mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik INA111 als Verstärker für Solarzelle?


Autor: Hauke Radtki (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich hab ein Problem, ich bastle gerade eine kleine Wetterstation, und
möchte auch die Helligkeit auslesen.
Weil Fotowiederstände einfach viel zu ungenau sind, hab ich mir gedacht
nehm ich doch einfach so eine kleine Solarzelle.
Dann habe ich nachgemessen, die Solarzelle die ich da habe spuckt bis
maximal 0,5V aus.
Da das besonders im relativ dunklen bereich einfach nicht gut genug
aufgelöst ist für einen normalen ADC vom AVR hab ich gedacht man müsste
das signal einfach nur verstärken.
Soweit so gut, nur wie stelle ich das am besten an?
Nach ein paar Minuten suchen im Internet bin ich auf den INA111
gestoßen.
Klingt ja eigentlich ganz nett, nahezu unendlicher eingangswiederstand
usw usw. Aber nun die Frage: ist das Ding geeignet? oder sollte man
doch besser etwas anderes verwenden?

Soll ich den AVR seine 2,5V referenzspannung selbst erzeugen lassen
oder soll ich doch 5V benutzen (wegen Genauigkeit?)

Im Anhang ist das Datenblatt zum INA111

Vielen Dank :)

Autor: crazy horse (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
betreibe die Solarzelle im Kurzschluss, der Strom gibt dir einen guten
Wert für die Beleuchtungsstärke. Die Spannung, insbesondere die
Leerlaufspannung, sagt so gut wie nichts aus.
Also einfache OP-Schaltung, Strom/Spannungswandler.

Autor: Profi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ein INA ist dafür viel zu schade, ein einfacher OpAmp mit
RailToRail-EINgängen (!) oder ein Wald-und-Wiesen OpAmp mit
symmetrischer Versorgung tut's auch.

Autor: Hauke Radtki (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Da ich mich noch nie bis jetzt mit OpAmps rumgeschlagen hab werd ich mal
Google bemühen. Danke!

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Such mal nach Transimpedanzverstärker

Autor: Hauke Radtki (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jo das ist ja wohl simpel THX :)
NUR ... welchen OpAmp soll ich nehmen ?
Hab mal bei Reichelt durchgeschaut aber da gibts ja so verdammt viele
... auf was soll ich achten? bzw was ist wichtig?

Autor: Stefan Kleinwort (_sk_)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Warum OP-Amp nehmen? Der mega hat doch einen differentiellen AD-Eingang
mit Gain-Einstellung. Im Manual steht was von 8-Bit-Genauigkeit bei
Verstärkung=10.

Gruß, Stefan

Autor: crazy horse (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
es geht um den Kurzschlussbetrieb und den dabei fliessenden Strom. Weiss
nicht, was du dabei mit Differenzeingang willst? Ok, man könnte
nahezu-Kurzschluss nehmen und dann die Spannung messen. Vielleicht in
einem Arbeitspunkt mit max. 100mV Zellenspannung bei 1000W/m².
Die bessere Lösung ist auf jeden Fall mit OP.

Autor: Hauke Radtki (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja ich denke auch, dass sich der Kurzschlussstrom besser eignet als die
Spannung. Doch welchen OpAmp soll ich nehmen? Was ist da das Standard
Teil? Ich habe leider garkeine Ahnung von den Teilen bzw worauf ich
achten muss bei der Auswahl.

Autor: Hauke Radtki (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Um das ganze vielleicht etwas genauer zu definieren:
Die Solarzelle bringt als Kurzschlussstrom bis zu 200mA (unter einer
Halogen Schreibtischlampe) diese Sollten dann in 5V gewandelt werden
(ich denke dass beim Betrieb der station niemals soviel licht auf die
zelle fallen wird, dass sie 200mA liefert)

Wie muss ich nun den Widerstand dimensionieren und welchen opamp soll
ich nehmen? Und was auch sehr wichtig ist: Welche versorgungsspannung?
in meiner schalung habe ich immoment nur +5V. So wie ich das verstanden
habe benötige ich jetzt noch -5V oder?
Oder sollte ich als referezsspannung für den µC dann lieber 2,5V
nehmen,  weil ja am ausgang des OpAmps nicht die Versorgungsspannung
anliegen kann sondern immer nur etwas weniger? Und dann die OpAmp
schaltung so dimensionieren, dass sie maximal 2.5V ausspuckt?

Fragen über Fragen :P

Autor: Hauke Radtki (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
WIeso gibts hier keine edit funktion? -.-
Nunja meinen Berechnungen nach benötige ich einen 12,5kOhm Wiederstand
stimmt das?

Die Formel war Ua=R1*(-Ie) Die frage ist nur warum -Ie ? Benötige ich
einen negativen stromfluss für eine positive Ausgangsspannung?

Bild befindet sich im Anhang

Autor: Hauke Radtki (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hat niemand ne Ahnung?
Wäre nett, wenn mir jemand etwas bei der auwahl helfen könnte.

Danke

Autor: crazy horse (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
jo, du brauchst einen neg. Strom im Eingang.
Funktionsweise der Schaltung:
+Eingang liegt auf Masse, OP versucht so auszusteuern, dass auch der
-Eingang auf Massepotential kommt. Dazu benötigt es einen positiven
Strom vom Ausgang zum virtuellen Massepunkt (-Eingang). Der Strom muss
für diese Bedingung betragsmässig gleich sein -> für 5V
Ausgangsspannuung bei -200mA Eingangsstrom benötigst du einen
Widerstand 5V/0,2A=12,5R.
Und jetzt kommt ein Problem: 200mA liefert dir keiner der üblichen OPs.
Dafür benötigst du schon einen Leistungs-OP oder einen "normalen" OP
mit diskreter Endstufe.
Was hast du denn so als Betriebsspannung zur Verfügung?

Autor: amoc (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi!

Ist die Zelle auf deine angegebenen 200mA limitiert? Ein Halogenlicht
als Maximum für die Beleuchtungsstärke zu nehmen, ist ein subjektiver
Trugschluß! Das Tageslicht ist bei weitem intensiver. Und du willst
deine Wetterstation doch nicht in-door verwenden ;)

Habe zB mit einem Luxmeter 2cm unter einer Neonröhre 6000 Lux gemessen,
an einem Sommertag im Freien um 12:00 Uhr mittags 120000 Lux!! In
normalen Arbeitsräumen herrschen ca. 600 Lux auf Schreibtischhöhe.

Autor: Hauke Radtki (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die 200mA waren so ca 2 cm von der Lampe entfernt gemessen.

Nunja die Solarzelle leistet wohl zu viel oder?
Sollte ich eher versuchen eine einfache aus einem alten Taschenrechner
oder sowas zu besorgen? oder meint ihr es hat doch mehr Sinn die die
ich jetzt habe zu verwenden?

Versorgungsspannung habe ich immoment nur +5V in der Schaltung.

Autor: crazy horse (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
jo, da solltest du die kleinere nehmen.
Mit den 5V wirst du auch ein Problemchen bekommen.
Nimm auf jeden Fall einen rail-to-rail OP

Autor: Hauke Radtki (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was ist das problem an 5V? wollen OpAmps mehr haben? in den meisten
datenblättern steht was von 2,5V min. Oder meinst du, dass ich n
problem dass ich noch -5V brauche?

Autor: Sven (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn Du dicht an der Zelle mißt und der AD-Wandler einen hohen
Eingangswiderstand hat, geht es auch anders:

+5V-+
   _|_
   / \  Zelle in Sperrrichtung
    |
    +-ADC
    |
   | |  R = Umess / Iphoto
   | |  event noch C parallel (kein Elko)
    |
GND-+-AGND

Ist nicht so "sauber" wie die OPV-Lösung, aber die Messspannung ist
proportional zum Photostrom. Ach ja, und die Zelle muss natürlich die
max 5V Sperrspannung abkönnen.

Deine Spannungsquelle muss den geforderten Zellenstrom liefern können
und der Widerstand entsprechend belastbar sein (bei den 200mA).
Deswegen lieber eine Photodiode nehmen. Messung bei Mondlich ist dann
aber nicht möglich, wegen des nicht zu vernachlässigenden
Eingangsstromes in den ADC (den der OPV auch hat, wenn er falsch
ausgewählt wird).

Eine Messbereichumschaltung kannst Du einfach durch Zuschalten von
weiteren Widerständen mit Reed-Relais erreichen (auch bei der
OPV-Version).

Sven

Autor: Stefan Kleinwort (_sk_)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> es geht um den Kurzschlussbetrieb und den dabei fliessenden Strom.

Sorry, das mit dem Strommessen hatte ich überlesen. Ich ging von 0,5V
Spannung aus dem ersten Post aus.

Viele Grüße, Stefan

Autor: Hauke Radtki (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Könnte man nicht einfach einen Widerstand reinhauen? Dann wäre der Strom
nicht so groß, oder ist dann der fließende Strom nicht mehr so
aussagekräftig?

Autor: Sven (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>>>>Könnte man nicht einfach einen Widerstand reinhauen?

Es wurde schon mehrmals erwähnt:

>>Deswegen lieber eine Photodiode nehmen.

Weil:

- bessere Linearität des Stromes zum Lichteinfall
- weniger Dunkelstrom
- bessere thermische Stabilität (die Quantenausbeute ist auch
temperaturabhängig)
- bessere spektrale Empfindlichkeit (die Solarzelle "sieht vor allem
im "roten" gut, eine angepasste Photodiode entspricht in etwa der
Augenempfindlichkeit)

Photodioden sind nunmal zum "Lichtmessen" gemacht, Solarzellen für
Spannungserzeugung optimiert.

Schau Dir mal die BPW21 an, gibts bei ELV sogar kalibriert (nicht
zuviel erwarten, es wird ein Zettel mit einer zweistelligen Zahl
mitgeliefert). Außerdem gibt's bei ELV eine Bauanleitung zum Bau eines
Lichtmessgerätes ("Luxmetervorsatz für Multimeter"), an der man sich
orientieren kann.

Wenn Du es nur grob willst, ist ein Photowiderstand immer noch besser
als eine Solarzelle. Widerstandswert ist logarithmisch in Abhängigkeit
vom Lichteinfall, daher wird ein großer Messbereich ohne Umschalten
abgedeckt, aber ist auch temperaturabhängig und altert stärker als die
Photodiode. Achso, Solarzellen altern übrigens auch.

Jetzt solltest Du über ausreichend Infos verfügen, um sagen zu können:
Nagut, nehm ich halt eine Photodiode... ;-)

Sven

Autor: Hauke Radtki (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stimmt da hast du recht:P das reicht an information.

Ich habe hier nur noch eine alte Conrad wetterstation in der auch eine
Solarzelle verwendet wurde, deswegen habe ich mir nicht so sehr viele
Gedanken gemacht eine photodiode zu verwenden.

Nur gibt es da ein Datenblatt zu?

Vielen Dank erst mal :)

Autor: AR. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.