Ausgangsimpedanz OPV bei Batteriebetrieb

Gast #3455506
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Hallo!

Ich bastele mir gerade einen kleinen Kalibrator für ein 
Anzeigeinstrument für Thermoelemente. Das Anzeigeding ist komplett 
passiv aufgebaut, d.h. eine Art Millivoltmeter mit geringer 
Eingangsimpedanz.

Über eine Referenzspannungsquelle, verschiedene Spannungsteiler und 
einen als Impedanzwandler geschalteten OPV möchte ich eine präzise 
mV-Quelle für bestimmte Kalibrierpunkte (50°C / 100°C / 150°C...) 
aufbauen. Außerdem soll die Raumtemperatur einstellbar sein und diese 
Korrekturspannung über einen Addierer noch zugeführt werden, damit auch 
die Temperaturkompensation des Instruments überprüft werden kann.

Problem ist: Die Ausgangsimpedanz muss im Bereich < 1 Ohm liegen, damit 
das Thermoelement korrekt nachgebildet wird. Ich würde meine OPVs gerne 
von zwei 9V-Blockbatterien speisen.

Geht das überhaupt? Über die Rückkopplung habe ich ja eine aktive 
Korrektur der Ausgangsspannung, aber irgendwann wird sicherlich Schluß 
sein, abhängig davon, wieviel Strom der OPV treiben kann.

Kann mir jemand mit der Schaltung helfen?
Gast #3455571
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>Das Anzeigeding ist komplett passiv aufgebaut, d.h. eine Art Millivoltmeter mit 
geringer Eingangsimpedanz.

Ist es das ? Eher nicht. Denn die Impedanz des Thermoelementes ist 
abhaengig von den Drahtqueschnitten. Ein Typ K Thermoelent bringt ca 
40uV pro Kelvin. Da soll passiv was laufen ?

Davon ausgehend sollte der verwendete OpAmp eine Offset Spannung von 
weniger als 40uV haben. Also nix mit 741, 358 und so.
Gast #3455694
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Es handelt sich um ein J-Thermoelement. Der Messbereich ist 0 bis 350 
°C. Das ganze System kommt ohne Stromversorgung aus, ist also definitiv 
passiv.

Auf dem Gehäuse des Instruments steht "Calibrated for 8 Ohms probe". In 
der Anleitung wird betont, dass man die Länge der Leitung nicht ändern 
darf.

Wenn ich den mechanischen Aufbau richtig verstehe, dann funktioniert die 
cold junction compensation über eine temperaturabhängige Spiralfeder, 
die zusätzlich zu der normalen Rückstellfeder des Zeigerinstrumentes 
vorhanden ist. Was die Impedanz der Thermoschleife damit zu tun hat, 
weiß ich nicht.
Gast #3455715
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Ein Drehspul, das den Strom aus der Thermospannung und dem 
Innenwiderstand zieht. Sich auf den Innenwiderstand zu beziehen ist 
allerdings fragwuerdig. Das schraenkt die Moeglichkeiten ein. Lieber 
eine universelle aktive Loesung.
Gast #3455813
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Mit einem passenden niederohmigen und sparsamen Drehspulinstrument 
könnte es passiv noch gehen - das Thermoelement muss aber auch dazu 
passen (genügend dicker Draht). 300 K bei 40 µV/K sind immerhin 12 mV 
und bei z.B. 8 Ohm vom Thermoelement und 4 Ohm vom Instrument 1 mA. Das 
kann schon ausreichen.


Der Ausgangswiederstand eine OP bei niedriger Frequenz wird durch die 
Rückkopplung recht niedrig. Werte unter 1 Ohm sind da nicht so 
ungewöhnlich, sondern eher die Regel. Bei z.B. 1 KOhm Open Loop 
Ausgangswiderstand und 10^5 als Loop Gain wären das z.B. 10 mOhm. Um 
höhere Frequenzen geht es ja wohl eher nicht.
#3455887
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Der angegebene Sensor - Innenwiderstand muß genau eingehalten werden.

Mögliche Methode zum Anschluß: 8,20 Ohm über das Meßinstrument. Speisen 
0-805mV über einen Widerstand mit idealerweise 328 Ohm. Dieser 
Widerstand schließt den closed loop Ausgangswiderstand deines OP mit ein 
(Datenblatt). Der OP muß mindestens 2,5mA in den Spannungsteiler 
einspeisen können. Die Widerstände sollten selber keine nennenswerten 
Thermospannungen erzeugen und möglichst thermisch eng gekoppelt sein. 
Achte auf Materialpaarungen der Leiterbahnen, Anschlußdrähte, Lot.

Vermutlich dürfte der Aufbau des Kalibriergerätes etwa den 
Schwierigkeitsgrad haben wie der des Instruments. Jedenfalls, wenn das 
Teil eine gute Qualität haben soll.
Gast #3456640
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Hallo Helge!

Bis jetzt habe ich vorgesehen, einen Serienwiderstand von 8 Ohm hinter 
den als Addierer (siehe unten) geschalteten OPV zu setzen und dann 
direkt ans Instrument - natürlich mit möglichst geringen 
Übergangswiderständen. Spricht da etwas gegen? Die Impedanz von 8 Ohm 
müsste man so ja auch erreichen.

Es geht darum, das Instrument selbst auf dem Labortisch zu prüfen, 
anhand einiger vorgegebener Kalibrierpunkte. Das heißt, die komplette 
Anordnung hat schonmal halbwegs die gleiche Temperatur.

Ich wollte eine 3,3V-Referenz und 10 umschaltbare Spannungsteiler vor 
den OPV setzen.

Die "Cold Junction Temp" soll über ein Poti einstellbar, welches eine 
dem Bereich 15°C bis 25°C entsprechende Thermospannung in den zweiten 
Eingang des Addierers füttert. So kann dann die Raumtemperatur 
ausgeglichen werden, damit der Kalibrator auch wirklich die 
Temperaturdifferenz liefert, wie das tatsächliche Thermoelement.

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