Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Idealer Logarithmierer gesucht!?


von hans (Gast)


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Guten Tag,

ich habe einen NTC, dessen Widerstandsverlauf stark exponentiell ist. Um 
das Ganze zu linearisieren, habe ich folgenden Link im Internet 
gefunden:
https://de.wikibooks.org/wiki/Linearisierung_von_resistiven_Sensoren/_Heissleiter

Ich habe die Schaltung im LTspice mit realen Bauteilen simuliert und 
extrem genaue Werte (+/- 2mV) erreicht. Dass dies in der Realität nicht 
so toll aussehen würde habe ich mir schon gedacht. Trotzdem war ich von 
dem Ergebnis (negativ) überrascht.

Bereits die Spannung hinter dem Logarithmierer hat große Abweichungen 
zur Linearität und der Simulation. Ich habe versucht, mittels 
Parallelwiderstand einen besseren Verlauf hinzubasteln, das ist mir aber 
nur bedingt gelungen.

Im Endeffekt habe ich nun Abweichungen von bis zu 45mV (fast 5°C) drin 
und bekomme trotz austesten mehrerer Möglichkeiten kein besseres 
Resultat.

Nun die Frage: nach dem Logarithmierer mit Temp. Kompensation findet ja 
keine Linearisierung mehr statt, sondern nur noch Anpassung von Steigung 
und Offset. Ist das Ausgangsverhalten des Logarithmierers, sprich die 
Linearität des Signals, sehr stark vom OPV abhängig? Würde man mit 
anderen OPV'S (z.B. LM318 von der Internetseite) bessere Ergebnisse 
erzielen?
Ich verwende einen LM324 und als Diode 1N4148.


Im Anhang befinden sich die Ausgansspannung des Logarithmierers als Plot 
(x-Achse Temperatur in °C , y-Achse Spannung in mV) sowie die aktuelle, 
komplette Schaltung.

Schonmal vielen Dank für die Hilfe!

Gruß,
Hans

: Verschoben durch Moderator
von karadur (Gast)


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Hallo

diskret wird das nix.

Schau dir mal z.B. den hier an: AD8305

von hans (Gast)


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karadur schrieb:
> Hallo
>
> diskret wird das nix.
>
> Schau dir mal z.B. den hier an: AD8305

Nur zum Verständnis. Sind Analogschaltungen nicht kontinuierlich?

von Der Andere (Gast)


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hans schrieb:
> Nur zum Verständnis. Sind Analogschaltungen nicht kontinuierlich?

Zum Verständnis: diskret und digital sind zwei unterschiedliche Dinge.

von hans (Gast)


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Der Andere schrieb:
> hans schrieb:
>> Nur zum Verständnis. Sind Analogschaltungen nicht kontinuierlich?
>
> Zum Verständnis: diskret und digital sind zwei unterschiedliche Dinge.

Okay, dann bitte mal diskret in diesem Zusammenhang erklären. Zu jedem 
Zeitpunkt kann doch ein Spannungswert ermittelt werden, d.h. 
kontinuierlich. Wo ist mein Denkfehler?

von Der Andere (Gast)


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Siehe
https://de.wikipedia.org/wiki/Schaltungstechnik
Kapitel Einteilung nach Verbindungstechnik.

Diskerter Aufbau heisst es werden einzelne Bauelemente statt eines 
integrierten Schaltkreises benutzt.

von hans (Gast)


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Dankeschön :)

Allerdings übersteigt der fertige IC etwas mein Preislimit.

Gibt es evtl. noch andere Ideen, es wenigstens zu verbessern? Perfekt 
muss es ja nicht sein!

von Georg (Gast)


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hans schrieb:
> Bereits die Spannung hinter dem Logarithmierer hat große Abweichungen
> zur Linearität und der Simulation.

Wenn das nicht reicht: mit ADC einlesen, im µController Logarithmus 
ausrechnen, per DAC ausgeben.

Georg

von Der Andere (Gast)


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Was machst du mit dem Ergebnis? Wenn du es in einen µC einliest, dann 
linearisiere dort den Messwert mit einer Tabelle von Stützstellen und 
Geraden dazwischen.

von Hp M. (nachtmix)


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hans schrieb:
> Gibt es evtl. noch andere Ideen, es wenigstens zu verbessern?

Nimm einen PTC z.B. KTY...
Deren Widerstandsverlauf ist von Haus aus einigermassen linear.

von Klaus R. (klara)


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Hp M. schrieb:
> Nimm einen PTC z.B. KTY...
> Deren Widerstandsverlauf ist von Haus aus einigermassen linear.

Oder einen PT1000. Dafür gibt es eine Schaltung mit einem OP und ein 
paar eng tolerierte (bezahlbare) Widerstände die den Verlauf schon 
ziemlich linear machen.
MaWin hatte mal eine Schaltung präsentiert. Es gibt aber auch genügend 
andere Quellen.
mfg klaus

von Carl D. (jcw2)


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D1 ist der eigentliche Logarithmierer (eigentlich ist sie ein 
Exponentierer, aber liegt im Gegenkopplungsweig des OpAmp). Eine 
Diodenkennlinie ist aber stark Temperaturabhängig, was D2 ausgleichen 
soll. Dazu braucht beide identische Temperatur. Z.B. In einen Gehäuse, 
als Doppeldiode.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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hans schrieb:
> Ich habe die Schaltung im LTspice mit realen Bauteilen simuliert

Wow. 3 Fehler in einem Halbsatz.

hans schrieb:
> Gibt es evtl. noch andere Ideen, es wenigstens zu verbessern? Perfekt
> muss es ja nicht sein!

Du hast den Betreff falsch gewählt. Es gibt keine idealen Schaltungen. 
Simulationen weichen von der Realität ab.

Schreibe das 100 Mal auf. Dann komm wieder und frage nach der Lösung 
deines Problems. Tip: wenn das Wort "ideal" in deiner Frage vorkommt: 
gehe zurück zum Start. Gehe nicht über Los.

von hans (Gast)


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Axel S. schrieb:
> hans schrieb:
>> Ich habe die Schaltung im LTspice mit realen Bauteilen simuliert
>
> Wow. 3 Fehler in einem Halbsatz.
>
> hans schrieb:
>> Gibt es evtl. noch andere Ideen, es wenigstens zu verbessern? Perfekt
>> muss es ja nicht sein!
>
> Du hast den Betreff falsch gewählt. Es gibt keine idealen Schaltungen.
> Simulationen weichen von der Realität ab.
>
> Schreibe das 100 Mal auf. Dann komm wieder und frage nach der Lösung
> deines Problems. Tip: wenn das Wort "ideal" in deiner Frage vorkommt:
> gehe zurück zum Start. Gehe nicht über Los.

Vielen Dank für diesen geist- und sinnlosen Kommentar! Wäre die 
Leseschwäche nicht schon so weit fortgeschritten, hättest du auch 
gesehen, dass ich später in dem Beitrag die erwähnt habe, wie ich eine 
"perfekte" Lösung selber ausschließe. Mit ein bisschen Verständnis für 
stilistische Mittel hätte man dann auch im Titel den Anhang erkannt, der 
eher auf Unsicherheit hindeutet. Aber gut, Textanalyse- und verständnis 
ist eben nicht jedermanns Sache.

von Petra (Gast)


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Hp M. schrieb:
> Nimm einen PTC z.B. KTY...
> Deren Widerstandsverlauf ist von Haus aus einigermassen linear.

Bedenke der Sensor ist stark stromabhängig. Für stabile Messwerte 
brauchst Du eine gute Konstantstromquelle.
Da iat ein PT100/1000 viel einfacher zu beschalten. Den Sensor gibt es 
auch in verschiedenen Genauigkeits/Preisklassen.
Alternativ gibt es auch Thermoelemte, die eine kleine Spannung ausgeben. 
Ist aber auch nicht ganz trivial eine gute Messschaltung zu bauen

von Der Andere (Gast)


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Sind wir jetzt im Germanistikforum?

Egal, ich habe auch nicht genau rausgekriegt WAS du eigentlich gemacht 
hast.
Mit realen Bauteilen simuliert ist in etwa so sinnvoll wie "Nachts ist 
kälter als draussen".

Ich habe dann einfach angenommen du willst sagen, du hast es 
ausprobiert, sprich real aufgebaut.
Das du diskret aufgebaut genaue und stabile Werte bekommst, kannst du 
ziemlich vergessen. Wie man einfacher und besser temperatur messen kann 
wurde gesagt.

p.s. Hattest du nicht vor kurzem schon mal einen Thread über 
Logarithmierer wegen NTC und Messung mit analogem Instrument?

von hans (Gast)


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Carl D. schrieb:
> D1 ist der eigentliche Logarithmierer (eigentlich ist sie ein
> Exponentierer, aber liegt im Gegenkopplungsweig des OpAmp). Eine
> Diodenkennlinie ist aber stark Temperaturabhängig, was D2 ausgleichen
> soll. Dazu braucht beide identische Temperatur. Z.B. In einen Gehäuse,
> als Doppeldiode.

Die Dioden befinden sich außerhalb des zu messenden Bereiches auf einer 
Platine. Da sich die Umgebungstemperatur recht homogen verteilen sollte, 
gibt es hier hoffentlich/vermutlich keine Probleme. Aber guter Hinweis, 
danke :)

Der Andere schrieb:
> Was machst du mit dem Ergebnis? Wenn du es in einen µC einliest,
> dann
> linearisiere dort den Messwert mit einer Tabelle von Stützstellen und
> Geraden dazwischen.

Die Spannung wird von einem Messgerät eingelesen und anschließend die 
äquivalente Temperatur angezeigt. Eigentlich wollte ich das Ganze mit 
einem Controller lösen, dann fiel mir die Internetseite aber in die Hand 
und ich fand es recht spannend, den Versuch damit zu wagen. Das war mir 
natürlich, klar, dass es nicht so genau wie mit einem Controller werden 
würde. Die Ergebnisse dort sahen für mich zufriedenstellend aus.

Grüße,
Hans

von hans (Gast)


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Der Andere schrieb:

> Das du diskret aufgebaut genaue und stabile Werte bekommst, kannst du
> ziemlich vergessen. Wie man einfacher und besser temperatur messen kann
> wurde gesagt.
>
> p.s. Hattest du nicht vor kurzem schon mal einen Thread über
> Logarithmierer wegen NTC und Messung mit analogem Instrument?

Ich werde es mal mit dem fertigen log. Verstärker probieren. Dazu noch 
eine Verständnisfrage. Im Datenblatt steht eine mögliche Abweichung von 
+/-1db. Heißt der auftretende Fehler kann bis zu 12% betragen 
(10^(1/20)=1,122)?

Und ja, nur mittlerweile habe ich das ganze auf einer Platine 
zusammengelötet, weshalb ich dachte, ein neuer Thread wäre vielleicht 
besser. Zumal es da noch mehr um die Theorie ging.

von dolf (Gast)


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hans schrieb:
> Da sich die Umgebungstemperatur recht homogen verteilen sollte,
> gibt es hier hoffentlich/vermutlich keine Probleme.

hast du das erwürfelt oder gar im kaffeesatz gelesen?!?
vergiss es.
nimm für die dioden ein einchip transisitor array und sorge dafür das 
dieses ne  konstante temperatur hat.-->beheizen durch nicht verwendete 
transen in array.
ein einfacher p regler reicht.
ach ja achte auf den substratanschluss.
ideal sind array´s mit eigenem substratanschluss.
bei anderen ist der mit nem emmitter eines der transen verbunden.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Beitrag "Re: Genauen Logarithmierer aufbauen"
ein gut erhältliches IC. Es kommt noch drauf an, ob pos. oder neg. 
Eingangsspannungen vorliegen, dafür wurden unterschiedliche ICs 
angeboten.
Der Logarithmus für negative Zahlen ist eigentlich nicht definiert.

http://category.alldatasheet.com/index.jsp?sSearchword=LOGARITHMIC

Es gibt die log. Detektoren für Hochfrequenz AD8307 und ähnliche, dann 
die DC-Logarithmierer wie sie hier gesucht sind mit pos. oder neg. 
Eingang und schließlich symmetrisch zu Null begrenzende Verstärker, wie 
der TDA8780M von NXP

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