Hallo zusammen,
ich bin auf der Suche nach einem passenden OPV für meine Schaltung.
Ich habe einen Sensor, der einen Nennkennwert von 1,0mV/V aufweist,
diesen möchte ich mit 10V Eingangsspannung beschalten, d.h. ich bekomme
je nach Ausschlag des Sensors Werte von 0-10 mV (am OPV als Ue),
richtig?
Diese müssen nun auf einen Analogpin (Auflösung von 10Bit) am
Mikrocontroller gegeben werden.
Der Auswertebereich (als Ua) soll zwischen 0-10V liegen.
Dazu brauch ich also eine Verstärkung von 1000. Habe wie im Bild
dargestellt die Beschaltung eines Nicht-Invertierenden Verstärkers mit
R1=47kOhm und R2=47Ohm geplant.
So wie hier beschrieben für Nicht-Invertierende Verstärker sollte das
passen?:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen
Muss ich für das Signal, das aus dem Sensor kommt, noch eine Glättung
oder dergleichen mit Kondensatoren vornehmen? Oder würde das simple
Beschalten mit den Widerständen reichen?
Hoffe das stimmt soweit alles, aber woher weiß ich denn jetzt was für
einen OPV ich dafür wählen soll, zumal ich leider keinen Leitfaden für
die perfekte OPV Auswahl gefunden habe..
Er sollte aber möglichst günstig sein, bei der Genauigkeit sind keine
allzu hohen Anforderungen gegeben, das Signal sollte aber nicht mehr als
1-2% abweichen.
Habe da erstmal den LM358 gefunden, passt der und wenn ja wieso?
Hoffe Ihr könnt mir da mit etwas Erfahrung weiterhelfen! :)
Vielen Dank für eure Hilfe
MFG Marvin
Marvin schrieb:> Hoffe das stimmt soweit alles, aber woher weiß ich denn jetzt was für> einen OPV ich dafür wählen soll, zumal ich leider keinen Leitfaden für> die perfekte OPV Auswahl gefunden habe..
Das hängt unter anderem von deinen Randbedingungen ab. Wie sieht deine
Versorgung aus? Das klärt dann schon mal ob es ein Rail2Rail oder ein
anderer sein darf. Dann stellt sich die Frage wie schnell du messen
willst, das bestimmt dann die Bandbreite des OPVs. Wie genau soll es
sein? Da kommt es auf die externe Beschaltung des OPVs an und was die
Offsetspannung und Eingangsströme mit dieser Beschaltung machen (0 V am
Eingang führt zum Beispiel beim LM358 mit deiner gewählten Beschaltung
zu rund ±3 V, das willst du nicht wirklich, liegt an der relativ hohen
Offsetspannung des LM358, die liegt im mV-Bereich)
Michael Köhler schrieb:
> Wie sieht deine Versorgung aus? Das klärt dann schon mal ob es ein> Rail2Rail oder ein anderer sein darf.
Im Prinzip soll das vorerst nur ein Versuchsaufbau werden, die Spannung
ist also noch beliebig einstellbar.
Später soll aus einem bestehenden System 24V/12V abgegriffen und per
Spannungsteiler passend gemacht werden.
Möglich wären auch 5V, dann bräuchte ich aber einen Rail-To-Rail OPV und
hätte beim Ausgang max 5Volt.
Bei der Versorgung bin ich relativ flexibel.
Die Geschwindigkeit sollte < 100ms liegen, verarbeitet wird ein
Warnsignal.
Die Genauigkeit sollte idealerweise bei 0,1% liegen, aber würde mich
auch mit 0,5 oder 1% zufrieden geben.
Offset kann ich, wie du sagst, gar nicht gebrauchen :D
Verarbeitet wird das Signal aus einer Wägezelle.
> (0 V am Eingang führt zum Beispiel beim LM358 mit deiner gewählten
Beschaltung
> zu rund ±3 V, das willst du nicht wirklich, liegt an der relativ hohen> Offsetspannung des LM358, die liegt im mV-Bereich)
Die Offset Spannung beträgt nur wenige mV, führt aber durch die
Verstärkung zu etwa +- 3V? Versteh ich das richtig? :D
Jetzt Nicht schrieb:> Weshalb soll auf 10V verstaerkt werden wenn der controller eh nur> 5V> verarbeiten kann ?
Können Mikrocontroller nur 5V verarbeiten? Ich dachte da wären auch bis
zu 10V möglich?
Marvin schrieb:> Habe da erstmal den LM358 gefunden, passt der und wenn ja wieso?
Viel zu ungenau.
Marvin schrieb:> yes, ist ein DMS-Sensor.
DMS wertet man aber nicht so aus, sondern per Instrumentenverstärker.
Hast du nicht mal in die Literatur geguckt ?
Marvin schrieb:> Später soll aus einem bestehenden System 24V/12V abgegriffen und per> Spannungsteiler passend gemacht werden.
Wie ungenau soll denn das werden ?
Marvin schrieb:> Die Genauigkeit sollte idealerweise bei 0,1% liegen
Also 0.1% von 10mV macht 10uV.
Da liegst du im Bereich der Thermo- und Biegespannungen.
Der INA333/MAX4238 käme dem nahe, kann aber nur 5V, der AD8421 kann mit
12V versorgt werden, hat etwas mehr Offset.
Aber um genau auf 0V runter zu kommen braucht man eine leicht negative
Hilfsversorgungsspannung, schon -0.7V reichen.
Und eine Verstärkung von 1000 führt bei erwartet kenntnislosem Aufbau
schnell zu Schwingungen, also einem Oszillator statt einem Verstärker.
MaWin schrieb:> DMS wertet man aber nicht so aus, sondern per Instrumentenverstärker.> Hast du nicht mal in die Literatur geguckt ?
Instrumentenverstärker sind doch auch OPVs? Dann hab ich wohl das
falsche nachgeschaut, danke :)
> Marvin schrieb:>> Später soll aus einem bestehenden System 24V/12V abgegriffen und per>> Spannungsteiler passend gemacht werden.>> Wie ungenau soll denn das werden ?
Das ist vorerst noch gar nicht relevant, wie da eine Spannung aus dem
System abgegriffen wird :)
> Marvin schrieb:>> Die Genauigkeit sollte idealerweise bei 0,1% liegen>> Also 0.1% von 10mV macht 10uV.> Da liegst du im Bereich der Thermo- und Biegespannungen.> Der INA333/MAX4238 käme dem nahe, kann aber nur 5V, der AD8421 kann mit> 12V versorgt werden, hat etwas mehr Offset.
0.1% von 10V meinte ich, also nach der Verstärkung. Der AD-Wandler löst
auf 10 Bit auf, also auf 10 mV genau.
Wenn der MC die 10V aber sowieso nicht aufnehmen kann, wären wir bei 5V
und 5mV Schrittweite.
Sorry, weiß da mit den Kennwerten noch nicht genau Bescheid!
Schaue mir INA333 und MAX4238 mal an, gibt es dafür irgendeine Liste
oder etwas vergleichbares wie z.B. bei MOSFETS?
http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht
>>> Marvin schrieb:>>> Die Genauigkeit sollte idealerweise bei 0,1% liegen>>>> Also 0.1% von 10mV macht 10uV.>> Da liegst du im Bereich der Thermo- und Biegespannungen.>0.1% von 10V meinte ich, also nach der Verstärkung. Der AD-Wandler löst
auf 10 Bit auf, also auf 10 mV genau.
Das der DMS nur 10mV bringt sind 0.1% eben bei 10uV. Im thermischen
Bereich. Durch verstaerken wird das nicht besser. Der Verstaerker hilft
da rein gar nichts.
Das maximale Signal nach dem Verstaerker sollte 3.3V eh nicht
uebersteigen. Bei 5V Speisung. Mit RRIO OpAmps
Hallo zusammen :)
Und danke für die Vorschläge!!
Habe mir die nochmal angeschaut, am meisten sagt mir bisher der OPA335
zu, der hat einen maximalen Offset von 5uV, ist der genaueste von allen
und zudem auch der günstigste. Damit erreich ich eine Genauigkeit vn
0,05% (Ich hoff dieses Mal stimmt mein Gerede von Genauigkeit :D )
Rail-to-Rail und Single Supply, zudem kann ich in der Variante OPA2335
noch eine weitere Wägezelle dazuschalten, was mir gerade gelegen kommen
würde.
Wenn ich mit meinem Eingangsignal von 0-10mV also auf den OPV OPA335
fahre, muss ich das 500x verstärken um 0-5V zu erzielen. Aber kann der
OPV überhaupt so hoch bei DC verstärken? Habe das im Datenblatt nirgends
gefunden, da ist häufig nur von Unity-Gain die Rede. Hab ich was
verpasst auf das ich achten muss?
Und der INA333 hat einen maximalen Output von 50 mV?
Nun hätte ich aber noch eine Frage, z.B. beim AD627 sind im Datenbatt im
Blockdiagramm auf der ersten Seite noch die Werte REF und Rg
eingetragen..
Ref wird sich auf die Referenzsannung beziehen, aber dafür habe ich doch
die RailtoRail Fähigkeit? Und was bedeutet Rg? Wäre toll wenn mir das
jemand noch erklären könnte :)
Nehme einen Instrumentenverstärker.
Gehe hierfür auf eine der seiten von TI, Analog devices oder einem
sonstigen Hersteller.
Dort gibst du in die parametrische Suche deine gegebenen Parameter ein.
Dann entweder einen mit fixed gain von 500 nehmen, oder einen wie den
INA333, bei dem du den gain über einen Widerstand einstellen kannst.
Und nein, der INA333 hat keinen maximalen output von 50mV. Steht so auch
sicher nicht im Datenblatt.
Was welcher Pin bedeutet ist immer im Datasheet erklärt.
Marvin schrieb:> Ref wird sich auf die Referenzsannung beziehen, aber dafür habe ich doch> die RailtoRail Fähigkeit?
z.B. Wenn man +-Input hat, kann man den Ausgang bei 0V Eingang
hochziehen auf Vref... -.-
>Und was bedeutet Rg? Wäre toll wenn mir das> jemand noch erklären könnte :)
Damit stellst du die Verstärkung ein... Steht im Datenblatt, und so
arbeitet jeder Instrumentenverstärker mit einstellbare Verstärkung.
-/-*-/*-*-++*-/*-*-++/*-/ <--Selbstzensur
Viel Erfolg
Ert
Marvin schrieb:> Wenn ich mit meinem Eingangsignal von 0-10mV also auf den OPV OPA335> fahre, muss ich das 500x verstärken um 0-5V zu erzielen. Aber kann der> OPV überhaupt so hoch bei DC verstärken? Habe das im Datenblatt nirgends> gefunden, da ist häufig nur von Unity-Gain die Rede. Hab ich was> verpasst auf das ich achten muss?
Uh, ernsthafte Frage? Dann schau dir unbedingt noch einmal die
Grundlagen zu OPVs an. Ein OPV hat eine sehr hohe Leerlaufverstärkung,
die , ich nenns mal, Nutzverstärkung ergibt sich erst durch die äußere
Beschaltung des OPVs
@Gerald: Was spricht denn gegen einen OPA335? Mit entsprechender
Beschaltung der Widerstände erreiche ich doch da auch die Verstärkung
von 500?
Gerald M. schrieb:> Und nein, der INA333 hat keinen maximalen output von 50mV. Steht so auch> sicher nicht im Datenblatt.
Hast Recht, ist der Output SWING, sorry!
@Ert: Danke für die Erklärung. Leider hab ich noch keine 10 Jahre
Berufserfahrung, sondern erst angefangen E-Tech zu studieren, ich frag
sicher nicht um jemand zu ärgern ;D
Nutzverstärkung kommt von der äußeren Beschaltung, ich weiß :)
Ich habe nur im Datenblatt nicht, wie bei anderen OPVs, irgendwas
gefunden was die Gains/Verstärkung angibt und deshalb etwas
verunsichert, wie gesagt habe keinerlei praktische Erfahrung ;/
Normalerweise sollte die Verstärkung von 500 möglich sein?
Oder auf was war deine Antwort genau bezogen?
Eine Verstärkung von 500 ist kein Problem. Das Problem was du haben
wirst ist, dass auch alles andere stark verstärkt wird.
Nimm einen Instrumentenverstärker. Das is im Prinzip eine OPV Schaltung,
wird aber ebenso wie OPVs als IC verkauft.
Die Verstärkung ohne Rückkopplung interessiert dich nicht.
Früher hat man für kleinsten Offset "Chopper"-Operationsverstärker
benutzt. Die gibts auch integriert, allerdings weiß ich nicht, ob die
Technik inzwischen von gewöhnlichen OPs längst überholt ist.
http://de.wikipedia.org/wiki/Chopper-Verst%C3%A4rker
1918 entwickelt...
im Einzelhandel gabs mal einen von Intersil ICL... oder auch von
linear.com
Gerald M. schrieb:> wirst ist, dass auch alles andere stark verstärkt wird.
Also z.B. Störungseinflüsse von außen oder was meinst du genau?
> Die Verstärkung ohne Rückkopplung interessiert dich nicht.
Genau, brauche ja eine Beschaltung dazu :)
Hallo Marvin,
> ich bin auf der Suche nach einem passenden OPV für meine [DMS]-Schaltung.
wir können uns gerne lange über die Wahl des richtigen OPV unterhalten.
Es gibt aber auch fertige ICs, die gewissermaßen eine Kombination aus
Analogverstärker und AD-Wandler für Brückenschaltungen sind,
beispielsweise:
http://www.ti.com/product/ads1230
Solche Schaltungen eliminieren u. a. auch Fehlereinflusse durch
Veränderungen der Versorgungsspannung.
Wenn es nicht funktionieren soll, baust Du das ganze im
Freiluftexperiment mit Drähten auf. Du nimmst keine Platine mit
Massefläche und versorgst das Ganze entweder direkt mit einem
Labornetzteil (das ja stabilisiert ist, was soll da schon passieren!)
oder mit einem Schaltregler. Entstörkapazitäten brauchst Du nicht oder
nur sehr wenige, da sie für die Schaltung ohnehin von Belang sind.
Insbesondere die vielen kleinen 100nF-Kondensatoren sind unsinnig. Ein
dicker Elko reicht.
Wenn es funktionieren soll, baust Du die Schaltung als Platine mit
möglichst durchgehender Massefläche auf. Die Versorgungsspannung
realisierst Du über Linearregler (z. B. 7805). Du schaltest -- auch wenn
es im Datenblatt vielleicht nicht steht -- 47µF (Elko) || 100nF (Keramik
0805) am Ein- und Ausgang des Lineaerreglers; die 100nF jeweils nahe an
die Anschlüsse des Linearreglers. Die Versorgungsspannung am IC
entstörst Du in großer Nähe zum IC mit 100nF gegen die Massefläche (im
Datenblatt des AD-Wandlers müsste Genaueres dazu stehen).
Viel Erfolg und viele Grüße
Michael
Michael Lenz schrieb:> Es gibt aber auch fertige ICs..
Das ist ne gute Idee, für mein Projekt aber leider nicht passend, die
AD-Wander habe ich ja.
> Wenn es nicht funktionieren soll..
Super, genau so mach ich es!
> Wenn es funktionieren soll..
Die Spannungsfrage ist hier gar nicht von Belang, da möchte ich auch gar
nicht näher drauf eingehen. Aber dennoch danke.
Christoph Kessler (db1uq) schrieb:> Reichelt hat den ICL7650 in DIL14 2,15 €> input offset typ. ±0.7 max. ±5 μV
Vielen Dank Christoph, werde mir das Prinzip und den vorgeschlagenen OPV
mal genauer anschauen :)
Marvin schrieb:> Gerald M. schrieb:>> wirst ist, dass auch alles andere stark verstärkt wird.> Also z.B. Störungseinflüsse von außen oder was meinst du genau?
Genau, ein Verstärker verstärkt alles, also auch das, was man nicht
haben will wie Rauschen und Ähnliches.
Gerald M. schrieb:> Die Verstärkung ohne Rückkopplung interessiert dich nicht.
Darf man so nicht sehen. Die Leerlaufverstärkung (also die Verstärkung
ohne äußere Beschaltung, typ. 100 dB und mehr bei DC) ist begrenzt.
Kommt man mit der, durch äußere Beschaltung, eingestellten Verstärkung
in die Nähe der Leerlaufverstärkung dann beeinflussen sich die externe
und interne Beschaltung des OPVs gegenseitig und das Verhalten verändert
sich drastisch.
Sehr leicht sieht man diesen Effekt wenn man mit der Frequenz hoch geht.
Die Leerlaufverstärkung sinkt nämlich mit der Frequenz und die Frequenz,
bei der die Leerlaufverstärkung 1 wird, hat sogar einen Namen und sollte
in jedem Datenblatt eines OPVs zu finden sein: Gain-Bandwidth-Product.
Michael Köhler schrieb:> Genau, ein Verstärker verstärkt alles, also auch das, was man nicht> haben will wie Rauschen und Ähnliches.
Okay, aber das eingehende Signal kann ich doch wiederum entstören über
Kondensatoren oder einen Tiefpass?
Marvin schrieb:> Michael Köhler schrieb:>>> Genau, ein Verstärker verstärkt alles, also auch das, was man nicht>> haben will wie Rauschen und Ähnliches.>> Okay, aber das eingehende Signal kann ich doch wiederum entstören über> Kondensatoren oder einen Tiefpass?
Natürlich, mit entsprechenden Filtern kann man den Störgrößen bei
kommen.
Hier die Skizze einer einfachen Lösung für ein einfaches Problem. Falls
zwischen Sensor und Verstärker eine steckbare Verbindung besteht, muss
bei der Anforderung "Genauigkeit 0,1%" über die Sensorspeisung und
Verluste in Steckern und Leitungen nachgedacht werden. Falls eher
"Auflösung" gemeint war, ist es egal.
Genau so und nicht anders. Wollte ihn allerdings in die richtige
Richtung schupsen als ihn drauf zu schmeißen. Jetzt hat er ja seine
Schaltung und lernt nichts mehr ^^
Gegebenenfalls noch 1nF Kondensatoren von den In+ und In- gegen GND.
Und nochwas: Diese fantastische Quelle der Weisheit:
http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an43f.pdf
stammt von Jim Williams. Ich hatte die Ehre, ihm vor vielen Jahren die
Hand schütteln zu dürfen. Viel von dir gelernt, Jim. RIP.
Hallo Marvin,
>> Es gibt aber auch fertige ICs..>> Das ist ne gute Idee, für mein Projekt aber leider nicht passend, die> AD-Wander habe ich ja.
Wenn ich den Post richtig interpretiert habe, verwendest Du einen µC mit
AD-Wandler. In Zusammenarbeit mit einem µC wäre das von mir genannte
Bauteil meine erste Empfehlung - auch wenn Du auf dem µC schon einen
AD-Wandler hast. Wahrscheinlich bekommst Du es sogar als Sample
kostenlos.
Wenn Du einen separaten AD-Wandler nehmen willst, wäre ein sogenannter
Zero-Drift-Amplifier für Deine Anwendung erste Wahl. Ein Beispiel, das
es auch als SO8 und DIP8 (bastelfreundlich) gibt, ist
http://www.linear.com/product/LTC1250
Im Datenblatt ist auch gleich eine Beispielschaltung angegeben.
>> Wenn es nicht funktionieren soll..> Super, genau so mach ich es!
Du glaubst ja gar nicht, wieviele Leute das genauso machen und sich dann
wundern, dass es nicht oder nur manchmal funktioniert ;-)
Viele Grüße
Michael
Der LTC 1250 ist ein Schuss ins Knie, weil einerseits die Brücke
belastet wird und andererseits der Innenwiderstand eingeht. Wer sagt
den, dass der Innenwiderstand über die Temperatur konstant bleibt,
vielleicht sind ja gerade in dem Brückenzweig vor dem - Eingang
Abgleichelemente drin. In dem Fall wäre die Verstärkung
temperaturabhängig. Und woher weiß man, dass die Brücke hinsichtlich der
auftretenden Dehnungen und damit Widerstandsänderungen in allen 4
Widerständen symmetrisch ist? Wenn nicht gäbe es durch die Belastung
Nichtlinearitäten.
--> Ein klassicher 3 OP Instrumentenverstärker ist bei Unkennnis der
tatsächlichen Innenbeschaltung eines Sensors immer noch das Maß aller
Dinge.
OPV.NichtInvertierend.png
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