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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Thermoelementverstärker / Aussgangsspannung soll 1V bis 5V sein


Autor: Andreas (Gast)
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Hallo,

Ich habe ein Problem.
Und zwar soll (siehe Datei Thermoelementverstäker) an Vout eine Spannung 
von 1V-5V anliegen.

Ein Ausschnitt mit Versorgung zum testen ist in der Datei Draft1.

Laut Aussage müss hier noch (In Datei Draft1) R1 und R6 bzw. (in datei 
Thermoelementverstäker) R6 und R17 richtig bestimmt werden.

V1 ist von 0V bis 400V(°C) einstellbar, für B2 (Messstelle)
V2 ist von 0V bis 50V(°C) einstellbar, für B1 (Vergleichsstelle/Klemme)

B3 ist ein KTY10

Die Widerstände dürfen nicht zu klein werden da sonst der Strom zu groß 
wird.

Ich komme hier einfach nicht mehr weiter und hoffe auf Hilfe von euch!

Ich bitte darum bei Lösungsvorschlägen auch den Lösungsweg zu 
beschreiben damit ich es verstehen kann.

Vielen Dank schon im vorraus.

Mit freundlichen Grüßen,
Andi

: Verschoben durch Admin
Autor: Peter R. (Gast)
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Was für ein dumms Format ist asc? Das kann nicht Jeder öffnen.

Für Thermoelemente muss man Verstärker mit geringem Offset und geringem 
Temperaturbeiwert des Offsets verwenden (im Bereich von µV-Spannungen). 
Schau Dir da im Datenblatt eines OP07 die betreffenden Werte an und 
vergleiche sie mit denen eines TL 072 oder LM358 . Füher hat man sogar 
Chopper-OPamps verwendet, die noch geringere Drift und noch geringeren 
Offset haben als der OP07.

KTY10 weist darauf hin, dass es sich hier nicht nur um einen Verstärker 
für Thermoelemente alleine handelt sondern dass die Schaltung auch eine 
"aktive Vergleichsstelle" hat, damit man die absolute Temperatur ablesen 
kann und nicht nur die Differenz zur Raumtemperatur.

Autor: G. H. (schufti)
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oh, schön ...

das klingt nach 4..20mA Schnittstelle an 250Ohm Reglereingang.

Da finden sich sicher noch X Applikationen dafür in alten Datenbüchern, 
gerade für Thermoelementsensoren, möglicherweise sogar mit aktiver 
Temperaturkompensation für den Anschlußblock.

Autor: Andreas (Gast)
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Ich lade hier dann nochmal das ganze als Bilder hoch.
Die asc datei ist eine LTSpice datei.

Autor: Andreas (Gast)
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Entschuldigung hier die Bilder!

Autor: Christian Müller (Firma: magnetmotor.ch) (chregu) Benutzerseite
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Peter R. schrieb:
> Was für ein dumms Format ist asc? Das kann nicht Jeder öffnen.

ASCII kann jetzt also bitte JEDER öffnen! Naja, der Inhalt sagt einem 
halt nicht soviel, wenn man kein LTSpice hat... :-))

Gruss Chregu

Autor: MaWin (Gast)
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Andreas schrieb:
> Laut Aussage müss hier noch (In Datei Draft1) R1 und R6 bzw. (in datei
> Thermoelementverstäker) R6 und R17 richtig bestimmt werden.

Hmm, R1 und R6 heissen im anderen R17 und R5. Abgesehen davon, dass die 
Schaltung gigantisch viel zu viele Bauteile enthält, das heht auch mit 
20% davon, sind R1 und R6 für die Umsetzung des Messwerts in 4-20mA 
zuständig.

Wahrscheinlich soll der Messbereich von 0 GradC = 4mA bis 400 GradC = 
20mA gehen.
Man müsste die Spannung am Ausgang von U7 bei diesen Temperaturen 
wissen, da habe ich zumindest bei 400 keine List das nachzurechnen, bei 
0 ist sie 0.

Da allerdings R17 an V+ geht, ist das ganze Messergebnis so ungenau wie 
die Versorgungsspannung aus dem LM317. Da lohnt die Mühe des Ausrechnens 
nicht, die Messgenauigkeit der Schaltung ist eh unter aller Sau. Dazu 
kommt noch ein Fehler je nach Stromverstärkung des 2N2907, bei 100 also 
1%.

Autor: Andreas (Gast)
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MaWin schrieb:
> Andreas schrieb:
>> Laut Aussage müss hier noch (In Datei Draft1) R1 und R6 bzw. (in datei
>> Thermoelementverstäker) R6 und R17 richtig bestimmt werden.
>
> Hmm, R1 und R6 heissen im anderen R17 und R5. Abgesehen davon, dass die
> Schaltung gigantisch viel zu viele Bauteile enthält, das heht auch mit
> 20% davon, sind R1 und R6 für die Umsetzung des Messwerts in 4-20mA
> zuständig.
>
Leider ist die Aufgabenstellung so das die Schtlung so benutzt werden 
muss.

> Wahrscheinlich soll der Messbereich von 0 GradC = 4mA bis 400 GradC =
> 20mA gehen.

> Man müsste die Spannung am Ausgang von U7 bei diesen Temperaturen
> wissen, da habe ich zumindest bei 400 keine List das nachzurechnen, bei
> 0 ist sie 0.

Die Spannung am Ausgang von U7 ist immer, egal wie die Mess bzw 
Klemmentemoeratur eingestellt wird 0V bis 1V im bereich vom 0V bis 400V

> Da allerdings R17 an V+ geht, ist das ganze Messergebnis so ungenau wie
> die Versorgungsspannung aus dem LM317.

Der Prof meinte das muss so (V+ an R17)!?

 Da lohnt die Mühe des Ausrechnens
> nicht, die Messgenauigkeit der Schaltung ist eh unter aller Sau. Dazu
> kommt noch ein Fehler je nach Stromverstärkung des 2N2907, bei 100 also
> 1%.

Autor: MaWin (Gast)
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Also 400 GradC macht 1.0064V an U7, aber Betriebsspannung vom LT317A nur 
4.48V ? Da ist doch was faul, ein LT1014 ist doch erst ab 5V 
spezifiziert.
R5 wäre also für eine Differenz von 16mA bei 1.0064V zuständig, macht 
63Ohm, R17 für 4mA bei 2.24V, macht 560R. 4-20mA an Rmess sind aber 
bloss 0.4 bis 2V, nicht 1 bis 5 (bezogen auf V-). 5V schafft der LT1014 
bei 4.48V Betriebsspannung sowieso nicht. Es sieht schwer danach aus, 
als ob jemand in völliger Unkenntnis elektronischer Grundlagen an einen 
steinzeitalten 4-20mA Schaltplan einfach U2 drangetackert hat.

Autor: THOR (Gast)
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Peter R. schrieb:
> Was für ein dumms Format ist asc? Das kann nicht Jeder öffnen.

LTSpice kann man sich kostenlos runterladen und auf Linux per WINE 
installieren. Ergo: Doch, das kann jeder öffnen und zwar völlig 
kostenlos.

Autor: Andreas (Gast)
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MaWin schrieb:
> Also 400 GradC macht 1.0064V an U7, aber Betriebsspannung vom
> LT317A nur
> 4.48V ? Da ist doch was faul, ein LT1014 ist doch erst ab 5V
> spezifiziert.
> R5 wäre also für eine Differenz von 16mA bei 1.0064V zuständig, macht
> 63Ohm, R17 für 4mA bei 2.24V, macht 560R. 4-20mA an Rmess sind aber
> bloss 0.4 bis 2V, nicht 1 bis 5 (bezogen auf V-). 5V schafft der LT1014
> bei 4.48V Betriebsspannung sowieso nicht. Es sieht schwer danach aus,
> als ob jemand in völliger Unkenntnis elektronischer Grundlagen an einen
> steinzeitalten 4-20mA Schaltplan einfach U2 drangetackert hat.

Was wäre dann hier der Lösungs-(-ansazt)(-weg)?

Das ganze ist für eine Hausarbeit, ich weiß die soll ich selber machen 
aber bis hier hin ist es selbst gemacht, ja meine Kenntnisse sind 
schwach.
Allerdings hängt sehr viel dran das ich dies hinbekomme.

Und wie gesagt ich möchte nicht nur die Lösung haben sondern auch eine 
kurze Erklärung, denn verstehen möchte ich das ganze schon aber ich will 
es auch fertig bekommen.

Ich dachte mir wenn noch jemand helfen kann dann seid ihr das!

Gruß

Autor: MaWin (Gast)
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Andreas schrieb:
> Was wäre dann hier der Lösungs-(-ansazt)(-weg)?

Grundlagen der Elektronik lernen, z.B. dass ein OpAmp keine grössere 
Spannung am Ausgang erzeugen kann als seine Versorgungsspannung beträgt, 
sondern im Gegenteil meist etwas weniger, im Datenbkatt zu finden unter 
output boltage range je nach Belastung oder so.

> Das ganze ist für eine Hausarbeit, ich weiß die soll ich selber machen
> aber bis hier hin ist es selbst gemacht, ja meine Kenntnisse sind
> schwach.
> Allerdings hängt sehr viel dran das ich dies hinbekomme.

Na dann lern mal, ohm'sches Gesetz ist eigentlich alles was hier nötig 
ist, Strom (4-20mA) durch 100 Ohm, und Spannung (0-1V) durch welchen 
Widerstand ergibt Strom (soll 0-16mA + 4mA).

Dass funktionierende lineare Verstärker beim OpAmp immer eine 
Eingangsspannungsdifferenz von 0V erreichen wollen, solltest du auch 
schon mal gehört haben.

Also sind wirklich nur die allereinfachsten Grundlagen für diese simple 
Aufgabe nötig.

Autor: Andreas (Gast)
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Es tut mit leid ich kapier es einfach nicht .....

Ich hab es mir aufgezeichnet aber mit der Rechnung da steh ich auf dem 
Schlauch.

Ich benötige am Ausgang auch einen anderen OPV richtig?

MaWin schrieb:
> Andreas schrieb:
>> Was wäre dann hier der Lösungs-(-ansazt)(-weg)?
>
> Grundlagen der Elektronik lernen, z.B. dass ein OpAmp keine grössere
> Spannung am Ausgang erzeugen kann als seine Versorgungsspannung beträgt,
> sondern im Gegenteil meist etwas weniger, im Datenbkatt zu finden unter
> output boltage range je nach Belastung oder so.

Die Versorgung an V+ ist doch 5.25V

>
>> Das ganze ist für eine Hausarbeit, ich weiß die soll ich selber machen
>> aber bis hier hin ist es selbst gemacht, ja meine Kenntnisse sind
>> schwach.
>> Allerdings hängt sehr viel dran das ich dies hinbekomme.
>
> Na dann lern mal, ohm'sches Gesetz ist eigentlich alles was hier nötig
> ist, Strom (4-20mA) durch 100 Ohm, und Spannung (0-1V) durch welchen
> Widerstand ergibt Strom (soll 0-16mA + 4mA).
>
Die Rechnung versteh ich einfach nicht.
Ich hab es mir aufgezeichnet aber ich bin zu blöd anscheinend.

> Dass funktionierende lineare Verstärker beim OpAmp immer eine
> Eingangsspannungsdifferenz von 0V erreichen wollen, solltest du auch
> schon mal gehört haben.
>
Damit gegenkopplung vorliegt?

> Also sind wirklich nur die allereinfachsten Grundlagen für diese simple
> Aufgabe nötig.

Das mag sein aber ich sehe es einfach nicht

Autor: MaWin (Gast)
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Andreas schrieb:
> Ich benötige am Ausgang auch einen anderen OPV richtig?

Nein.
Der Ausgang kann einfach keine Soannung über 3V (relativ zu V-) 
erzeugen.
Ich dachte, die Schaltung ist von deinem Professor vorgegeben.

Andreas schrieb:
> Die Versorgung an V+ ist doch 5.25V

Ich rechne am LT317A 1.25/6.3*(6.3+16.3) und bekam 4.48 raus. Und dann 
wird noch eine virtuelle Masse eingeführt, also effektiv V+ nur +2.24V 
und V- nur -2.24V in Bezug zu GND.

Andreas schrieb:
> Die Rechnung versteh ich einfach nicht.

Welchen Widerstand man braucht, damit bei 1.0064V 16mA fliessen bzw. bei 
2.24V die 4mA ? Schulphysik.

Oder verstehst du nicht, warum der -Eingang des OpAmps U1 immer auf 
angenehm zu rechnenden 0V liegt ? Da hättest du in der Vorlesung mal 
zuhören sollen.

Autor: Andreas (Gast)
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MaWin schrieb:
> Andreas schrieb:
>> Ich benötige am Ausgang auch einen anderen OPV richtig?
>
> Nein.
> Der Ausgang kann einfach keine Soannung über 3V (relativ zu V-)
> erzeugen.
> Ich dachte, die Schaltung ist von deinem Professor vorgegeben.
>
Vorgegeben war das Bild mit dem Namen (Schaltung)

> Andreas schrieb:
>> Die Versorgung an V+ ist doch 5.25V
>
> Ich rechne am LT317A 1.25/6.3*(6.3+16.3) und bekam 4.48 raus. Und dann
> wird noch eine virtuelle Masse eingeführt, also effektiv V+ nur +2.24V
> und V- nur -2.24V in Bezug zu GND.

Das ist an V+ gemessen
>

Autor: Andreas (Gast)
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Also die Widerstände habe ich mal bestimmt.

Für R17 = V+/4mA => R17 = 1312.5 Ohm

Für R5 = 1.0064V/16mA => R5 = 62.9 Ohm

Autor: MaWin (Gast)
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Andreas schrieb:
> Vorgegeben war das Bild mit dem Namen (Schaltung)

Die Schaltung taugt wenigstens, aber der OpAmp LM324 ist untauglich und 
führt zu 20 GradC Messfehler. Immerhin 10V Spannungsversorgung, also +5V 
und -5V zur virtuellen Masse.

Und du hast aus der Aufgabe, aus dem 0-1V Ausgang (in Bezug zu GND) 
einen 1-5V Ausgang (in Bezug zu V- weil von GND keine +5V möglich sind) 
zu machen, so einen Verhau drangestrickt ?

Da wäre doch bloss ein OpAmp nötig gewesen.
 V+ (5V)
  |
 R2
  |
--(--|+\
  |  |  >--+--
  +--|-/   |
  |        |
  +---R3---+
  |
 R1
  |
 V-(-5V)

Autor: MaWin (Gast)
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Andreas schrieb:
> Also die Widerstände habe ich mal bestimmt.
>
> Für R17 = V+/4mA => R17 = 1312.5 Ohm

Nö.

Macht dir das keine Gedanken, dass ich einen anderen Wert raushabe ?

Autor: Andreas (Gast)
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MaWin schrieb:
> Andreas schrieb:
>> Also die Widerstände habe ich mal bestimmt.
>>
>> Für R17 = V+/4mA => R17 = 1312.5 Ohm
>
> Nö.
>
> Macht dir das keine Gedanken, dass ich einen anderen Wert raushabe ?

Ja aber du hast doch mit 2,24V gerechnet für V+ und an V+ sind doch laut 
auswertung 5.25V? Wo ist mein Fehler?

-> Wenn ich deine 560 Ohm einsetze ist der Strom dort aber knapp 9,4mA 
und es sollen ja 4mA sein ?! Wenn ich 4mA als Vorgabe hab und V+ 5.25V 
sind dann ist R17 doch mein Wert

Autor: Michael Bertrandt (laberkopp)
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Andreas schrieb:
> Wo ist mein Fehler?

Tja, 5.25V in Bezug auf was ? Und nach welchem Schaltplan, dem vom Prof 
oder LTSpice.

Autor: Andreas (Gast)
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Michael B. schrieb:
> Andreas schrieb:
 Und nach welchem Schaltplan, dem vom Prof
> oder LTSpice.

Naja nach dem Schaltplan weil da soll ja bei Vout 1V - 5V sein.

Autor: G. H. (schufti)
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Also ich lese aus dem "Prof"Bild eine Versorgung von 10V mit virtueller 
Masse (+/- 5V) und eine Ausgangsspannung von 0-1V.
0-5V gegen virtuelle masse wird da eng ...

: Bearbeitet durch User
Autor: Andreas (Gast)
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MaWin schrieb:
> Andreas schrieb:
>> Vorgegeben war das Bild mit dem Namen (Schaltung)
>
> Die Schaltung taugt wenigstens, aber der OpAmp LM324 ist untauglich und
> führt zu 20 GradC Messfehler. Immerhin 10V Spannungsversorgung, also +5V
> und -5V zur virtuellen Masse.
>
> Und du hast aus der Aufgabe, aus dem 0-1V Ausgang (in Bezug zu GND)
> einen 1-5V Ausgang (in Bezug zu V- weil von GND keine +5V möglich sind)
> zu machen, so einen Verhau drangestrickt ?
>
> Da wäre doch bloss ein OpAmp nötig gewesen. V+ (5V)
>   |
>  R2
>   |
> --(--|+\
>   |  |  >--+--
>   +--|-/   |
>   |        |
>   +---R3---+
>   |
>  R1
>   |
>  V-(-5V)

Ja da hast du vollkommen recht aber er meinte zu mir nur so wäre es ein 
richtiger Ausgang so wie es der Anwender im "Produkt" vorfindet.

Das hatte er mir aufgezeichnet (siehe Bild)

Autor: Andreas (Gast)
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Vielen Dank schon einmal für die Hilfen!

Kann mir sonst noch jemand zum ursprünglichen Schaltplan weiterhelfen 
das ich diesen richtig dimensioniert bekomme?

Gruß Andi

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