Ein linearer Hallsensor hat einen "ratiometrischen" Ausgang bezogen auf die Versorgungsspannung, d.h. bei 5 V und keinem Feld gibt er 2,5 V aus. Der Ausgang ist nicht symmetrisch, er kann keinen Strom "sinken". Ich möchte das Magnetfeld mithilfe von 2 LEDs anzeigen, dabei aber möglichst eine entsprechend lineare Helligkeit proportional zur Feldstärke. Nun ist auch die Helligkeit einer LED wohl auch nicht linear mit ihrem Strom, aber weiteren Aufwand möchte ich nicht treiben. Ein OPV als Spannungsfolger würde das Problem des asymmetrischen Sensorausgangs lösen, dann könnte ich über einen Vorwiderstand die LEDs antiparallel an eine 2,5 V Quelle hängen. Es will mir aber nicht gelingen, den Gegenkopplungswiderstand in den Strompfad der LED einzubringen, um einen proportionalen Strom zu erhalten. Es wäre auch OK, mehrere OPVs zu nutzen, also einen für negatives Feld und Ausgang 0...2,5 V und respektive 2,5...5,0 V Als Spannungs-Strom-Wandler mit LED im Lastpfad verhält es sich aber offenbar nichtlinear.
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Hall.png
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So in der Art, falls ich das Problem richtig verstanden habe. Geht auch mit einem Hallelement, dann muss aber ein verstärkungsbestimmender Widerstand hinzu.
Hi und dank, es geht mir eigentlich nur um den rechten Teil ab U2, allerdings mit zwei LEDs. Von Sensorausgang 2,5 V bis 5 V soll ein proportionaler Stom duch die eine LED fließen, aus der Luft gegriffen 0..10 mA. Von 0 V bis 2,5 V entsprechend durch die andere. Ist in deiner Schaltung der Transistor zwingend erforderlich, oder kann man die LED direkt mit dem OPV "treiben"? Dann kann man evtl. einen Subtrahierer für den 2,5... Zweig nutzen und der 0..2,5 Zweig muss invertiert werden, bevor das Signal an den U-I Wandler gehen kann. Aber es geht bestimmt noch cleverererer..?
So?
1 | 5V |
2 | | |
3 | 10k |
4 | | TS912 |
5 | +----|+\ Hall --|+\ |
6 | | | >--+ | >--+ |
7 | | +-|-/ +--100R--+--|-/ | |
8 | | | | | LED | |
9 | 10k +-------+ +---|<|--+ |
10 | | +---|>|--+ |
11 | GND |
Das sieht einleuchtend aus, aber in dieser (Java-)Simulation funktioniert es nicht ganz - die Ausgangsspannung und der Strom laufen in die Begrenzung: http://falstad.com/circuit/#%24+1+5.0E-6+7.943983955226134+50+5.0+50%0Aa+512+432+592+432+0+5.0+0.0+1000000.0%0Ag+480+496+480+512+0%0AR+480+400+480+368+0+0+40.0+5.0+0.0+0.0+0.5%0Ar+480+400+480+448+0+10000.0%0Ar+480+448+480+496+0+10000.0%0A162+736+512+688+512+1+2.1024259+1.0+0.0+0.0%0A162+688+544+736+544+1+2.1024259+0.0+1.0+0.0%0Ar+640+432+592+432+0+100.0%0Aa+704+448+784+448+0+5.0+0.0+1000000.0%0AR+704+464+672+464+0+1+40.0+1.0+2.5+0.0+0.5%0Aw+784+448+784+512+0%0Aw+784+512+736+512+0%0Aw+736+512+736+544+0%0Aw+688+544+688+512+0%0Aw+704+432+640+432+0%0Aw+640+432+640+512+0%0Aw+640+512+688+512+0%0Aw+592+432+592+384+0%0Aw+592+384+512+384+0%0Aw+512+384+512+416+0%0Aw+512+448+480+448+0%0Ao+11+64+0+35+8.749002899132048+0.04374501449566024+0+-1%0Ao+9+64+0+35+9.353610478917778+9.765625E-55+0+-1%0A Mag am OPV-Modell liegen, ich werd's heute abend mal aufbauen. Um die LED Ströme anzupassen braucht es einen weiteren Widerstand und zwei Dioden anstelle des 100 Ohm, richtig?
Magneto schrieb: > Nun ist auch die Helligkeit einer LED wohl auch nicht linear mit ihrem > Strom, aber weiteren Aufwand möchte ich nicht treiben. Doch, die /Helligkeit der LED/ ist durchaus proportional zum Strom. Aber die Empfindlichkeit des Auges ist nicht linear zur Helligkeit... Magneto schrieb: > Um die LED Ströme anzupassen braucht es einen weiteren Widerstand und > zwei Dioden anstelle des 100 Ohm, richtig? Die zwei Dioden hast du doch schon... Ich würde es so probieren:
1 | 5V |
2 | | |
3 | 10k |
4 | | TS912 |
5 | +----|+\ Hall - -|+\ |
6 | | | >--+ | >--+ |
7 | | +-|-/ +------+------|-/ | |
8 | | | | | LED | |
9 | 10k +-------+ +--R1---|<|--+ |
10 | | +--R2---|>|--+ |
11 | GND |
Lothar Miller schrieb: > Die zwei Dioden hast du doch schon... > Ich würde es so probieren: Das war mir bewusst, aber ich habe offenbar zu Recht angenommen, dass der Widerstand dort seinen berechtigten Platz hat.. Wenn ich das im oben gelinkten Simulator umsetze, gibt es entsprechend ein Rechteck.. Der Strom ergibt dann ja keine Differenz mehr zwischen Soll (+) und ist (Vcc/2 +/- I_R). Die LEDs dort hinzusetzen hat bei mir aber auch nicht funktioniert, denn sie müssen zwischen Ausgang und - sitzen.
Lothar Miller schrieb: > Ich würde es so probieren: Nein, die 100 Ohm waren schon richtig und nötig, machen 10mA pro LED bei Vollaussteuerung des Hallsensors. Etwas kritisch kann die 5V Versorgung werden, es bleiben nur 1.5V für die LED bei vollem Strom, das ist selbst für gute alte Rote zu wenig, 2.2V sollten es schon sein. Also muss man den OpAmp mit +10V/-5V versorgen, oder
1 | +5V |
2 | | |
3 | 10k |
4 | TS912 | |
5 | Hall --|+\ +-----|-\ |
6 | | >--+ | | >--+ |
7 | +-|-/ +--100R--(--+--|+/ | |
8 | | | | | LED | |
9 | +-------+ 10k +---|<|--+ |
10 | | +---|>|--+ |
11 | GND |
MaWin schrieb: > oder Jaa, das geht auch mit dem Java-Simulator. Aber meine Idee mit den antiparallelen Dioden für unterschiedliche LED-Ströme scheitert an ihren Vorwärtsspannungen:
1 | +--100R--|>|-+ |
2 | | | |
3 | +--100R--|<|-+ |
Strom fließt erst, wenn die Differenzspannung 0.7 V oder so ergibt. Leider fällt mir nicht so richtig ein, wie man das kompensieren könnte... die 2,5 V Vergleichsspannung am nichtinvertierenden Eingang müssten wahrscheinlich entsprechend umgeschaltet werden. Also ein 3. OPV als Komparator mit +/- 0.7 V Ausgang zu den 2.5 V vom Spannungsteiler addieren?
Es kommt immer drauf an, mit welchen Ansprüchen man ins Rennen geht und was es kosten darf. Billiger geht fast immer. Beispiel Transistor: Der Transistor kann selbstverständlich entfallen, dann wird die Verlustleistung halt im Op umgesetzt, dadurch erwärmt er sich und Teile der Umgebung, in Folge davon driftete der Konstantstrom ein bisschen. Kann man alles abschätzen. Oder 10 Cent opfern und Ruhe haben...
Magneto schrieb: > Ich möchte das Magnetfeld mithilfe von 2 LEDs anzeigen, dabei aber > möglichst eine entsprechend lineare Helligkeit proportional zur > Feldstärke. Das ist so oder so utopisch. Die Helligkeit einer Led ist zwar in erster Näherung linear zum Strom aber: Dein Auge hat eine Blende (die Iris) die du nicht bewusst beeinflussen kannst, und die je nach Helligkeit weniger Licht in das Auge lässt. Die Empfindlichkeit der Rezeptoren ist auch alles andere als linear, und ändert sich auch noch je nach Gesamthelligkeit. Grob kann man sagen die visuelle Wahrnehmung der Helligkeit ist logarithmisch, absolute Helligkeit kann man praktisch gar nicht erfassen, nur vergleichende. Insofern wird deine Anzeige nur ein sehr grobes Schätzeisen werden.
Hallo, es redet ja keiner vom Auge :-) Oder verhalten sich normale Kameras auch logarithmisch um den Seheindruck vom Auge nachzubilden? Aber: es ist nur ein Experiment, kein Messgerät. Im schlechtesten Fall lassen sich damit Magnetpole unterscheiden, falls kein Nadelkompass zur Hand ist.. Trotzdem möchte ich die Ströme der LEDs unterschiedlich einstellen können - falls da noch jemand Rat weiß - ich würde mich freuen, etwas dazulernen zu können.
Magneto schrieb: > Trotzdem möchte ich die Ströme der LEDs unterschiedlich einstellen > können LED Statt --|>|-- baut man eben LED +----|>|---+ --+ +-- +--|>|--R--+ 1N4148 und leitet den überschüssigen Strom um die LED drumrum, R einstellbar.
> Trotzdem möchte ich die Ströme der LEDs unterschiedlich einstellen können
Ich könnte mir noch sowas vorstellen:1 | +5V |
2 | | |
3 | V=> |
4 | - |
5 | TS912 | |
6 | Hall --|+\ 150R |
7 | | >--. | |
8 | .-|-/ | | |
9 | '-------o----o |
10 | | |
11 | | |
12 | 220R |
13 | | |
14 | V=> |
15 | - |
16 | | |
17 | --- |
Evtl. müssen abhängig von der LED-Farbe (Uf) noch weitere Dioden in Reihe zu den LEDs geschaltet werden. Ist zwar unglaubliches Gebastel, könnte aber funktionieren... ;-)
MaWin schrieb: > oder Ich hab das mal aufgebaut, aber es ist verrückt - es verhält sich genau umgekehrt: je näher der Magnet, desto weniger Licht. Aber da schwingt auch was am OPV, ich werd's erst am Wochenende weiter untersuchen können. Danke soweit für die Inspiration!
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21 KB
Magneto schrieb: > Jaa, das geht auch mit dem Java-Simulator. Falsch! Magneto schrieb: > es verhält sich genau > umgekehrt Es war ein falscher Fehler: die Eingänge des OPV mit den LEDs müssen getauscht werden. In der Simulation habe ich es übersehen, der Aufbau hatte den Fehler dann drin. So geht's: http://falstad.com/circuit/#%24+1+5.0E-6+7.943983955226134+50+5.0+50%0Aa+80+144+160+144+0+5.0+0.0+1000000.0%0Ag+240+160+240+176+0%0AR+240+64+240+32+0+0+40.0+5.0+0.0+0.0+0.5%0Ar+240+64+240+112+0+10000.0%0Ar+240+112+240+160+0+10000.0%0A162+464+192+416+192+1+2.1024259+1.0+0.0+0.0%0A162+416+224+464+224+1+2.1024259+0.0+1.0+0.0%0Ar+352+144+304+144+0+100.0%0AR+80+160+32+160+0+1+40.0+1.0+2.5+0.0+0.5%0Aw+464+128+464+192+0%0Aw+464+192+464+224+0%0Aw+416+224+384+224+0%0Aw+384+144+352+144+0%0Aw+384+144+384+192+0%0Aw+384+192+416+192+0%0Aw+160+144+160+96+0%0Aw+160+96+80+96+0%0Aw+80+96+80+128+0%0Aw+384+112+240+112+0%0Aa+384+128+464+128+1+5.0+0.0+1000000.0%0Aw+304+144+160+144+0%0Aw+384+192+384+224+0%0Ao+8+64+0+35+4.676805239458889+9.765625E-55+0+-1%0Ao+6+64+0+35+2.3384026197294445+0.005846006549323612+0+-1%0Ao+5+64+0+35+2.3384026197294445+0.011692013098647223+0+-1%0A Ich habe es dann mit einem LM358 aufgebaut, der schwingt nicht. Ich versuche mich mal an einer Erklärung, bitte korrigiert mich ggf.: Der Spannungsfolger "puffert" das Sensorsignal und kann im Gegensatz zum Sensor auch Strom "sinken". Der 100 Ohm Widerstand bestimmt den Strom aus der Sensorspannung gegen 1/2 Vcc: der Ausgang des 2. OPs hält seinen invertierenden Eingang nämlich immer dort - per Gegenkopplung über die LEDs, deren Flussspannungen dadurch kompensiert werden. Gar nicht so kompliziert, aber man muss erstmal drauf kommen! Ich habe offenbar ähnliche LEDs erwischt, die auf mich ähnlich hell wirken, daher gibt es vorerst keine Stromkompensation. Danke für die Hilfe!
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