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?
Rainer schrieb: > 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. So ist es. Theoretisch eine ideale Spannungsquelle.
>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.
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.
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.
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.
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.
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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