Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Minusschaltend auf plusschaltend wandeln


von Günter (Gast)


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Hallo,

ich habe folgendes Problem. Ein Soundkarte stellt an einem Ausgang ein 
Analogsignal (0-5V) zur Verfügung, dieses Signal möchte ich an einem 
Display als Eingangssignal nutzen.
Der Ausgang am Soundmodul ist blöderweise minusschaltend, ich brauche 
aber am Display 0-5V. Mit einem Lüfter funktioniert das sehr gut, da ich 
den Pluspol und den Minuspol anschließen kann (der Pluspol wird direkt 
an die Spannungsquelle angeschlossen, die Masse wird vom Soundmodul 
geschaltet). Über das Soundmodul wird die Drehzahl geregelt.
Der IO-Pin am Display benötigt aber eine Spannung (0-5V), um einen 
Zeiger bewegen zu können.
Lässt sich so etwas mit einem Optokoppler lösen und wie muss der 
verdrahtet werden (Z.B. 6V und geschaltete Masse als Eingang vom 
Soundmodul und 5V und Masse am Ausgang zum Display)?
Gibt es eine alternative, bessere Lösung?

Vielen Dank für Eure Hilfe
Günter

von wackelkontakt (Gast)


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Hääääää????????

von Nick S. (c0re)


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Transistoren?

von Sascha_ (Gast)


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wackelkontakt schrieb:
> Hääääää????????

Ich stimme da uneingeschränkt zu.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Ok, das ist vermutlich kein digitales Display, sondern irgendein 
LED-Balken oder ähnliches, das eine Spannung anzeigt.
Die Soundkarte macht vermutlich mit einem open-collector-Ausgang nach 
GND eine variable Spannung, die Last ist zwischen dem Ausgang und Plus 
(+5V) angeschlossen. Da sollte vielleicht noch ein Tiefpass, zumindest 
ein Kondensator dran sein, sonst kommt das Display durcheinander. Der 
Lüfter an der Stelle ist schon von selbst ein Tiefpass.

Die normale Schaltung dazu ist ein invertierender Operationsverstärker 
mit (-1)-facher Verstärkung und rail-to-rail, damit auch die 0 und 5V 
noch invertiert werden.
TS912 fällt mir da als klassischer Typ ein, es gibt natürlich noch viele 
andere.

: Bearbeitet durch User
von Günter (Gast)


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Hallo Christoph,

das Display ist ein µOLED-96G2 von 4D Systems. Ich stelle mit dem 
Display ein klassisches Zeigerinstrument (Drehzahlmesser) nach. Das 
Display hat 2 IOs, einer davon IO1 kann als A/D Converter 8/10 bits 
programmiert/genutzt werden. Je nach Eingangsspannung zeigt der 
Drehzahlmesser einen entsprechenden Wert an.
Wenn ich Deine Ausführungen richtig verstanden und das Datenblatt 
richtig interpretiert habe, muss ich wie folgt verdrahten:

Ausgang vom Soundmodul (Masse geschaltet) an Pin 2 (inverting Input 1)
Pluspol vom Soundmodul an Pin 3 (non-inverting Input 1)
Leitung zum Dilsplay IO1 an Pin 1 (Output 1)
Pluspol vom Soundmodul an Pin 8 (VCC+)
Masse vom Soundmodul (=Masse Display) an Pin 4 (VCC-)

Stimmt das so? Wo muss der Kondensator ran?

Viele Grüße
Günter

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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https://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Invertierender_Verst.C3.A4rker
Da müssen schon noch vier Widerstände dazukommen. Zwei gleich grosse vom 
Ausgang zum invertierenden Eingang und von dort zum Ausgang der 
Soundkarte, so ist es hier gezeichnet. Da aber nur eine einfache 
Betriebsspannung 0/+5V vorhanden ist, muss der nichtinvertierende 
Eingang auf die halbe Betriebsspannung gelegt werden, also nochmal zwei 
identische Widerstände.

Der Kondensator könnte zum Beispiel parallel zur Rückführung 
Ausgang/inv. Eingang liegen.
Werte z.B. 4* 100 kOhm und 100 nF
Die Betriebsspannungsanschlüsse stimmen so.

von Günter Lenz (Gast)


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Günter schrieb:
>Der Ausgang am Soundmodul ist blöderweise minusschaltend,

Ich verstehe nicht was du meinst?
Die Soundkarten meiner Computer liefern mir
eine NF-Wechselspannung. Wenn man davon Gleichspannung
haben möchte, muß man Gleichrichten.

von Mani W. (e-doc)


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Günter schrieb:
> Der Ausgang am Soundmodul ist blöderweise minusschaltend, ich brauche
> aber am Display 0-5V. Mit einem Lüfter funktioniert das sehr gut, da ich
> den Pluspol und den Minuspol anschließen kann (der Pluspol wird direkt
> an die Spannungsquelle angeschlossen, die Masse wird vom Soundmodul
> geschaltet). Über das Soundmodul wird die Drehzahl geregelt.

Da kann man ja an diesen Ausgang ein Miniaturrelais schalten, das dann
weitere Optionen übernimmt, oder?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Erst mal der Link zum Display
http://www.4dsystems.com.au/product/uOLED_96_G2/
da steckt doch einiges mehr drin, aber irgendwie wird sich schon die 
Analogspannung am AD-Wandler auf das Display ausgeben lassen. Zum 
verwendeten Controller ist hier nichts gesagt, man muss es mit einer 
herstellereigenen IDE programmieren.

Statt des Operationsverstärkers könnt man natürlich auch die ganze 
Displayelektronik über ein DC/DC-Wandlermodul versorgen. Dessen Minuspol 
wird mit dem Soundkartenausgang verbunden, der AD-Eingang mit den +5V 
der Soundkarte. Die Betriebsspannung des Moduls schwimmt dann sozusagen 
mit der Messspannung auf und ab. Das geht aber nur, wenn das Display 
nirgends mit seinem Gehäuse verbunden ist.

DC/DC-Wandler z.B: bei Reichelt:
SIM1-0505 SIL4 :: DC/DC-Wandler, SIL 4, 1 W, in 5 V/out 5 V 3,20 €
SIM5-0505S :: DC/DC-Wandler, DIL 24, 3 W, in 5 V/out 5 V 10,40 €
je nachdem, wieviel Strom das Display braucht.

Und zu den anderen Mitlesern, es ist anscheinend an der Soundkarte ein 
PWM- oder DA-Wandler-Ausgang z.B. zur Lüftersteuerung vorhanden, es geht 
nicht um den Niederfrequenzausgang.

: Bearbeitet durch User
von Günter G. (gg4)


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Hallo Christoph,

vielen Dank schon mal für die ersten Tipps. Hier noch der Link zu dem 
verwendeten Soundmodul
http://www.beier-electronic.de/modellbau/produkte/usm-rc-2/usm-rc-2.php
Das Modul hat 12 Ausgänge für den Anschluss von LEDs, Lampen, Relais, 
Lüfter, etc. Einen davon verwende ich für einen Lüfter, einen weiteren 
für das Display. Der Pluspol zu den Verbrauchern kann unabhängig vom 
Soundmodul sein. Ich verwende im Modell eine einheitliche 
Spannungsquelle (22,2V Lipo), die Verbraucher haben jeweils ein BEC 
vorgeschaltet Empfänger 5V, Soundmodul 6V, Display 5V.

Kann ich den DC/DC Wandler auch wie folgt anschließen?
-V Input (DC/DC Verstärker) an Soundmodulausgang
+V Input (DC/DC Verstärker) an 5V (z.B. Display)
+V Output (DC/DC Verstärker) an IO1 am Display
-V Ouutput (DC/DC Verstärker) an Masse Display

Viele Grüße
Günter

von Thomas E. (picalic)


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Günter schrieb:
> Ein Soundkarte stellt an einem Ausgang ein
> Analogsignal (0-5V) zur Verfügung

Ich sehe in der Beschreibung des Moduls keinen Ausgang, der eine solche 
"analoge" Spannung zur Verfügung stellt. Wenn das Display-Modul einen 
AD-Wandler-Eingang hat, der zur Darstellung eines Wertes als Balken, 
Zeiger o.ä. genutzt werden soll, muss das PWM-Signal am Ausgang des 
Soundmoduls erstmal in eine analoge, per A/D-Wandler messbare Spannung 
umgewandelt werden. Mit den o.g. DC-DC Wandlern kommt man da sicher 
nicht weiter!

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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http://www.beier-electronic.de/modellbau/service/Soundmodul_USM-RC-2.pdf
Da steht es ja in der Bedienungsanleitung, S. 41:
"Alle Ausgänge sind minusschaltend und schalten somit den Minuspol an 
die
angeschlossene Last (z.B. LED, Lampe, Relais, usw.). Der Pluspol der 
Spannung wird daher, direkt an die Last angeschlossen.
Die Helligkeit (PWM-Ansteuerung) jedes einzelnen Ausgangs, kann über den 
Sound-Teacher in 2% Schritten, zwischen 2% - 100% eingestellt werden."

Also wie vermutet ein PWM-Ausgang mit open collector Schalttransistor.

Ein DC/DC-Wandler kann nur die Spannung wandeln, für die er ausgelegt 
ist, keinesfalls ab Null Volt. Dafür gibt es noch Isolationsverstärker, 
aber die sind relativ teuer. ISO 124 P von Reichelt 17,20 € und eher für 
höhere Spannungen bis +/-15V
http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=iso124&fileType=pdf

Die Schaltung mit DC/DC-Wandler ist eigentlich Murks. Der TS912 wäre 
mein sinnvollster Vorschlag, kostet bei Reichelt nur 0,85€, oder unter 
Conrad Nr. 151759 1,29€

Zur Unterdrückung der PWM-Frequenz sollte noch mindestens ein 
RC-Tiefpass davor, oder wie gesagt in die Rückkopplung.

von Günter G. (gg4)


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Danke Christoph,

ich werde das mal versuchen. Den TS912 habe ich schon bestellt.

Viele Grüße
Günter

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