Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Suche passenen OPAMP


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von Paule (Gast)


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Hi nach dem ich jetzt 2 Tagen mich mit den suchen nach ein passenen 
OPAMP beschäftigt habe und nicht wirklich fündig geworden bin, wollte 
ich es mal hier Probieren.

Ich suche ein OPAMP zu Spannungsdifferenzmessung der Einzelenzellen 
eines s4 Lipos Spannung der einzelnen Zellen beträgt 3-4.2V und soll 
über den ADC 8Bit eines XMega16 ausgewertet werden. Zur Genauigkeit die 
Messspannung kann ruhig +/- 50mV abweichen von der Reelenspannung. Eine 
Verstärkung wird nicht benötigt da die URef des ADC mit 5V gespeißt 
wird.

MfG

Paule

von Paule (Gast)


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Ach das ganze am besten nicht in SMD Form

von Planlos (Gast)


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Paule schrieb:
> URef des ADC mit 5V gespeißt
> wird

Lm7805? Damit ist due Präzision eh im Eimer. Lass den OpAmp weg und nimm 
passive Spannungsteiler.

von Martin S. (sirnails)


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Interne Referenz ist doof. Die Driftet ohne ende. Spendier dem ganzen 
eine externe Referent. Alles andere wäre sonst geraten.

von Paule (Gast)


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Also die Ref sind externe 5V.

Hatte an INA117 gedacht eigentlich perfekt zum auswerten der Zellen, nur 
der Preis mit 7 Euro das stück ist schon häftig.

von Paule (Gast)


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schön wäre was ähnliches muss auch nicht ganz so genau sein. wie gesagt 
mit +/- 50mV könnte ich leben. Da es wirklich nur zu Überwachung dient 
und beim unterschreiten von 3.2V einfach abschalten soll, somit sind 
noch locker 200mV luft.

von Planlos (Gast)


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Paule schrieb:
> externe 5V

Netzteil oder gesonderte Referenz?

Lm358 reicht vmtl. für deine Anwendung.

Oder, wie gesagt, spannungsteiler.

von Martin S. (sirnails)


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Paule schrieb:
> Also die Ref sind externe 5V.

Gut, dann ist das schonmal richtiger als mit der Internen. Woher kommen 
die 5V

> Hatte an INA117 gedacht eigentlich perfekt zum auswerten der Zellen, nur
> der Preis mit 7 Euro das stück ist schon häftig.

Das hängt natürlich von Deiner Referenz ab. Wenn Du jetzt einen 7805 
oder vgl. als Versorgungsspannungs verwendest, dann braucht es keinen 
INA117, dann reicht ein µA741.

von Paule (Gast)


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Die Referenzspannungsquelle ist ein REF02 CP

von Der Andere (Gast)


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Die Vorgeschichte zu diesem Thread dürfte das hier sein:
Beitrag "Widerstandstoleranz bei OPAMP Subtrahierer"

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Paule schrieb:
> den ADC 8Bit eines XMega16 ausgewertet werden. Zur Genauigkeit die
> Messspannung kann ruhig +/- 50mV abweichen von der Reelenspannung. Eine
> Verstärkung wird nicht benötigt da die URef des ADC mit 5V gespeißt
> wird.

Da läuft irgendwas durcheinander. Ein XMega arbeitet normalerweise nicht 
mit 5V, sondern höchstens mit 3,6V und hat auch 12-bit A/D Wandler. Was 
für einen MC benutzt du?

von Paule (Gast)


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Atmega mein fehler. Also Atmega16.

Der Andere schrieb:
> Die Vorgeschichte zu diesem Thread dürfte das hier sein:
> Beitrag "Widerstandstoleranz bei OPAMP Subtrahierer"

Richtig das war die Vorgeschichte dazu.

von Planlos (Gast)


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Geheimtipp: So ein uC kann komplexe Rechenoperationen ausführen, z.B. 
eine Subtraktion!

Ja: Du kannst zwei Werte messen, und voneinander abziehen! in Software! 
WOW!

Also: Lass den ganzen Op-Amp teil weg, miss die Einzelspannungen per 
stinknormalem Spannungsteiler, und rechne dir die 
Einzellzellenspannungen selber aus.

Mit 4S-Lipo / 10 Bit kommst du mit der Auflösung bei der "obersten" 
Zelle sogar auch noch unter deine 50mV.

von Paule (Gast)


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Zieht der Spannungsteiler nicht permanent Strom?

von Paule (Gast)


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Hab ich dann nicht wieder das Widerstandsproblem?

von Ernst G. Meint (Gast)


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Wie wäre es mit einem Abgleich der Schaltung (mit Widerständen) über die 
Software?

Das ist doch schöne an einem µC...

von Paule (Gast)


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stimmt schon in welchen Bereich sollten die Widerstände liegen um noch 
vernünftig messen zu können, aber nicht Zuviel Strom zuziehen.

von Martin S. (sirnails)


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Paule schrieb:
> Zieht der Spannungsteiler nicht permanent Strom?

Ja sicher.

Problematisch ist hier der leakage current. Im atmega16 ist der mit 1µA 
angegeben, die Impedanz des AD-Wandlers selbst mit 100 Megaohm.

Prinzipiell kann man die Werte aber so nicht glauben, weil wichtige 
Kenndaten im Datenblatt fehlen.

Wenn Du also mit 100kOhm im Teiler arbeitest, sollte das noch im grünen 
Bereich sein. Dann fallen am Teiler 250µW ab. Das sollte der Akku 
überleben.

von Philipp (Gast)


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https://de.wikipedia.org/wiki/Instrumentenverst%C3%A4rker

OPAMP = CA3140
Rgain = offen
R = 0R
R2,R3 = 100K

Ausgang = Differenzspannung
Eingang im Megaohm Bereich.

von Philipp (Gast)


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CA3140 : Eingangsimpedanz 1.5TOhm !!!

von Thomas (Gast)


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Wie wäre es mit einem LM324? Recht günstiger Quad-OpAmp, der bis 32V VCC 
verträgt.

von Paule (Gast)


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Thomas schrieb:
> Wie wäre es mit einem LM324? Recht günstiger Quad-OpAmp, der bis 32V VCC
> verträgt.

der LM324 müsste ich ja als Subtrahierer Schalten wobei dann die 
Messspannung stark von der Genauigkeit der WiDerstände abhängt.


Die Schaltung von Phillip hatte ich auch schon auf den Schirm.

von Paule (Gast)


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Ach Thomas meinst du den LM324 nach der Instrumentenverstärkerschaltung 
?

von Thomas (Gast)


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Paule schrieb:
> Ach Thomas meinst du den LM324 nach der Instrumentenverstärkerschaltung
> ?

Ja, zum Beispiel. ;-)
Im Datenblatt ist auch ein einfacherer Differenzverstärker mit 2 statt 3 
OpAmps beschrieben. Da käme man mit 2 ICs für ein 4S Akku aus.

von Paule (Gast)


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Thomas schrieb:
> Im Datenblatt ist auch ein einfacherer Differenzverstärker mit 2 statt 3
> OpAmps beschrieben. Da käme man mit 2 ICs für ein 4S Akku aus.

das hab ich wohl überlesen, wenn ich die Schaltung mit 3 IC in LT 
Simuliere bekomme ich immer Werte mit extremer Abweichung raus.

von Paule (Gast)


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Die Verstärkung von 1+(R4/R3) bekommt man nicht weg oder komm in der 
Simulation so nur auf 1+1/3 bei 4.2V etwas über 6V was für den ADC etwas 
zuhoch ist.

von Thomas (Gast)


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Könnte man nicht zwei Spannungsfolger für die hohe Eingangsimpedanz und 
einen einfachen Differenzverstärker (1 Opamp) nehmen? Dann hätte man die 
Verstärkung von 1. Keine Ahnung, ob damit die gewünschte Genauigkeit 
erreichbar ist.

von ichbin (Gast)


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Hallo

Nur mal einen, vielleicht etwas laienhaften Gedanken. Daher bitte nicht 
gleich hauen:
Wenn der MC über einen AD-Wandler verfügt und ggf mehrere Ausgänge hat 
könnte man doch auch per Analogschalter die verschiedenen 
Batterieabgänge kontaktieren, die einzelnen Spannungen messen und 
nacheinander die Differenzen die den Zellenspannungen entsprechen 
berechnen.

ichbin

von Blackbird (Gast)


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Etwa so?

Blackbird

von Paule (Gast)


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Hab mal etwas weiter gegooglet und bin hier drauf gestoßen:

http://elektroniktutor.de/analogverstaerker/instrum.html

Was wäre den mit der 1. linken Schaltung das müsste doch auch mit den 
lm324 gehen?

Oder eben wenn ich es richtig verstanden hab beim Instrumenten 
Verstärker den Rg Anschluss kurzschließen das wäre eine Verstärkung von 
1 oder seh ich das falsch?

von Christian L. (cyan)


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Eine andere Möglichkeit wäre z.B. noch mit Hilfe eines Switched Cap 
Wandlers eine Wandlung durchzuführen, wie im DB des LTC1043 in Figure 1 
beschrieben.

Ich glaube aber, du solltest besser nach fertigen Lösungen suchen. Das 
Thema mehrere Zellen zu überwachen ist doch heutzutage ein 
Standardproblem. Da gibt es sicher auch was fertiges.

von Blackbird (Gast)


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Statt LT1014 geht auch TL084/TL064. LM324 - naja, probieren.

Blackbird

von Christian L. (cyan)


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Was für ein unübersichtliches Bauteilgrab. U2 ist zudem völlig 
überflüssig.

@TO: Woraus soll den die Schaltung gespeist werden? Soll die Versorgung 
aus den Akkus kommen oder aus einer separaten Versorgung?

von Blackbird (Gast)


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Das ist nur die Umsetzung der Idee(n) mit den diskreten 
Instrumentenverstärkern.

Kein Bauvorschlag.

Nur zum Vergleich.

U2 wäre bei einer Realisierung mit 2 Vierfach-OPV "übrig". ;)

Blackbird

von Paule (Gast)


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Christian L. schrieb:
> @TO: Woraus soll den die Schaltung gespeist werden? Soll die Versorgung
> aus den Akkus kommen oder aus einer separaten Versorgung

Die Schaltung wird von den Akkus betrieben.

Blackbird

Die Idee sieht recht gut aus werd mal schauen, ob sich die gut umsetzten 
lässt.

von Paule (Gast)


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Blackbird schrieb:
> geht auch TL084/TL064. LM324 - naja, probieren.

Welchen der beiden TL würdest den eher nehmen.

von Blackbird (Gast)


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Wenn Du es nachbauen willst: Ist (fast) egal, welcher OPV.

Die OPVs sollen einen kleinen Offset haben, ihre Versorgungsspannung 
sollte größer als die maximale Akkuspannung (Output-Swing 
berücksichtigen) sein und geringen Stromverbrauch sollten sie auch noch 
haben.
Rail-to-Rail In/OUT muss nicht sein. Die Gleichtaktunterdrückung und die 
Common-Mode-Input voltage range sollte auch von ca. 2,5V (Akku leer) bis 
zur max. Akkuspannung reichen (bei einer höheren Betriebsspannung).

Also suche Dir einen OPV aus.

Die negative Versorgungsspannung kann auch 0 sein.

Die Widerstände sind notfalls abzugleichen.

Der Aufwand ist gering, mit einer Lochrasterplatte hast Du das in einer 
Stunde aufgebaut und kannst testen.

Erfüllt es nicht Deine Anforderungen, oder ist es nicht temperaturstabil 
genug, kannst Du Dir immer noch andere Lösungen anschauen.

Blackbird

von Ernst G. Meint (Gast)


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Paule schrieb:
> Die Schaltung wird von den Akkus betrieben.

Dann nimm doch die Widerstände!
Was ist das denn für ein Gedanke? Meinst Du ernsthaft der OPamp Aufbau 
braucht weniger Leistung als einfach Spannungsteiler?

von Blackbird (Gast)


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4S-LiPo: die "obere" Zelle hat eine Spannung von ca. 12,8V - 16,8V.
ATMega16 hat einen 10Bit-ADC. Damit ist die kleinste Stufe 16800mV / 
1024 = ca. 16mV.
Sollte ausreichen um die Ladeschlusserkennung / Überspannungserkennung 
zu ermöglichen.


Jetzt sollten aber genug Varianten angegeben sein.


Man muss es eben nur mal rechnen und / oder ausprobieren. Reden, 
schreiben, spekulieren, dauernachfragen, ... da entsteht nix, man lernt 
nix und ...



Blackbird

von Chris F. (chfreund) Benutzerseite


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Hochohmiger Spannungsteiler und eine gute Referenzspannung.
Wozu ein Verstärker? Der ADC puffert den Eingang selber und ist extrem 
hochohmig.

von Christian L. (cyan)


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Chris F. schrieb:
> Der ADC puffert den Eingang selber und ist extrem
> hochohmig.

Wobei man hier noch ergänzen sollte, dass man dem Eingang noch einen 
kleinen Kondensator im unteren nF Bereich spendieren sollte. Der Eingang 
mag zwar hochohmig sein, wenn aber gesampled wird, dann fließt 
kurzfristig ein höherer Strom, welcher zu Fehlern bei der Messung führen 
kann.

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