Hallo
Ich benötige Hilfe bei einer einfachen Nicht invertierenden
Verstärkerschaltung. Ich möchte von einer Helmholtzspule, in der sich
ein Magnet dreht, die Induzierte Spannung verstärken. Der
Verstärkungsfaktor muss aber nur etwa zwischen 1 und 10 liegen, weil das
verstärkte Signal vom OP dann auf ein Fluxmeter geht, dass dann den Wert
in µWb oder mWb angibt.
Weil das Signal an das Fluxmeter geht muss die Spannung am Ausgang des
OPs möglichst genau 0 sein wenn keine Spunnung induziert wird. Da das
Fluxmeter die Spannung immer wieder addiert.
Der OP wird wie Ihr seht mit +/-5 V gespiesen.
Wenn ich den + Eingang des OPs auf meinen Ground lege sollte ich also am
Ausgang möglichst genau 0V haben. Im Moment habe ich ca. 8mV.
Damit ich diese kleine Spannung noch auf 0V herunter regeln kann habe
ich an den Offset Eingängen des OPs ein 5MOhm Potentiometer dazu
geschaltet. Allerdings kann ich den Wert nur verschlechtern.
Die Frage nun an euch: Wie kann ich das Ausgangssignal noch besser auf
Ground 0V ziehen?
Sollte ich kleinere Potentiometer verwenden oder hat das keinen
Einfluss? Hatte im Moment nur diese zur Hand.
Bis jetzt kannte ich nur ganz normale Operationsverstärker, aber auf der
suche nach einer Lösung von meinem Problem bin ich auf
Instrumentenverstärker gekommen und nach einem kurzen überfliegen des
Themas bin ich der Meinung das meine Anwendung sich sehr für diese Art
der Operationsverstärker eignet. Im Moment habe ich einen ganz normalen
OP. Leider fällt mir die Bezeichnung des OPs gerade nicht ein.
Für eure Hilfe bin ich schon jetzt sehr dankbar. :)
> Leider fällt mir die Bezeichnung des OPs gerade nicht ein.
Dann schau doch einfach drauf. Oder wieso geht das grad nicht?
Das Offsetverhalten hängt sehr stark vom Typ ab.
Der gezeigte Poti in der Schaltung verändert die Verstärkung. Hier sind
5 M Ohm zu viel, weil da durch Bias Ströme ein zusätzlicher Offset
entstehen kann. Ein passender Wert für den Poti wäre eher 5 K.
Der vorgesehene Wert für den Poti zum Offsetabgleich am OP ist meist
deutlich kleiner, eher so 20 K. Ein höherer Widerstand sollte auch einen
Effekt haben, wenn auch einen zu kleinen.
Es gibt auch OPs mit wenig Offset (z.B. OP07, OP177, LT1012 usw.) von
deutlich unter 1 mV, oder Chopperstbilisierte OPs (z.B. LT1050) mit
einem Offset im Bereich unter 1 µV.
Als Alternative kann auch ein Kondensator am Aufgang die Gleichspannung
trennen.
Lukas schrieb:> Die Frage nun an euch: Wie kann ich das Ausgangssignal noch besser auf> Ground 0V ziehen?
Z.B. indem du einen OPV verwendest, der 2 Anschlüsse für den
Offsetabgleich hat, und diese nach Datenblatt beschaltest. Oder einen
mit sehr geringem Offset, oder am besten beides.
Siehe hier Seite 7 (ist kein besonders guter OPV, aber bekannt):
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/texasinstruments/ua741.pdf
Gruss Reinhard
Reinhard Kern schrieb:> Lukas schrieb:>> Die Frage nun an euch: Wie kann ich das Ausgangssignal noch besser auf>> Ground 0V ziehen?>> Z.B. indem du einen OPV verwendest, der 2 Anschlüsse für den> Offsetabgleich hat, und diese nach Datenblatt beschaltest. Oder einen> mit sehr geringem Offset, oder am besten beides.>> Siehe hier Seite 7 (ist kein besonders guter OPV, aber bekannt):>> http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/texasinstruments/ua741.pdf>> Gruss Reinhard
Den OP den ich verwendet hab hat Anschlüsse für den Offsetabgleich und
die hab ich wie oben beschriben auch benutzt aber mit einem Hochohmigen
Potentiometer (5MOhm). Aber wie auch schon beschrieben hat dass das
Resultat nur verschlechtert.
Ulrich schrieb:> Der gezeigte Poti in der Schaltung verändert die Verstärkung. Hier sind> 5 M Ohm zu viel, weil da durch Bias Ströme ein zusätzlicher Offset> entstehen kann. Ein passender Wert für den Poti wäre eher 5 K.>> Der vorgesehene Wert für den Poti zum Offsetabgleich am OP ist meist> deutlich kleiner, eher so 20 K. Ein höherer Widerstand sollte auch einen> Effekt haben, wenn auch einen zu kleinen.>> Es gibt auch OPs mit wenig Offset (z.B. OP07, OP177, LT1012 usw.) von> deutlich unter 1 mV, oder Chopperstbilisierte OPs (z.B. LT1050) mit> einem Offset im Bereich unter 1 µV.>> Als Alternative kann auch ein Kondensator am Aufgang die Gleichspannung> trennen.
Okey ich werde mir einen OP kaufen der einen möglichst kleinen Offset
hat. Der LT1050 wäre natürlich Ideal.
Habe noch eine doffe Frage :) :
Wo kann ich Ihn kaufen?
Komme aus der Schweiz und kaufe die Elektronik entweder bei Farnel oder
bei Distrelec ein.
Bin dort auf die Suche gegangen nach geeigneten OPs.
Habe den LT1101 gefunden mit Offset Voltage: 160μV Max.
Das wäre schon deutlich besser als das was ich im Moment habe aber immer
noch sehr weit weg von dem LT1050 :)
Vielleicht finde ich noch etwas geeigneteres. Auf jeden Fall schon mal
Vielen Dank für deine Hilfe. Werde mich melden falls es mit einem
besseren OP funktionieren sollte.
Ach ja und noch eine Frage. Selbst wenn ich jetzt sagen wir mal 160μV
daneben liege. Dann sollte es doch möglich sein mit dem Offset abgleich
den Wert noch zu verbessern oder?.
>Sollte ich kleinere Potentiometer verwenden oder hat das keinen>Einfluss? Hatte im Moment nur diese zur Hand.
Das geht so garnicht! Du kannst nicht einfach eine Phantasieschaltung
zusammenbauen und dann hoffen, daß sie funktioniert! Du mußt dich schon
an das Datenblatt halten.
>Ach ja und noch eine Frage. Selbst wenn ich jetzt sagen wir mal 160μV>daneben liege. Dann sollte es doch möglich sein mit dem Offset abgleich>den Wert noch zu verbessern oder?.
Wie groß darf denn der Offset überhaupt maximal sein? Ist das Fluxmeter
ein Integrator? Hast du einen Link? Wieso baust du nicht einen
AC-Verstärker mit niedrig liegender Grenzfrequenz?
Kai Klaas schrieb:>>Sollte ich kleinere Potentiometer verwenden oder hat das keinen>>Einfluss? Hatte im Moment nur diese zur Hand.>> Das geht so garnicht! Du kannst nicht einfach eine Phantasieschaltung> zusammenbauen und dann hoffen, daß sie funktioniert! Du mußt dich schon> an das Datenblatt halten.>>>Ach ja und noch eine Frage. Selbst wenn ich jetzt sagen wir mal 160μV>>daneben liege. Dann sollte es doch möglich sein mit dem Offset abgleich>>den Wert noch zu verbessern oder?.>> Wie groß darf denn der Offset überhaupt maximal sein? Ist das Fluxmeter> ein Integrator? Hast du einen Link? Wieso baust du nicht einen> AC-Verstärker mit niedrig liegender Grenzfrequenz?
Ja das Fluxmeter ist ein Integrator. Link vom
Fluxmeter:http://www.directindustry.com/prod/laboratorio-elettrofisico/magnetic-fluxmeters-16828-219319.html
Was ist der unterschied zwischen einem AC-Verstärker und meinem nicht
invertierenden Verstärker?
Florzo schrieb:> Distrelec und Farnell sind Kraemer. Soll ich dir einen schicken,> moeglicherweise hab ich noch einen 1050?
Oh falls du noch einen rum liegen hast würde ich mich natürlich sehr
darüber freuen :)
Ein AC Verstärker ist halt ein Verstärker der Gleichspannung nicht
verstärkt. In Diesem Fall wäre vermutlich schon ein Kondensator am
Ausgang, und falls nötig noch ein Widerstand nach GND ausreichen, um aus
der gezeigten Schaltung einen AC Verstärker zu machen.
Mit dem 5 m Poti ist es aber bei der gezeigten Schaltung auch kein
Wunder, wenn man viel Offset bekommt. Der Offsetabgleich am OP
funktioniert, mit dem richtigen Wert für den Poti - der passende Wert ,
und wie man ihn anschließt steht im Datenblatt zum verwendeten OP.
Ein typischer OP fast ohne Offset wäre der LTC1050 (nicht LT1050 - das
war ein Schreibfehler). Es gibt aber auch noch ein paar andere
alternative Typen (z.B. den ICL7650 - der bracht aber 2 zusätzliche
externe Kondensatoren). Einen davon sollte man auch in der Schweiz
bekommen.
Ich habe den OP: OPA241PA verwendet. Eigentlich sollte die Offset
Spannung laut Datenblatt nur ±250mirkoV betragen. Aber wie schon gesagt
war das Potentiometer auch viel zu gross weil ich kein anderes zur Hand
hatte. Habe die Offset Pins auch mal offen gelassen mit keinem besseren
Ergebnis.
Den AC Verstärker habe ich auch aufgebaut (22mikroF und 3.8K Ohm). Das
hat eigentlich funktioniert. Die Spannung war einige Mikro Volt hoch.
Und wenn ich den Magneten in der Helmholtz spule drehte hatte ich auch
ein Signal am Ausgang.
Der Wert des Fluxmeters geht zwar hoch beim drehen des Magneten, aber
wenn man den Magneten nicht mehr bewegt sinkt die Spannung des
Kondensators wieder "langsam" auf 0V zusammen. Dieses zusammensinken der
Spannung erkennt das Fluxmeter natürlich auch und integriert die
sinkende Spannung. Ohne den Kondensator wäre die Spannung schlagartig 0V
und der Wert sinkt nicht.
Ich habe heute den LTC1050 bestellt und werde evt. Morgen testen ob es
mit diesem OP funktioniert.
Kai Klaas schrieb:> Was willst du denn überhaupt machen? Bist du sicher, daß ein> integrierendes Fluxmeter für deine Anwendung das richtige Meßinstrument> ist?
Ich muss das magnetische Feld messen. Dies macht man normalerweise mit
einer Helmholtzspule und einem Fluxmeter. Die Magnete die ich messen
muss sind allerdings sehr klein (2mm im Durchmesser). Das bedeutet, dass
das Feld auch sehr klein ist. Ich habe eine Helmholtzspule mit dem
dünnsten Draht (0.03mm) und 100`000 Windungen hergestellt. Leider ist
das Signal aber immer noch etwas zu schwach. Die Spule kann ich nicht
mehr kleiner machen. Wenn ich die Induzierte Spannung der Spule etwa
verdoppeln könnte wäre das schon mehr als ausreichend. Der Offset darf
allerdings nicht zu ungenau sein, weil das Fluxmeter sonst den Offset
als Induzierte Spannung sieht.
Bei so einem modernen Gerät sollte eine Verstärkung um den Faktor 2
keinen wesentlichen Unterschied machen: Auch da wird die Auflösung
vermutlich bei kleinen Werten durch die Verstärkung am Eingang bzw. die
externen Störungen begrenzt. Der externe Verstärker wird also eher
nichts bringen, wenn er nicht besser ist als der im Gerät oder falls
externe Störungen begrenzend sind.
So klein ist ein 2 mm Magnet auch noch nicht. Da ist höchstens die Frage
ob die Art der Messung noch passend ist. Ein Punkt ist auch noch wie der
Magnet bewegt wird. Wenn der Offset stört, hilft ggf. eine schnellere
Bewegung und mehrere Wiederholungen.
>Ich habe den OP: OPA241PA verwendet. Eigentlich sollte die Offset>Spannung laut Datenblatt nur ±250mirkoV betragen. Aber wie schon gesagt
Und wieso beschaltest Du den OPA nicht so, wie im Datenblatt gezeigt?
Das, was Du anfangs gezeigt hast, ist keine Offsetkompenation, sondern
eine Verstärkungseinstellung.
Jens G. schrieb:>>Ich habe den OP: OPA241PA verwendet. Eigentlich sollte die Offset>>Spannung laut Datenblatt nur ±250mirkoV betragen. Aber wie schon gesagt>> Und wieso beschaltest Du den OPA nicht so, wie im Datenblatt gezeigt?> Das, was Du anfangs gezeigt hast, ist keine Offsetkompenation, sondern> eine Verstärkungseinstellung.
.... lies bitte mal den nächsten Satz in dem Abschnitt den du von mir
zitiert hast.
Und ja mein erstes Bild ist eine normale Nicht invertierende
verstärkerschaltung und das Poti hat die Funktion die Verstärkung zu
beinflussen. Das Offset Potentiometer ist nicht eingezeichnet.
Also die Lösung des Problems war eigentlich ganz einfach. Das 5M Ohm
Poti das die verstärkung regelte war zu hochohmig. Ich habe es durch ein
100KOhm Poti ersetzt und hatte sofort die gleichen Werte wie im
Datenblatt für den Offset. Mit dem LTC1050 hatte ich fast keinen
messbaren Offset mehr.
Vielen Dank für eure Hilfe
Lukas W. schrieb:> Also die Lösung des Problems war eigentlich ganz einfach.
Und es ist mehr als 3 Tage her, dass ich dir geantwortet habe, du sollst
die Offsetkorrektur nach dem Datenblatt beschalten. Du hast
offensichtlich jede Menge Zeit totzuschlagen (unsere gleich mit).
Fazit: kaum macht man es richtig, funktioniert es auch schon. Aber das
ist halt langweilig.
Gruss Reinhard
Reinhard Kern schrieb:> Lukas W. schrieb:>> Also die Lösung des Problems war eigentlich ganz einfach.>> Und es ist mehr als 3 Tage her, dass ich dir geantwortet habe, du sollst> die Offsetkorrektur nach dem Datenblatt beschalten. Du hast> offensichtlich jede Menge Zeit totzuschlagen (unsere gleich mit).>> Fazit: kaum macht man es richtig, funktioniert es auch schon. Aber das> ist halt langweilig.>> Gruss Reinhard
Nein. Es lag nicht an der Offsetschaltung! Ich habe die Offsetschaltung
nach Datenblatt gemacht und ich hatte trotzdem einen zu grossen Offset.
Es lag daran, dass das Potentiometer dass die Verstärkung regelte zu
gross war.
Fazit: Nicht jeder kann lesen. Jens.G hatte auch mühe.
Ich bin der Meinung das es nicht soo unverständlich war was ich
geschrieben habe und würde man nicht nur den ersten Satz und den Titel
lesen würde man es auch verstehen, aber das scheint oft als zu viel
verlangt.
Nochmals Vielen Dank an alle die mir geholfen haben und sich die Mühe
machten alles zu lesen.
Gruss Lukas
Lukas W. schrieb:> Fazit: Nicht jeder kann lesen.
Du solltest nicht den Splitter im Auge derer suchen, die dir helfen
wollten, solange du selbst ein Mammutbaum vor dem Kopf hast.
Du hast das Datenblatt nicht gelesen, da steht bestimmt nichts von einem
5M Poti.
Lukas W. schrieb:> Den OP den ich verwendet hab hat Anschlüsse für den Offsetabgleich und> die hab ich wie oben beschriben auch benutzt aber mit einem Hochohmigen> Potentiometer (5MOhm).
Da sagst du daß du 5M für den Offsetabglaich benutzt hast
Und hier behauptest du das Gegenteil.
Lukas W. schrieb:> Nein. Es lag nicht an der Offsetschaltung! Ich habe die Offsetschaltung> nach Datenblatt gemacht
Sorry das ist armselig. Sag lieber Danke und gibt deine Fehler zu.
Schöne Weihnachten
Udo Schmitt schrieb:> Lukas W. schrieb:>> Fazit: Nicht jeder kann lesen.>> Du solltest nicht den Splitter im Auge derer suchen, die dir helfen> wollten, solange du selbst ein Mammutbaum vor dem Kopf hast.> Du hast das Datenblatt nicht gelesen, da steht bestimmt nichts von einem> 5M Poti.>> Lukas W. schrieb:>> Den OP den ich verwendet hab hat Anschlüsse für den Offsetabgleich und>> die hab ich wie oben beschriben auch benutzt aber mit einem Hochohmigen>> Potentiometer (5MOhm).> Da sagst du daß du 5M für den Offsetabglaich benutzt hast
Ja das stimmt weil ich gerade nur 5MOhm Potentiometer zur verfügung
hatte. Das war meine allererste Frage ganz zu beginn ->
Sollte ich kleinere Potentiometer verwenden oder hat das keinen
Einfluss? Hatte im Moment nur diese zur Hand.
> Und hier behauptest du das Gegenteil.> Lukas W. schrieb:>> Nein. Es lag nicht an der Offsetschaltung! Ich habe die Offsetschaltung>> nach Datenblatt gemacht
Ich habe den neuen OP LTC1050 bestellt und 100kOhm Potentiometer und 10
KOhm Potentiometer. Dann hab ich in der alten Schaltung den 5MOhm Poti
der den Offsetabgleich regelte durch einen 100KOhm (wie im Datenblatt)
ersetzt und hatte keine besseren Resultate.
Erst als ich den 5MOhm Potentiometer für die Regelung der Verstärkung
durch ein 100KOhm Potentiometer ersetzte hat es funktioniert.
Das bedeutet der Fehler lag nicht am Offsetabgleich. Sondern am zu
Hochohmigen Potentiometer für die regelung der Verstärkung.
> Sorry das ist armselig. Sag lieber Danke und gibt deine Fehler zu.> Schöne Weihnachten
Lukas W. schrieb:> Es lag daran, dass das Potentiometer dass die Verstärkung regelte zu> gross war.
Ja, das stand bereits in der zweiten Antwort.
> Fazit: Nicht jeder kann lesen.
Selöbsterkenntnis ist der erste Schritt zur Besserung.
Gruss
Harald
Harald Wilhelms schrieb:> Lukas W. schrieb:>>> Es lag daran, dass das Potentiometer dass die Verstärkung regelte zu>> gross war.>> Ja, das stand bereits in der zweiten Antwort.>>> Fazit: Nicht jeder kann lesen.>> Selöbsterkenntnis ist der erste Schritt zur Besserung.> Gruss> Harald
Ja ganz genau in der Antwort von Ulrich die sehr Hilfreich war. Ich habe
seinen Rat ja auch befolgt und ein kleineres Potentiometer und den
Operationsverstärker der er mir empfohlen hat gekauft. Als ich die Teile
bekam hab ich sie eingebaut und es funktionierte.
Der Fehler lag wie er richtig vermutete dass der Wert zu gross war.
Schaltplan.png
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