
gruß
nico

Autor: Arno H. (Gast)
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N E I N!
Der 324 geht zwar nicht kaputt, aber die Werte taugen nichts. 100-fache
Verstärkung mit einem OP finde ich auch nicht so gut im Auto. Teils auf
2 OpAmp auf und nimm als ersten OpAmp einen, dessen Eingänge bis zur
+Versorgung gehen.
Arno

Autor: Nico Droste (Gast)
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hä?
wieso hälst du von 100facher verstärkung nichts? vielleicht gehe ich um
den messbereich zu vergößern auf 50fache verstärkung.
wie meinst du das mit auf 2 oamps aufteilen?
habe jetzt spannungsteiler (1/4) vorgelötet. werde jetzt mal
ausprobieren was ich für messergebnisse bekomme.
danke schonmal und gruß
nico

Autor: R2D2 (Gast)
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Rechne einfach mal aus, was für eine Spanunung bei max. / min. Laststrom
an den Eingängen des OPs liegt. Wenn die in beiden Fällen < 6V ist
sollte es eigentlich keine Probleme geben.

Autor: Nico Droste (Gast)
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also habe jetzt viele berechnungen angestellt,
hier erstmal die gegebenen daten:
der shunt besteht aus 3 parallelen 0,01 Ohm widerständen = 0,003333333
Ohm)
Das heißt bei 60A sollten an ihm 0,2V abfallen, was bei einer
eingangsspannung von 12 V dann am ausgang 11,8V sind. da diese
Spannungen aber über der betriebsspannung des OPs liegen (+-8V) habe
ich einen Spannungsteiler an beide enden des Shunts geschaltet.
d.h. an den eingängen des Differenzenverstärkers liegen bei 60A noch
3V und 2,95V an.
Da das Signal nur zwischen 0 und 5V messbar ist (bedingt durch den
atmega 128) habe ich an den einen eingang so wie hier:
http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/2032...
noch 2,5V angelegt um das ausgangssignal um 2,5V nach oben zu schieben.
Jetzt bleiben von 0..2,5 und von 2,5 ..5V noch 2,5V die dann den 60A
entsprechen sollen. damit die ausgangsspannung bei 60A 5V(2,5V+2,5V)
beträgt muss ich die differenz mit dem Faktor 50 verstärken (0,05 *50 =
2,5V)
den faktor 50 erreiche ich dadurch, dass ich R2=R3=100kOhm und
R4=R5=5MOhm wähle.
soviel zur theorie.
leider habe ich in der praxis sehr große abweichungen von bis zu 25%!
woran kann das liegen? sind die widerstände (R2-R5) zu groß? habe sie
so groß gewählt, da ich das gangze schonmal mit 2K und 100K versucht
hatte, nur da garkeinen erfolg hatte...
gruß
nico

Autor: R2D2 (Gast)
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Wenn du da Spannungsteiler dran hängst musst du die entweder nochmal mit
nem Impendanzwandler puffern oder darauf achten, dass du bei einem
Differenzverstärker eine unterschiedlich starke Belastung deiner
Spannungsteiler durch die unterschiedlichen Eingangswiderstände hast.
Siehe auch:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...

Autor: Nico Droste (Gast)
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also ich neme an du meinst, dass ich sowas:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...
machen soll?
habe ich das richtig verstanden, dass du meinst, dass die
spannungsteiler von dem asymetrischen eingangswiderstand des einfachen
differenzenverstärkers beeinflusst werden und dadurch die
messungenauigkeit entsteht? sollte ich also spannungsfolger vor jeden
eingang des differenzenverstärkers schalten, um die genauigkeit zu
erhöhen?
danke für deine mühe, ich kenne mich mit ops nicht soo gut aus!

gruß
nico

Autor: Arno H. (Gast)
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Warum erzeugst Du anstatt der +8V nicht einfach 16V und alle Probleme
lösen sich in Luft auf!
Arno

Autor: Arno H. (Gast)
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Noch eine Frage: Flisst der Strom nur in eine Richtung?
Arno

Autor: Nico Droste (Gast)
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>>Warum erzeugst Du anstatt der +8V nicht einfach 16V und alle Probleme
lösen sich in Luft auf!

wieso lösen sich die probleme dann in luft auf? wegen der
eingangsspannung?

das ist nun auch wieder nicht so einfach, da ich als stromversorgung
die autobatterie nutze, von welcher ich auch den strom messen will.
also müsste ich son step-up wandler bauen...
ja, der strom kann in beide richtungen fließen, da die batterie sowohl
geladen als auch entladen wird...
danke
nico

Autor: Nico Droste (Gast)
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soll ich jetzt impedanzwandler davor bauen, oder lieber nicht?
gruß
nico

Autor: Nico Droste (Gast)
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soll ich jetzt impedanzwandler davor bauen, oder lieber nicht?
ach, ich kann auch kleinere widerstände für den spannungsteiler nehmen.
z.b. 100 statt 1000 ohm. weil es soll ja eine niederohmige
spannngsquelle sein.. würde das was bringen?
gruß
nico

Autor: Arno H. (Gast)
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Die negativen 8V erzeugst Du doch auch nicht durch Magie.
Oder Du benutzt sowas:
http://cache.national.com/ds/LM/LM3814.pdf
http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/MAX4080-MAX4081.pdf
Arno

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