Announcement: there is an English version of this forum on Hallo. Eine Frage zur Rauschfilterung mit dem Instrumentationsverstärker. Der Instrumentationsverstärker ist durch seine hohe Gleichtaktunterdrückung bekannt. Filtert der Instrumentationsverstärker auch das (thermische) Rauschen heraus? Angenommen, ich greife mit dem Instrumentationsverstärker zwei Spannungen an Messplatten ab, wird das (thermische) Rauschen in den Messplatten durch den Instrumentationsverstärker ebenfalls reduziert/gefiltert (neben den Gleichtaktstörungen)? Grüße euch Rolf
Nur, wenn das Rauschen Gleichtakt hat. Wenn die Messpannung selbst verrauscht ist und man Sie dann Gegentakt-Verstärkt, wird das Rauschen mitverstärkt. Wenn man nen Sensor hat und ein langes Kabel und dann den Instrv. dann wird alles unterdrückt, was kapazitiv oder induktiv auf das Kabel einkoppelt. Wenn der Sensor aber verrauschte Betriebsspannung hat, schlägt die höchstwahrscheinlich voll durch.
Danke. Bei den erwähnten Messplatten handelt es sich genau genommen um die Messsektoren einer Feldmühle. Wieso verwenden dann die meisten einen Instrumentationsverstärker als erste Eingangsstufe? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > [...] Wieso verwenden dann die meisten einen > Instrumentationsverstärker als erste Eingangsstufe? Gerade wegen der hohen Gleichtaktunterdrückung und dem geringen Offset.
Klar. Aber wie beseitigen sie dann das thermische Rauschen auf den Messplatten und den Messwiderständen? Gruß Rolf
Oder irre ich mich, wenn ich behaupte, dass Kupferplatten stark thermisch rauschen? Gruß Rolf
Beim Thermischen Rauschen muss man unterscheiden zwischen Spannungsrauschen und Stromrauschen. Große Widerstände haben viel Spannungsrauschen aber wenig Stromrauschen. Die Kupferplatte selber wird kaum zum Rausche beitragen. Die wesentlichere Rauschquelle ist eher das Stromrauschen aus dem Widerständen um den DC Pegel festzulegen und der Verstärker selber. Die meisten Instrumentenverstärker sind eher nicht so gut als Eingangsstufe für einen Feldmühle geeignet. Die passende Wahl wären eher eine JFET basierte Eingangsstufen. Instrumentenverstärker sind dagegen meist BJT und ggf. CMOS mit AZ-Technik basiert. Gefiltert wird das Signal bei der Feldmühle in der Regel durch die phasenrichtige Gleichrichtung.
Lurchi schrieb: > Die meisten Instrumentenverstärker sind eher nicht so gut als > Eingangsstufe für einen Feldmühle geeignet. Die passende Wahl wären eher > eine JFET basierte Eingangsstufen. Instrumentenverstärker sind dagegen > meist BJT und ggf. CMOS mit AZ-Technik basiert. Danke Lurchi. Achso ist das, ok. Das heißt, die Rauschquellen wie beispielsweise die Messwiderstände, an denen Messspannungen erzeugt werden, werden durch den Lock-In-Verstärker herausgefiltert? Warum verwenden dann fast alle Feldmühlen-Verstärker einen Instrumentationsverstärker am Eingang? Gruß Rolf
Instrumentenverstaerker werden verwendet um Gleichtaktspannungen wegzumachen.
Ich wuerd den Verstaerker gleich beim Aufbau anbringen, und kein Kabel dazwischen haben wollen.
dünnwandiger Trog schrieb: > Instrumentenverstaerker werden verwendet um Gleichtaktspannungen > wegzumachen. Ok, danke. Die übrigen Störquellen wie beispielsweise das Widerstandsrauschen werden dann durch den Lock-In-Verstärker behoben? Gruß Rolf
> Warum verwenden dann fast alle Feldmühlen-Verstärker einen > Instrumentationsverstärker am Eingang? Weil sie 2 hochohmige Eingänge haben. (und nicht nur einen hochohmigen, wie der OpAmp).
Ok, danke. Wie werden die übrigen Rauschquellen wie das Widerstandsrauschen herausgefiltert in der Feldmühle? Durch den phasenrichtigen Gleichrichter (Lock-In-Verstärker)? Gruß Rolf
Gar nicht. thermisches, also zufälliges Rauschen lässt sich nicht einfach so durch Schaltungstricks eliminieren. Bandbreite verkleinern hilft. Mittteln oder integrieren.frequenzbereiche wählen die geringe rauschspannungsdichte haben, falls Frequenzabhängig Bei der feldmühle brauchst du große wiederstände um die kleinen unladeströme zu messen. Das thermische Rauschen hast du damit an der Backe. Was hilft? Möglichst geringer rauschstrom In der Eingangsstufe. Also jfet. Möglichst kleine Bandbreite. Möglichst geringes Noise-gain der Verstärkertopologie.
Cab_leer schrieb: > Was hilft? Möglichst geringer rauschstrom > In der Eingangsstufe. Also jfet. Möglichst kleine Bandbreite. Möglichst > geringes Noise-gain der Verstärkertopologie. Danke. Das heißt, als Eingangsstufe einen Instrumentationsverstärker, der aber mit OPVs mit JFETs betrieben wird? Gruß Rolf
Der Lockin-Verstärker wirkt wie ein schmalbandiges Filter. Das reduziert die Bandbreite und damit das Rauschen, kann aber das Rauschen etwa der Verstärker oder der Widerstände nicht zu 100% eliminieren. Die wesentliche Aufgabe des Lockin-Verstärker ist aber eher Störungen etwa bei 50 Hz zu unterdrücken. Die Schaltungen von Feldmühlen, die ich kennen nutzen 2 einzelne OPs (mit JFET oder CMOS Eingang). Damit wird dann ggf. ein Instrumentenverstärker aufgebaut. Instrumentenverstärker sind auch nicht alle gleich - nicht jeder Type ist für eine Feldmühle geeignet.
Weshalb moechte man denn ueberhaupt etwas mit Widerstaenden zu tun haben ? Weshalb kann man nicht einfach die geladenen Platten an den OpAmp anschliessen. Ich denke der Prozess sollte rauschfrei sein.
Auch hochohmige OPs brauchen einen DC Spannungspfad. Das sind dann in der Regel hochohmige (z.B. 10 M, denn höher wird teurer, wäre aber besser) Widerstände nach Masse. Die Widerstände sind vom Rauschen her auch nicht unbedingt das große Problem, wenn sie groß genug sind. Es gibt Alternativen zu den Widerständen nach GND, aber viel besser wird das auch nicht unbedingt. Probleme hat man der Feldmühle eher mit der Mechanik, Luftströmungen und so etwas wie Oberflächenfilmen, die die scheinbare Austrittsarbeit beeinflussen.
Lurchi schrieb: > Auch hochohmige OPs brauchen einen DC Spannungspfad. Danke. Was bedeutet ein "DC Spannungspfad" beim OPV? Gruß Rolf
Moin Leute, danke für eure bisherigen Antworten. Macht es Sinn, die von Gleichtaktstörungen befreite Messspannung einer Feldmühle (am Ausgang des Instrumentationsverstärkers) in einem Präzisionsgleichrichter weiterzuverarbeiten? Gruß Rolf
> Was bedeutet ein "DC Spannungspfad" beim OPV? Nun, man kann nich kapazitiv koppeln und sich nicht um den DC Anteil kuemmern. Es muss ein Pfad vorhanden sein. > .. in einem Präzisionsgleichrichter weiterzuverarbeiten? Nun. Im Prinzip liegt die Information im Wechsel-Anteil. Man kann mit einem Praezisionsgleichrichter dahinter, oder mit einem Synchrongleichrichter, oder AC verarbeiten. Auf welchen Spannungslevel liegen denn die Signale nach dem Instrumentenverstaerker ? Sind das uV, mV, V ?
Danke für Deine Hilfe. Genau das wollte ich auch noch fragen. Wie groß muss ich das Verstärkungsverhältnis wählen bzw. welche Spannung benötigt der Synchrongleichrichter? Im Allgemeinen oder habe ich da beliebige Freiheit? Gruß Rolf
Der Instrumentationsverstärker bekommt eine zu verstärkende Spannung von 27 mV und verstärkt bzw. filtert diese auf rund 5 Volt. Gruß Rolf
Es gibt auch Verstärker ohne DC-Pfad in der Form, daß der Pfad zwischen den beiden + und - Eingängen liegt, aber nicht zum Rest des Verstärkers. Ein Beispiel ist bei LTspice dabei: P2.asc (George A. Philbrick Researches, Inc. P2 All Solid State Differential Operational Amplifier) Bei FET-Eingängen fließt praktisch auch kein Strom.
Danke Leute. Wäre es möglich, einen Vollweg-Präzisionsgleichrichter bestehend aus OPVs und Dioden für die Feldmühle zu verwenden? Also anstelle des bei Feldmühlen allseits verwendeten Lock-In-Verstärkers bzw. Snchrongleichrichters. Gru Rolf
Ja, sicher. Aus den 27mV Signal gibt es dann eben auch eine Spannung in diesem Bereich. Da sollte man dann vorher und/oder nachher verstaerken. Ein Lock-in kann eben auch noch mit viel kleineren Signalen klarkommen. Insbesondere kann ein Lock-in auch noch mit Signalem im Noise klarkommen.
Sapperlot W. schrieb: > Ja, sicher. Aus den 27mV Signal gibt es dann eben auch eine Spannung in > diesem Bereich. Da sollte man dann vorher und/oder nachher verstaerken. Danke. Die 27mV werde ich in einen Instrumentationsverstärker geben, der einen Ausgangsspannungsbereich von 0 bis 10V zur Verfügung stellt. Nach dem Präzisionsgleichrichter muss noch ein Tiefpass hinzugefügt werden, um die endgültige Ausgangsspannung der Feldmühle zu bekommen? Gruß Rolf
Moin. Eine Feldmühle soll ein lineares Übertragungsverhältnis besitzen. Felderzeugende Spannung und Spannung am Ausgang der Feldmühle sollen in einem proportionalen Verhältnis zueinander stehen. Besitzt ein Lock-In-Verstärker dementsprechend auch ein lineares Übertragungsverhältnis? Ebenfalls auch ein Präzisionsgleichrichter mit OPVs? Gruß Rolf
Der Präzisionsgleichrichter hat den Nachteil, dass er immer eine positive Spannung liefert. Nahe null liefert Rauschen und andere Störunge auch einen positiven Untergrund. Der Synchrongleichrichter ist da besser weil auch negative Ausgangsspannungen möglich sind und Rauschen keinen Offset gibt. Insbesondere so etwas wie 50 Hz / 100 Hz Untergrund kann i.A. gut unterdrückt werden. Ein Synchrongleichrichter / Lockin ist recht gut linear. Insbesondere bei kleinen Spannungen besser als der Präzisionsgleichrichter. Entsprechend sollte man für die Feldmühle schon die Synchrongleichrichtung nutzen. Die Spannung darf da auch recht klein sein. Bei einem guten Aufbau kann man auch am Ausgang des Synchrongleichrichters noch Spannungen im Bereich 1-10 µV auflösen. Wichtig ist halt das auch Spitzen und bei ungünstigen Bedingungen die Spannung nicht in die Begrenzung kommt. So etwas wie eine 100 mV Pegel am Gleichrichter sind durchaus in Ordnung, viel größer sollten die Störungen auch nicht werden. OPs mit FET-Eingang haben zwar einen sehr kleinen DC Eingangsstrom, man darf den aber trotzdem nicht ganz au0er acht lassen und nur AC-kopplen. Auch wenn es nur pA sind kommen die nicht so ohne weiteres durch Kondensatoren.
Vielen Dank Lurchi! Ich werde beide Varianten ausprobieren. Eine Frage beschäftigt mich schon etwas länger: der AD620 und die guten OPVs haben Eingangsruheströme (input bias current) von 1 bis 2 nA. Wie verhindert man, dass die Influenzströme auf den Messplatten von den OPVs verschluckt bzw. als Eingangsruheströme draufgehen? Gruß Rolf
Der Input bias Strom ist ein DC Strom, dem wird bei der Feldmühle dann ein Wechselstrom von der Influenz. Im Prinzip stört der Biasstrom da noch nicht, der fließt einfach über die Widerstände nach Masse ab. 1 nA durch einen Widerstand vom 10 MOhm geben auch nur 10 mV an Offset, der nicht weiter stört. Störend ist beim AD620 aber das Stromrauschen (das indirekt mit dem Biasstrom zusammenhängt). Das sind zwar nur 0.1 pA pro Wurzel Hz - bei 10 MOhm als Widerstand gibt das aber trotzdem schon etwa 1 µV/Sqrt(Hz) als Rauschspannung. Über die Kapazität der Platte wird es ggf. etwas weniger, es ist aber schon eine deutliche Rauschquelle. Die passendere Verstärkung wäre das ein Instrumentenverstärker oder auch einfach 3 OPs auf CMOS / JFET Basis (z.B. TLC274 / TL074). Da liegt der Rauschstrom eher so bei 1 fA/sqrt(Hz) also etwa 100 mal niedriger - das etwas höhere Spannungsrauschen (z.B. 25 nV statt 9 nV) ist noch nicht so störend. Ein besonders gute Gleichtaktunterdrückung wird in der Regel nicht benötigt. Wenn es unbedingt ein INA sein soll, dann eher ein AD8220 INA121 oder INA155. Eine Ausführung mit Präzisionsgleichrichtung macht eher wenig Sinn, das geht nur so einigermaßen in starken Feldern und zusätzliche wenig Störungen. Die Synchrongleichrichtung muss nicht Aufwändig sein. Auch die günstigen Versionen mit CMOS Schaltern wie 4066 oder 4053 können gut sein. Die wesentliche Schwierigkeit dürfte darin bestehen das Referenzsignal in der Phase abzugleichen und ein Tastverhältnis nahe 50% zu erreichen.
Vielen Dank. Das hat mir erst einmal weitergeholfen. Könntest Du mir noch eine Email geben, falls sich noch Bauteilfragen ergeben. Gruß Rolf
Für eine typische Feldmühle muss eher nicht so genau sein. Eine Schaltung wie die hier: http://members.inode.at/576265/fieldmill.pdf sollte ausreichen. D.h. die Synchrongleichrichtung mit billigen CMOS Schaltern wie der CD40xx Serie.
Moin Lurchi, meine Feldmühle steht in einer von außen elektromagnetisch abgeschirmten Umgebung. Ich möchte erst einmal den Vollweg-Präzisionsgleichrichter ausprobieren. Welche OPVs würdest Du mir dafür und generell empfehlen? Würdest Du mir die Schaltung aus dem Titze/Schenk für den Vollweg-Präzisionsgleichrichter raten (Abb. 25.20)? [[https://books.google.de/books?id=FLzzBgAAQBAJ&pg=PA870&dq=titze+vollweg+gleichrichter&hl=de&sa=X&ved=0ahUKEwigj771qpXTAhWDDZoKHVeeBKUQ6AEIHDAA#v=onepage&q=titze%20vollweg%20gleichrichter&f=false]] gruß Rolf
Als OPs sollten eher einfache Typen ausreichen. Je nach Versorgungsspannung so etwas wie TL072 oder TLC272, ggf. auch die 4 fach Version. LM358/LM324 sollte man außer für DC am Ausgang eher vermeiden. Gleichrichterschaltungen mögen ggf. auch mal einen schnelleren OP - auch bei nur 10 Hz. Wenn man es unbedingt mit einfachem Gleichrichter probieren will, sollte man etwas filtern, um andere Frequenzen (vor allem 50 Hz und 100 Hz wenn es irgend geht) raus zu halten. Da die Frequenz mit vielleicht 10-100 Hz eher niedrig sein wird dürfte die Art der Gleichrichterschaltung nicht so wesentlich sein - gut wird es mit dem ungesteuerten Gleichrichter so oder so nicht.
Lurchi schrieb: > Wenn man es unbedingt mit einfachem Gleichrichter probieren will, sollte > man etwas filtern, um andere Frequenzen (vor allem 50 Hz und 100 Hz wenn > es irgend geht) raus zu halten. Da die Frequenz mit vielleicht 10-100 Hz > eher niedrig sein wird dürfte die Art der Gleichrichterschaltung nicht > so wesentlich sein - gut wird es mit dem ungesteuerten Gleichrichter so > oder so nicht. Vielen Dank Lurchi. Vor dem (Vollweg-)Präzisionsgleichrichter verwende ich einen Instrumentationsverstärker wie oben schon besprochen. Reicht dessen Gleichtaktunterdrückung nicht als Filterung der 50Hz und ähnlichem aus? Gruß Rolf
Ein Instrumentenverstärker kann nur Gleichtaktstörungen unterdrücken, gefiltert wird da noch nichts. Wie gut die Unterdrückung eines externen Gleichtaktsignals ist, hängt dabei auch vom genauen Layout und den Kabeln ab - d.h. die gute Gleichtaktunterdrückung fertiger Instrumentverstärker kommt gar nicht zum tragen. Wegen des Einflusses der Umgebung hilft da auch ein Abgleich nicht wirklich weiter. Eine Filterung im Frequenzbereich ist da was anderes und wirkt ggf. zusätzlich. D.h. man bekommt z.B. 20 bis 40 dB von der Symmetrie im Aufbau und der Gleichtaktunterdrückung. Dazu kann ein Filter (z.B. Bandpass für die Signalfrequenz) ggf. noch mal 10 dB bis 30 dB Unterdrückung für 50 Hz Störungen bringen. Mit Notch Filtern wären auch mehr möglich. Ein Synchroner Gleichrichter kann für 50 Hz / 100 Hz Störungen schon mal eine 80 dB Unterdrückung bringen.
Ah ok, danke. Was ist eigentlich der Unterschied zwischen einem Lock-In-Verstärker und einem Synchrongleichrichter? Ein Lock-In-Verstärker besitzt einen Modulator (Mischer) aber in den Schaltungen der Feldmühlen kann ich den Mischer nicht erkennen. Gruß Rolf
Der Synchrongleichrichter ist ein (ggf. der wesentliche) Teil eines Lockin-Verstärkers. Ein Lockin-Verstärkers hat zusätzlich eine einstellbare Verstärkung am Eingang, eine Aufbereitung für das Referenzsignal und ggf. einen Generator. Einen Modulator hat der Lockin-Verstärkers in der einfachen Form eigentlich nicht - nur den Synchrongleichrichter als Demodulator. Bei der Feldmühle greift man das Referenzsignal z.B. Optisch vom sich drehenden Rad ab. Als Modulator wirkt der mechanische Aufbau mit den Flügeln, die die Platten abdecken und frei geben. Bei der Auswertung mit Synchrongleichrichter baut man sich sozusagen einen einfachen Lockin-Verstärker, passend zu der Anwendung.
Ok soweit, danke Lurchi. Mal sehen, ob es klappt. Eine andere Sache noch: Mit der Feldmühle hatte ich auch vor, ein 50Hz-Wechselspannungsfeld zu vermessen. Dazu wollte ich den Rotor stilllegen und dann die dynamisch influenzierte Ladung/Spannung verarbeiten. Andere haben mir bereits geraten, für eine Wechselfeldmessung eine andere Mechanik/Schaltung zu bauen, da eine Wechselfeldmessung auf diese Art zwar prinzipiell funktionieren würde, aber keine brauchbaren Werte liefern wird. Würdest Du dem zustimmen? Für die Wechselfeldmessung würde ich aus diesem Grunde später eine Antenne/Spule mit Bandpass und Verstärkerschaltung entwerfen. Gruß Rolf
Das 50 Hz Wechselfeld wird man mit stehender Feldmühle auch schon empfangen können. Etwas Problematisch ist dass die Amplitude von der Position des Rotors abhängt. D.h. man müssten den Rotor so festsetzen dass gerade eine der Platten abgedeckt ist, nicht irgendwie zu fällig anhalten. Bei laufendem Motor erzeugen die 50 Hz auch ein Signal, und ggf. auch mehr als einem Lieb ist - die Unterdrücken durch den Instumentenverstärker ist alles andere als gut. Die Schätzung oben war schon recht optimistisch, bzw. gilt nur für die mittlere Stellung des Rotors. Es bleiben die 50 Hz multiplikativ gemischt mit der Modulation durch den Rotor. d.h. wenn der Rotor etwa eine Modulation mit 30 Hz verursacht, hat man Signal bei 20 Hz und 80 Hz und ein kleine bisschen Rest bei 50 Hz. Um die 50 Hz zu empfangen müsste dann die Auswertung ggf. etwas anders laufen (anderer Filter, Gleichrichter). Wo geht das Signal hin ? Man kann ggf. einen Synchronen Gleichrichter mit einer normalen Gleichrichtung kombinieren. Wenn man beim Synchronen Gleichrichter das Signal selber als Referenz (praktisch ohne Hysterese) wählt bekommt man eine normale Gleichrichtung (z.B. um die 50 Hz zu empfangen).
Lurchi schrieb: > Wo geht das Signal hin ? Das Ausgangssignal der Feldmühle geht zu einem hochohmigen digitalen Spannungsanzeigegerät. Die Bestimmung des Wechselfeldes ist ein Zusatz. Deine Vorschläge übersteigen den Aufwand, da ich ggf. noch einen Synchrongleichrichter entwerfen muss, falls die Genauigkeit des ungesteuerten Vollweg-Präzisionsgleichrichter nicht ausreichend ist. Was kannst Du mir für die Wechselfeldmessung mit einer Antenne/Spule bezüglich Filterung und Verstärkung empfehlen? Gruß Rolf
Den Rotor mit den 50Hz synchronisieren und weg sind sie.
Moin Leute. Wenn man die Feldmühle ohne Verstärkerschaltung in einem homogenen Plattenkondensator-Feld betreibt, kann man irgendein Signal erkennen? Im FFT-Modus vielleicht die Frequenz des Rotors? Gruß Rolf
Ohne Verstärkerschaltung hängt es sehr davon ab womit man misst. Mit einem 50 Ohm Eingang etwa vom Sprektrumanalysator oder schnellen Oszilloskop wird man eher nicht viel sehen. Bei einer 10 M Probe vom Oszilloskop wird man schon das Signal so ähnlich sehen wie später im Betrieb. In der FFT also 50 Hz als Störung von außen und dann die Modulation vom Rotor (Zahl der Flügel mal Drehzahl). Auch die Mischfrequenzen von 50 Hz +- Rotorfrequenz sollte man sehen. Der Synchrongleichrichter ist nicht so viel Aufwändiger als eine normaler Präzisionsgleichrichter. Man kann die 2 ggf. auch kombinieren: eine Version des Präzisionsgleichrichters ist es mit einem Komparator das Vorzeichen der Spannung zu bestimmen und dann je nach Vorzeichen eine Verstärkung von +1 oder -1 zu wählen. Das kommt dem Synchrongleichrichter schon sehr nahe: der einzige Unterschied ist, dass der Komparator nicht das Signal selber, sondern eine externe Referenz (bei der Feldmühle meist eine Lichtschranke) bekommt. Es lässt sich also ggf. relativ leicht zwischen den beiden Arten Gleichrichter umschalten. Als Filter für die 50 Hz Messung würde sich eine aktives 50 Hz Bandpass-Filter mit 1 OP anbieten. Dahinter dann halt auf den Präzisionsgleichrichter.
Vielen Dank Lurchi. Mit der 1MOhm-Messprobe und einem Oszilloskop hat es richtig gut geklappt. :-) Kleine Bitte: Könntest Du mir Deine Email geben. Ich habe eine Zeichnung über die Beschaltung des Instrumentationsverstärkers und will sicher gehen, dass ich nicht direkt am Anfang schon alles zerschieße. Es geht um den Masseanschluss für die Messwiderstände. Danke für Deine bisherige Unterstützung Rolf
Moin. Das Signal (eines einzigen Messplattenpaares) meiner Feldmühle ist ohne den Verstärker und als Messwiderstand eine 1MOhm-Oszi-Probe sinusförmig, wobei der Sinus sehr spitz ist. Wieso sollte der Verlauf nach den gängigen Aufbauten aus dem Netz rechteckförmig sein? Gruß Rolf
Wie das Signal aussieht, hängt vom RC Verhältnis ab. Mit der Kabelkapazität liegt man eher im Bereich vom großen RC und erhält ein eher dreieckiges Signal. Mit Verstärker direkt am Sensor hat man eine deutlich kleinere Kapazität bekommt man ein eher Rechteckiges Signal.
Vielen Dank Lurchi. Ich habe den 1MOhm-Messwiderstand, den ich vorher hatte, weggelassen, da er durch die Parallelschaltung mit dem 1MOhm-Tastkopf des Oszilloskops den gesamten Widerstand auf 500kOhm reduziert hätte. So hing der 1MOhm-Tastkopf direkt an einem Sektorpaar (also an der Leitung zu einem einzelnen Sektorpaar). Die Masse des Tastkopfes hatte ich nicht angeschlossen. Die beiden Leitungen der Sektorpaare habe ich zusammen verdrillt. Spricht der eher spitze Sinus für eine geringe Zeitkonstante? Eine andere Frage noch: Ich werde morgen einen AD620 Instrumentationsverstärker anschließen (mit zwei 9V-Batterie als symmetrische Spannungsversorgung). Ich würde die beiden Messwiderstände von 1MOhm an die Eingänge des AD620 und an das gemeinsame Bezugspotential der symmetrischen Spannungsversorgung des AD620 anschließen. Meiner Meinung nach müsste ich dieses gemeinsame Bezugspotential der symmetrischen Spannungsversorgung aber noch zusätzlich erden für die Influenzladung, die durch die Messwiderstände fließt. Sehe ich das richtig? Gruß und Dank Rolf
Hallo Lurchi, es hat heute mit dem AD620 (nur den verwendet) gut funktioniert. Zwei Fragen hätte ich noch dazu: 1. Die Gegentaktsignale der Feldmühle sahen aus wie die Summe aus der Lade- und Entladekurve eines Kondensators. Der Instrumentationsverstärker AD620 hat daraus ein relativ abgerundetes Rechtecksignal gemacht. Er verstärkt die Differenzspannung, klar soweit, aber wieso wird ein Rechtecksignal am Ausgang daraus? 2. Ohne Eingangssignale, also nur bei symmetrischer 9V-Batterieversorgung ist der Ausgang des AD620 nicht null, sondern -1.08V. Warum ist das so? Ist das ein Offset, der durch die Referenz gesetzt wird? Den REF-Anschluss habe ich nicht beschaltet. Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Den REF-Anschluss habe ich nicht beschaltet. Genau über den Ref-Anschluss legst du aber den Nullpunkt des Ausgangs fest. Den darfst du nicht offen lassen. Rolf schrieb: > Ohne Eingangssignale, also nur bei symmetrischer > 9V-Batterieversorgung ist der Ausgang des AD620 nicht null, sondern > -1.08V. Warum ist das so? Die Eingänge des AD620 waren also offen? Dann darf der Ausgang machen, wozu er grade Lust hat. Nur mit festgelegten Eingangsspannungen ist klar, was der Ausgang macht. Rolf schrieb: > Die Gegentaktsignale der Feldmühle sahen aus wie die Summe aus der > Lade- und Entladekurve eines Kondensators. Der > Instrumentationsverstärker AD620 hat daraus ein relativ abgerundetes > Rechtecksignal gemacht. Er verstärkt die Differenzspannung, klar soweit, > aber wieso wird ein Rechtecksignal am Ausgang daraus? Vielleicht könntest du mal Screenshots deines Oszis zeigen, das wäre klarer ls deine Beschreibung der Kurvenform. Hast du bei der Messung erst den Oszitastkopf an den Eingang des AD620 geschalten (und die langsamen Flanken gesehen). Und hast du dann den selben Tastkopf an den Ausgang des AD620 umgeklemmt (und die steileren Flanken gesehen)? Dann wäre mein Tip, dass die e-Kurven am Eingang des AD620 zustande kamen, weil du deine hochohmige Signalquelle mit dem Tastkopf belastet hast. Als du den Tastkopf weggenommen hast (um am Ausgang des AD620 zu messen) fiel die Belastung weg und das Signal wurde auch am Eingang des AD620 "rechteckiger". (nur dass du es nicht mehr beobachten konntest, weil der Tastkopf ja weg war).
Achim S. schrieb: > Genau über den Ref-Anschluss legst du aber den Nullpunkt des Ausgangs > fest. Den darfst du nicht offen lassen. Hallo Achim. Also müsste ich bei der nächsten Messung den REF-Anschluss des AD620 direkt leitend durch eine Brücke an das geminsame Bezugspotential der symmetrischen 9V-Spannungsversorgung anschließen, auf das sich auch alle Eingangssignale und das Ausgangssignal beziehen? > Hast du bei der Messung erst den Oszitastkopf an den Eingang des AD620 > geschalten (und die langsamen Flanken gesehen). Und hast du dann den > selben Tastkopf an den Ausgang des AD620 umgeklemmt (und die steileren > Flanken gesehen)? > > Dann wäre mein Tip, dass die e-Kurven am Eingang des AD620 zustande > kamen, weil du deine hochohmige Signalquelle mit dem Tastkopf belastet > hast. Als du den Tastkopf weggenommen hast (um am Ausgang des AD620 zu > messen) fiel die Belastung weg und das Signal wurde auch am Eingang des > AD620 "rechteckiger". (nur dass du es nicht mehr beobachten konntest, > weil der Tastkopf ja weg war). Richtig. Ich verwende 1MOhm-Messwiderstände, die ich jeweils zwischen das Bezugspotential der symmetrischen Spannungsversorgung und den beiden Eingängen des AD620 schalte. Gleichzeitig schalte ich auf jeden der Eingänge des AD620 den Signalausgang der Messplattenpaare meiner Feldmühle. Würde ich jetzt mit dem 1MOhm-Tastkopf des Oszilloskops messen, würde der gesamte Widerstand auf 500kOhm gesenkt. Das habe ich also schon berücksichtigt. Ich habe also separat gemessen. Zuerst habe ich die zwei offenen Signalausgänge der Messplattenpaare an zwei Tastköpfe gehalten. So kann die Ladung genau durch die 1MOhm der Tastköpfe direkt eine Spannung erzeugen. Ich habe zwei Gegentaktsignale gemessen. Der Masseanschluss (Pigtail) des Tastkopfes war nicht angeschlossen. Dann habe ich alles wieder beschaltet und jetzt den Ausgang des AD620 mit einem 1MOhm-Tastkopf gemessen. Ahhh, jetzt verstehe ich. Dann waren die Auf- und Entladekurven durch den direkten Anschluss an den Tastkopf geschuldet. Dadurch habe ich nicht den "wirklichen" (rechteckigen) Signalverlauf gesehen. Kannst Du mir eine Methode nennen, mit der ich die Spannungen, die durch die Influenzströme der Messplatten der Feldmühle an 1MOhm-Widerständen entstehen, in ihrem Verlauf sehen kann (nur die Spannungen ohne gleichzeitigem Anschluss an den AD620). PS: Screenshots? Gerne, aber ich würde Dir das per Email schicken. Hier posten fände ich nicht so gut. Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Also müsste ich bei der nächsten Messung den REF-Anschluss des AD620 > direkt leitend durch eine Brücke an das geminsame Bezugspotential der > symmetrischen 9V-Spannungsversorgung anschließen, auf das sich auch alle > Eingangssignale und das Ausgangssignal beziehen? Du musst dort das Potential anschließen, auf das sich das Ausgangssignal des Verstärkers beziehen soll. Die Masse deiner bipolaren Versorgung wäre tatsächlich naheliegend. Rolf schrieb: > Dann waren die Auf- und Entladekurven durch > den direkten Anschluss an den Tastkopf geschuldet. ist zumindest meine Vermutung. Dabei zählt übrigens nicht nur das 1MOhm, sondern auch die Kapazität deiner Tastköpfe. Wenn du die Gnd-Clips nicht angeschlossen hast (übrigens eine schlechte Angewohnheit), dann vielleicht nicht die volle Kapazität, die auf dem Tastkopf steht, sondern nur die in Serie zu irgendeiner Streukapazität zwischen deiner Feldmühle und dem Gnd des Oszis. Rolf schrieb: > Kannst Du mir eine Methode nennen, mit der ich die Spannungen, die durch > die Influenzströme der Messplatten der Feldmühle an 1MOhm-Widerständen > entstehen, in ihrem Verlauf sehen kann Wenn die aktuelle Verzerrung tatsächlich durch die Belastung mit den Tastköpfen zustande kommt, dann helfen nur höherimpedante Tastköpfe (also mehr MOhm, weniger pF). Oder halt eben ein Verstärker wie den AD620, den man ja grade auch deswegen benutzt, um die Belastung der Quelle gering hält. Rolf schrieb: > Screenshots? Gerne, aber ich würde Dir das per Email schicken. Hier > posten fände ich nicht so gut. Nein Danke: wenn es dir zu problematisch wäre, aussagekräftige Screenshots hier zu posten, dann brauche ich sie nicht so dringend.
Achim S. schrieb: > Du musst dort das Potential anschließen, auf das sich das Ausgangssignal > des Verstärkers beziehen soll. Die Masse deiner bipolaren Versorgung > wäre tatsächlich naheliegend. Ok, danke. Der Sinn des REF-Anschlusses ist mir noch nicht so eindeutig. Warum macht man das so aufwendig. Die Erläuterungen dazu im Datenblatt verstehe ich nicht. Ist der REF-Anschluss dazu da, um bei wesentlich komplizierteren Schaltungen, dem AD620 mitzuteilen, auf welches Potential sich der Ausgang beziehen soll? Wenn beispielsweise keine gemeinsame Masse in der Schaltung genutzt wird? > ist zumindest meine Vermutung. Dabei zählt übrigens nicht nur das 1MOhm, > sondern auch die Kapazität deiner Tastköpfe. Wenn du die Gnd-Clips nicht > angeschlossen hast (übrigens eine schlechte Angewohnheit), dann > vielleicht nicht die volle Kapazität, die auf dem Tastkopf steht, > sondern nur die in Serie zu irgendeiner Streukapazität zwischen deiner > Feldmühle und dem Gnd des Oszis. Nehmen wir einmal an, es ist der Hauptgrund (werde das überprüfen). Wieso sind denn dann die durch die Influenzladungen verursachten Spannungen an den Messwiderständen rechteckförmig? Die Messplatten unter dem Flügelrad bilden doch in der Tat zusammen mit der darunter (unter den Messplatten) gelegenen Gegenplatte eine Art Kondensator. Also Auf- und Entladunge-Kurven würde ich in der Tat erwarten. Zum Oszilloskop: Wieso kann man Signale anzeigen lassen, obwohl die Masse des Tastkopfes nicht angeschlossen ist? Habe das schon an dem 1kHz-Rechteckgenerator (zum Tastkopfabgleich) am Oszilloskop ausprobiert. Das Oszilloskop zeigt diese Rechteckschwingung auch ohne angeschlossene Masse an. Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Warum macht man das so aufwendig. Was ist denn bitte aufwändig daran, den Ref-Pin an Masse anzuschließen? Du teilst dem Verstärker mit, auf welches Potential er sein Ausgangssignal beziehen soll. Irgendwoher muss der Verstärker ja schließlich erfahren, welches Bezugspotential du dir wünschst. Rolf schrieb: > Also Auf- > und Entladunge-Kurven würde ich in der Tat erwarten. Ich würde bei einer normal gebauten Feldmühle am ehesten etwas dreieckförmiges erwarten (weil die Überdeckung der Platten ja nicht schlagartig geschieht). Je nach geometrischer Gestatung kann das auch trapezähnlich bzw. rechteckig ausschauen. Die Entladung sollte dann dazu führen, dass sich das Rechteck/Trapez jeweils zu 0V hin entlädt (wenn man die Zeitkonstante zu klein realisiert hat). Vielleicht ist ja auch deine Beobachtung eines Rechtecks am Verstärkerausgang ein Artefakt, und du siehst nur, wie der AD520 einen 50Hz-Brumm verstärkt und dabei in Sättigung geht - schwer zu beurteilen, wenn die genauen Messergebnisse nicht für die Öffentlichkeit zugänglich sind. Rolf schrieb: > Wieso kann man Signale anzeigen lassen, obwohl die > Masse des Tastkopfes nicht angeschlossen ist? Wenn es eine andere Verbindung der Massen von Oszi und Quelle gibt, dann geht es im Prinzip auch ohne die Masseclips (nur ist die Messqualität dann oft schlecht). Wenn es keine DC-Verbindung zwischen Oszi-Masse und Quellenmasse gibt, dann gibt es zumindest doch immer eine gewisse Streukapazität zwischen den beiden. Hohe Frequenzanteile des Signals kann man damit erkennen, ein DC-Signal kann man damit nicht untersuchen.
Achim S. schrieb: > Was ist denn bitte aufwändig daran, den Ref-Pin an Masse anzuschließen? > Du teilst dem Verstärker mit, auf welches Potential er sein > Ausgangssignal beziehen soll. Irgendwoher muss der Verstärker ja > schließlich erfahren, welches Bezugspotential du dir wünschst. Klar. Ich meinte nur in Bezug auf einen normalen OPV wie den TL072, den ich auch verwende. Der besitzt keinen REF-Anschluss und für ihn ist klar, dass das Bezugspotential die Masse der symmetrischen Spannungsversorgung ist, sowohl für Ein- also auch für Ausgangssignale. Habe jetzt eine Brücke eingefügt zwischen dem REF-Anschluss und dem Bezugspotential der symmetrischen Versorgungsspannung. Im Messbereich bis 40V DC meines Voltmeters wird jetzt -0.01V angezeigt. Dieser Rest ist wohl Offsetspannung, oder? Aber warum ein Minus-Zeichen? Ich messe doch korrekt gegen Bezugspotential. > Ich würde bei einer normal gebauten Feldmühle am ehesten etwas > dreieckförmiges erwarten (weil die Überdeckung der Platten ja nicht > schlagartig geschieht). Je nach geometrischer Gestatung kann das auch > trapezähnlich bzw. rechteckig ausschauen. Die Entladung sollte dann dazu > führen, dass sich das Rechteck/Trapez jeweils zu 0V hin entlädt (wenn > man die Zeitkonstante zu klein realisiert hat). Stimmt. Also bestimmt die Zeitkonstante die Flankensteilheit? > Vielleicht ist ja auch deine Beobachtung eines Rechtecks am > Verstärkerausgang ein Artefakt, und du siehst nur, wie der AD520 einen > 50Hz-Brumm verstärkt und dabei in Sättigung geht - schwer zu beurteilen, > wenn die genauen Messergebnisse nicht für die Öffentlichkeit zugänglich > sind. Zuerst hatte ich ihn in Sättigung und da waren in der Tat saubere Rechtecke, weil ich den Gain-Widerstand zu hoch angesetzt hatte. Habe den dann für eine Verstärkung von 50,4 ersetzt. 50Hz-Netzbrummen sollen aber doch gerade durch die hohe Gleichtaktunterdrückung gefiltert werden. Gruß Rolf
Die 50 Hz Unterdrückung durch den INA ist nicht wirklich hoch. Das externe Wechselfeld wird wie ein Gleichfeld mit moduliert. D.h. man bekommt die 50 Hz +- Modulaktionsfrequenz. Nur die 50 Hz selber (ohne Modulation) sollten eher schwach ausgeprägt sein - sofern da keine Einkopplung auf anderen Wegen passiert. Eine Rauschfilterung, so wie im Titel nachgefragt macht der INA nämlich nicht. Die Hauptsächliche Filterung bei der Feldmühle macht das Tiefpass Filter hinter dem Synchrongleichrichter.
Lurchi schrieb: > Die 50 Hz Unterdrückung durch den INA ist nicht wirklich hoch. Das > externe Wechselfeld wird wie ein Gleichfeld mit moduliert. D.h. man > bekommt die 50 Hz +- Modulaktionsfrequenz. Nur die 50 Hz selber (ohne > Modulation) sollten eher schwach ausgeprägt sein - sofern da keine > Einkopplung auf anderen Wegen passiert. Hallo Lurchi. Danke. Ok, warum sehe ich die Modulation der 50Hz nur in der FFT nicht im Signalverlauf? Muss ich dazu die Drehzahl sehr hoch setzen, sodass ich sie in der Hüllkurve des Rechtecksignals erkennen kann. Ich hatte weiter oben eine Abweichung der Rohsignale der Messwiderstände von der Rechteckform am Ausgang des AD620 aufgezeigt. Würdest Du dem zustimmen, dass man die Signale kapazitiv belastet, wenn man sie direkt an die Tastköpfe des Oszilloskops anschließt? Und daher dieser Sinus- bzw. exponentielle Verlauf? Welche Messmethode würdest Du mir empfehlen, um die Rohsignale an den Messwiderständen darzustellen? Gruß Rolf
Der Tastkopf mit 1 M Eingangswiderstand hat normalerweise auch eine deutliche Kapazität. Irgend was im Bereich 100-200 pF wären das keine Überraschung. Das gibt mit 1 MOhm eine Zeitkonstante im 100-200 µs Bereich. Das dürfte ausreichen, um die Signalform schon etwas zu verfälschen, bei hoher Drehzahl bis hin zum Dreieck. Weniger stören würde man das Signal mit einer kleineren Kapazität, also etwa einem 1:10 Tastkopf und dann trotzdem noch 1 M nach Masse. Auch einfach ein 100 K Widerstand nach Masse würde wieder die Rechteckform herstellen, das Signal aber auch 1/10 reduzieren. Der Verstärker der später in der Feldmühle genutzt wird sollte auch einen kleine Eingangskapazität haben. Da darf dann der Widerstand ggf. auch größer als 1 M werden. Ob man die 50 Hz direkt sieht hängt von der Stärke des 50 Hz Feldes im Vergleich zum DC Feld ab. Bei viel 50 Hz Feld und wenig DC sollte man auch direkt die 50 Hz sehen. Die Drehzahl des Flügels hat nur einen Einfluss auf die Form des Signals: bei sehr langsamer Drehzahl halt 50 Hz mit Amplitudenmodulation bis zur Vorzeichenumkehr. Bei einer Drehzahl im 1500 U/min Bereich hat man auch eine niederfrequenten Anteil zusammen mit 100 Hz. Die wirkliche Hüllkurve beim Rechteck würde man erst bei wirklich hoher Drehzahl sehen. Oft hat man vergleichbare Frequenzen und entsprechend eine mehr komisch aussehende Wellenform. Um das wirklich zu sehen müsste man ggf. mal eine Elektrode über die Feldmühle legen und dort 50 Hz (z.B. 12 VAC ) anlegen.
Klasse, danke für den zusätzlichen Hinweis mit dem Kondensator am Eingang. Eine Sache noch zu dem REF-Anschluss des AD620: Habe jetzt eine Brücke eingefügt zwischen dem REF-Anschluss und dem Bezugspotential der symmetrischen 9V-Versorgungsspannung. Im Messbereich bis 40V DC meines Voltmeters wird jetzt -0.01V angezeigt. Dieser Rest ist wohl Ausgangs-Offsetspannung, oder? Aber warum ein Minus-Zeichen? Ich messe doch korrekt gegen Bezugspotential. "Schwarz" des Voltmeters auf Plus-Miuns-Anschluss der symmetrischen Versorgungsspannung, "rot" an den Ausgang des AD620. Die Eingänge des AD620 sind dabei unbelastet und nur durch die 1MOhm-Messwiderstände mit dem Bezugspotential der symmetrischen Versorgungsspannung verbunden. Als Gleichrichter verwende ich, wie schon besprochen, einen Vollweg-Präzisionsgleichrichter mit zwei Dioden. Als Dioden verwende ich BAT48 Shottky-Dioden. Die Schwellenspannung ist gering bei diesen Dioden. Was würdest Du mir für Dioden empfehlen? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Ich meinte nur in Bezug auf einen normalen OPV wie den TL072, den > ich auch verwende. Der besitzt keinen REF-Anschluss und für ihn ist > klar, In den meisten Schaltungen besitzt auch jeder normale OPV einen Ref-Anschluss. Der "Ref-Anschluss des TL072" ist z.B. bei einer nichtinvertierenden Verstärkerschaltung das Ende eines Widerstands (der Widerstand, mit dem man die Rückkopplung runterteilt). Ohne den wüsste der normale OPV auch nicht, mit Bezug auf was er verstärken soll. Und weil beim AD620 die Widerstände schon fertig mit eingebaut sind, muss man halt die Masse ans IC legen. Rolf schrieb: > Im Messbereich > bis 40V DC meines Voltmeters wird jetzt -0.01V angezeigt. > Dieser Rest ist wohl Offsetspannung, oder? (Offsetspannung mal Verstärkung) plus (Eingangsstrom mal Quellwiderstand mal Verstärkung) plus (Messfehler vom Voltmeter). Rolf schrieb: > Aber warum ein Minus-Zeichen? Warum nicht? Wer sagt, dass die Fehlergrößen alle positiv sein müssen?
Moin Lurchi. Eine für Dich wahrscheinlich sehr simple Frage, aber: kann ich mit einer aus zwei 9V-Blockbatterien symmetrisch aufgebauten Spannungsversorgung mehrere Operationsverstärker gleichzeitig speisen, indem ich sie parallel an die symmetrische Versorgung schalte? Der AD620 soll gleichzeitig mit 2 weiteren Operationsverstärkern des Präzisionsgleichrichters und einem OPV als Integrierer aus der symmetrischen Batteriespannungsversorgung gespeist werden. Gruß Rolf
Natürlich kann man weitere OPs aus den +-9 V speisen. Allerdings hat man bei +-9 V in der Regel schon eine recht hohe Leistung für den Batteriebetrieb. Man sollte also wenigstens sparsame OPs wählen. Normal würde man so eine Schaltung eher für eine 4-6 V Versorgung oder vielleicht noch 1 mal 9 V auslegen. Das liegt auch daran, das die günstigen CMOS Schalter (z.B. 4066) für eine Synchrongleichrichtung eher 12 V oder weniger mögen. Der Motor dürfte aber ggf. sowieso ein wesentlicher Teil des Stromverbrauchs sein.
Alles klar, danke. Ein paar Kleinigkeiten noch zum Gleichrichten. Also ich will erst einmal, wie schon besprochen, einen (ungesteuerten) Vollweg-Präzisionsgleichrichter mit zwei OPV und zwei Dioden ausprobieren. 1. Auf dem TL072 sind zwei OPVs integriert. Würdest Du die beide zusammen nutzen oder zwei TL072 separat zusammenschalten, wobei der jeweils unbenutzte OPV als Spannungsfolger mit dem nichtinvertierenden Eingang auf Masse (so sollte man bekanntlich die unbenutzten OPVs verschalten) gelegt wird? 2. Ich verwende für die Gleichrichtung zwei Shottky-Dioden (BAT48). Sind die geeignet für diesen Anwendungsfall? 3. Würdest Du für die Glättung nach dem Gleichrichter eher einen Integrierer (Tiefpass) aus OPV und Kondensator verwenden oder den Tiefpass aus Widerstand und Kondensator zusammensetzen? Gruß Rolf
Natürlich kann man beide Hälften des TL072 nutzen. Der TL072 braucht auch recht viel Strom - die sparsamere (langsamer und mehr Rauschen) Version TL062 sollte auch ausreichen. Bei Batteriebetrieb sollte man unbenutzte OPs gar nicht erst einbauen. Bei sehr sparsamen Typen wie etwa TS27L2 oder MCP6044 könnte man das ggf. gerade noch machen, aber nicht bei einen Stromfresser wie dem TL072. Was man sonst mit einem überzähligen OP macht, hängt auch vom Type ab. Der Impedanzwandler für Masse ist eine Möglichkeit. Die BAT48 sollten als Dioden gehen, es sollten aber auch einfache 1N4148 ausreichen. Beim Filter hinter dem Gleichrichter wäre die aktive Version mit OP ggf. schon etwas besser, aber der einfache RC Filter sollte auch ausreichen. Die meisten LCD Voltmeter mitteln sowieso, wirken also auch schon als Filter.
Moin Lurchi. Die Signalform des influenzierten Stromes ist mir noch nicht so einleuchtend. In folgendem Link wird der Strom, hervorgerufen durch die influenzierte Ladung, durch Anwendung des Gauß'schen Gesetzes berechnet: https://ap.physik.uni-konstanz.de/PP/PP2013/Bericht-Elektrofeldmeter.pdf Die Rechnung ist gut verständlich und nachvollziehbar und ergibt in der Tat einen rechteckförmigen Stromverlauf, dessen Form sich auch im Experiment bestätigt. Aber den Gauß'schen Satz mittels der "Gauß'schen Schachtel" anzuwenden, gilt strenggenommen nur bei unendlich ausgedehnten (Mess-)Platten. Wo schlägt sich dieser "Fehler" bzw. die Endlichkeit der Messplatten nieder? Wie kann man die Endlichkeit in der Rechnung berücksichtigen? Wäre ein Modell dieser Kondensatoranordnung aus Messplatte und Gegenplatte ein Kondensator, dessen Kapazität ständig (durch die größer werdende nicht abgedeckte Fläche) vergrößert wird, wobei die Spannung gleichbleibt, da sich der Plattenabstand im elektrostatischen Feld nicht ändert? Eigentlich müsste der Strom aber dann dreieckig verlaufen. Das ist mir nicht so ganz klar. Gruß Rolf
Moin Lurchi, der Gleichrichter funktioniert nicht richtig. Muss zwischen dem Ausgang des AD620 und dem Eingang des Gleichrichters (invertierender Verstärker) noch ein Impedanzwandler? Ich würde sagen nein, weil der Ausgang des AD620 niederohmig ist. Gruß Rolf
Der Ausgang des AD620 ist niederohmig genug. Der normale ungesteuerte Gleichrichter ist aber sowieso mehr eine Notlösung, etwa um die 50 Hz zu sehen.
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Danke. Der Gelichrichter funktioniert jetzt. Hatte den nichtinvertierenden Eingang nicht auf Masse. Ich habe eine Oszilloskop-Aufnahme gepostet. Warum sind die Rechtecke abwechselnd kleiner? Würde ein Offsetabgleich jeder einzelnen Stufe noch etwas bringen? Gruß Rolf
Die Unterschiedlich Höhe ist ein Offset. Neben der Offsetspannung der Verstärker kommt da noch ein Teil vom Bias Strom mal Widerstand am Eingang. Man muss nicht jede Stufe einzeln abgleichen. Wenn man die Verstärkung nicht umschaltet reicht auch ein Abgleich - aber besser nicht über den Nullpunktabgleich an einem BJT basierten OP, der ist nur für den Offset des OPs.
Vielen Dank. Zum Integrierer bzw. Tiefpass mit OPV: Welche Größe sollte der Kondensator haben? Ich habe einen Keramikkondensator mit der Bezeichnung 105. Würde der sich eignen? Gruß Rolf
Bei der Tiefpassfilterung kommt es sehr auf das Anzeigeinstrument an. Die 50 Hz und so wie es aussieht eine etwa 80 Hz Modulation sollte man wenigstens überbrücken. D.h. eine Zeitkonstante im Bereich 10 ms -100 ms wäre vermutlich passend für eine direkte Anzeige. Die Anzeige sorgt ggf. für zusätzliche Filterung. Die 105 auf dem Kondensator stehen für 10 mal 10 hoch 5 pf, also 1 µF. Das wäre schon eine brauchbare Größe mit einem 10 K bis 100 K Widerstand. Die Keramischen dieser Größe sind zwar etwas piezoelektrisch - das dürfte aber hier nicht so schlimm sein.
Moin Lurchi, ich verwende einen 100K Widerstand zusammen mit OPV und Keramikkondensator als Integrierer verschaltet. Er glättet aber überhaupt nichts. Es erscheint nur ein breiter Sinus. Ich habe auch 10K ausprobiert. Keine große Änderung. Woran könnte es liegen? Gruß Rolf
Sollte die Zeitkonstante nicht sogar 0,5 Sekunden betragen? Gruß Rolf
Ok, stimmt. Es ergibt sich eine Zeitkonstante von 0,1 Sekunden. Seltsam, warum gibt er dann nur einen Sinus heraus? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > ich verwende einen 100K Widerstand zusammen mit OPV und > Keramikkondensator als Integrierer verschaltet. Kannst du mal die tatsächliche Schaltung zeigen? Wenn es wirklich ein reiner Integrierer sein sollte, dann muss der (mit dem gleichgerichteten Signal am Eingang) mit dem Ausgang gegen die positive Versorgungsspannung laufen. Eine Gleichspannung aufintegriert geht gegen unendlich, aber so weit kommt der OPV-Ausgang nicht sondern hält kurz vor der Versorgungsspannung an. Dann siehst du evtl. den Ripple der positiven Versorgung als "Sinus" durchschlagen.
Danke Achim. Als Integrierer verwende ich exakt diese Schaltung hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#/media/File:Integrating_Amplifier.svg Also Operationsverstärker kommt ein TL072 zum Einsatz, der Widerstand beträgt 100 kOhm. Gespeist wird der Integrierer mit dem gelben Betragssignal des AD620-Ausgangs im obigen Screenshot. Kann der Integrierer eine "gerade" Gleichspannungslinie erzeugen oder wird es bei Rechteckspeisung eine Dreiecksspannung? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Kann der Integrierer eine "gerade" Gleichspannungslinie erzeugen oder > wird es bei Rechteckspeisung eine Dreiecksspannung? Weder noch. Da dein Eingang einen Gleichanteil hat (wie sollte es hinter einem Gleichrichter auch ander sein) wird der Integrierer diesen Gleichanteil aufintegrieren und mit seinem Ausgang gegen die obere Versorgung laufen. Steht sinngemäß auch so in dem Wiki-Artikel, dessen Schaltbild du verlinkt hast.
Ok, danke. Wie bekomme ich den Gleichanteil des Ausgangssignales des AD620 herausgefiltert? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Wie bekomme ich den Gleichanteil des Ausgangssignales des AD620 > herausgefiltert? Was meinst du mit herausgefiltert? Dass der Gleichanteil verschwindet? Das wäre schlecht, denn der Gleichanteil ist grade das Signal, das dich interessiert. Oder meinst du mit herausgefiltert, dass nur der Gleichanteil übrig bleibt? Das erreichst du mit einem entsprechend dimensionierten Tiefpass (aber nicht mit deinem Integrator).
und um Missverständnisse zu vermeiden: mit "Gleichanteil" meine ich den Mittelwert des gleichgerichteten Signals (nicht den Offset des AD620).
Danke. Ich meinte natürlich den Gleichanteil, der im Ausgangssignal des AD620 enthalten ist. Dieser interessiert. Warum verwenden dann einige Feldmühlen einen Integrator, entweder nachgeschaltet am gesteuerten oder ungesteuerten Gleichrichterausgang? Mir ist auch der Unterschied zwischen passivem Tiefpass und Integrierer nicht klar. Gru Rolf
Rolf schrieb: > Ich meinte natürlich den Gleichanteil, der im Ausgangssignal des AD620 > enthalten ist. Dieser interessiert. Nein: Am Ausgang des AD620 interessiert nur das Rechteck (also der Wechelspannungsanteil einer bestimmten Frequenz und Phasenlage). Der Gleichanteil an dieser Stelle ist ein Dreckeffekt. Aber hinter dem Gleichrichter wird aus dem (Wechselspannungs-)Rechteck dann ein pulsierendes Gleichsignal, dessen Gleichanteil interessiert. Rolf schrieb: > Warum verwenden dann einige Feldmühlen einen Integrator, entweder > nachgeschaltet am gesteuerten oder ungesteuerten Gleichrichterausgang? Zeig mal ein konkretes Beispiel. Dann lässt sich auch konkret sagen, warum etwas funktioniert (oder nicht funktioniert). Wenn du nur auf das Schlagwort "Integrierer" reagierst fällt dir evtl. gar nicht auf, dass damit etwas anderes gemeint ist als mit der Schaltung, die du aufgebaut hast. Rolf schrieb: > Mir ist auch der Unterschied zwischen passivem Tiefpass und Integrierer > nicht klar. Egal ob passiver Tiefpass oder aktiver Tiefpass oder Integrierer: du solltest imho erst kapieren, was so grundlegende Schaltungen bedeuten und wie sie funktionieren, ehe du sie fröhlich verbaust.
> Nein: Am Ausgang des AD620 interessiert nur das Rechteck (also der > Wechelspannungsanteil einer bestimmten Frequenz und Phasenlage). Der > Gleichanteil an dieser Stelle ist ein Dreckeffekt. Aber hinter dem > Gleichrichter wird aus dem (Wechselspannungs-)Rechteck dann ein > pulsierendes Gleichsignal, dessen Gleichanteil interessiert. Sorry, sorry. Habe mich total verschrieben. Ganz klar, ich meinte natürlich den Gleichanteil der im Ausgangssignal des Gleichrichters (in meinem Fall ein ungesteuerter Vollweg-Präzisionsgleichrichter) enthalten ist. > Zeig mal ein konkretes Beispiel. Dann lässt sich auch konkret sagen, > warum etwas funktioniert (oder nicht funktioniert). Wenn du nur auf das > Schlagwort "Integrierer" reagierst fällt dir evtl. gar nicht auf, dass > damit etwas anderes gemeint ist als mit der Schaltung, die du aufgebaut > hast. Dieses Projekt (arbeiten auch mit ungesteuertem Gleichrichter): https://ap.physik.uni-konstanz.de/PP/PP2013/Bericht-Elektrofeldmeter.pdf Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Dieses Projekt (arbeiten auch mit ungesteuertem Gleichrichter): Ja. Aber das, was die mit "Integrierer" bezeichnen ist etwas anderes als das, was du aufgebaut hast. Schau dir einfach nur mal deren Schaltung an. Deswegen reicht es eben nicht, nur auf das Stichwort zu achten, sondern man muss wissen (oder rausfinden), was konkret damit gemeint ist. Deswegen habe ich vor zwei Stunden auch nachgefragt, wie dein Integrierer konkret aussieht.
> Ja. Aber das, was die mit "Integrierer" bezeichnen ist etwas anderes als > das, was du aufgebaut hast. Schau dir einfach nur mal deren Schaltung > an. > > Deswegen reicht es eben nicht, nur auf das Stichwort zu achten, sondern > man muss wissen (oder rausfinden), was konkret damit gemeint ist. > Deswegen habe ich vor zwei Stunden auch nachgefragt, wie dein > Integrierer konkret aussieht. Danke, sehr wichtig. Das ist mir auch schon ein Paar mal so ergangen. Man kann in vielen Schaltungen die einzelnen Komponenten nicht immer auch in ihrer Funktion isoliert btrachten. Viele Funktionen, die sie alleine nicht besitzen, bekommen sie erst im Zusammenspiel mit den übrigen Komponenten. Das heißt, in Verbindung mit dem nachgeschalteten Teil (schaltbarer Verstärker) ergibt sich eine Gleichanteil-Gewinnung? An der Schaltung ist mir aber nicht klar, wie sie verhindern, dass der Integrierer bis zu seiner Versorgungsspannung aufsummiert. Was Du ja auch weiter oben angesprochen hast. Zu meiner Schaltung: Ich habe jetzt an den Ausgang des Vollweg-Präzisionsgleichrichters einfach einen Integrierer angeschlossen. Der Integrierer hat die Form wie oben verlinkt mit nur einem Widerstand von 100 KOhm und der Keramikkondensator besitzt eine Kapazität von 1µF. Gruß Rolf
Wie könnte ich den Mittelwert/Gleichanteil des Ausgangssignals des Gleichrichters relativ gut gewinnen? Wäre ein passiver Tiefpass in diesem Falle besser geeignet? Gruß Rolf
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Rolf schrieb: > Der Integrierer hat die Form > wie oben verlinkt mit nur einem Widerstand von 100 KOhm und der > Keramikkondensator besitzt eine Kapazität von 1µF. "wie oben verlinkt" schön gesagt: meinst du wie hier verlinkt Rolf schrieb: > Als Integrierer verwende ich exakt diese Schaltung hier: > https://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#/media/File:Integrating_Amplifier.svg oder wie hier verlinkt: Rolf schrieb: > Dieses Projekt (arbeiten auch mit ungesteuertem Gleichrichter): > https://ap.physik.uni-konstanz.de/PP/PP2013/Bericht-Elektrofeldmeter.pdf Wenn du bei der Diskussion ständige Missverständnisse vermeiden willst: zeichne doch einfach mal eine Schaltskizze, dann muss man nicht immer nachfragen, was tatsächlich gemeint ist. Außerdem muss man sich dann die konkreten Bauteilwerte nicht in zig Beiträgen zusammensuchen, sondern sieht alles auf einen Blick. Und man kann den Bauteilen Namen geben und weiß dann sofort, wovon im Text die Rede ist. Siehe z.B. die angehängte Skizze. Rolf schrieb: > An der Schaltung ist mir aber nicht klar, wie sie verhindern, dass der > Integrierer bis zu seiner Versorgungsspannung aufsummiert. Für die Gleichspannungsverstärkung kannst du dir einfach den Kondensator wegdenken. (Weil ein Kondensator für beliebig kleine Frequenzen einen beliebig großen Widerstand darstellt). Wenn du dir bei Schaltung A den Kondensator wegdenkst, bleibt ein Komparator übrig. Die Eingangsspannung wird "unendlich" verstärkt. Na ja, eigentlich nur mit der Differenzverstärkung des OpAmp, aber das ist so gut wie unendlich. Das Ausgangsignal müsste also unendlich groß werden, tatsächlich schlägt es an der Versorgung an. Wenn du dir in Schaltung B den Kondensator wegdenkst, dann bleibt ein simpler Inverter übrig: die Verstärkung ist -1, es gibt keinen Grund, warum die Ausgangsspannung bis zur Versorgung hochlaufen soll. Bei richtig hohen Frequenzen ist der Blindwiderstand des Kondensators viel kleiner als 100kOhm. Dann kannst du dir in Schaltung B den Widerstand R3 wegdenken (weil bei der Parallelschaltung der Kondensator mit dem viel kleineren Widerstand den Stromfluss übernimmt). Für richtig hohe Frequenzen verhalten sich Schaltung A und B also gleich. Die Grenze zwischen beiden unterschiedlichen Verhalten ist grade die Grenzfrequenz des Verstärkers: da ist der Blindwiderstand des Kondensators grade genau so groß ist wie der Wirkwiderstand von R3, beide wirken sich gleich stark auf das Verstärkerverhalten aus. Rolf schrieb: > Wie könnte ich den Mittelwert/Gleichanteil des Ausgangssignals des > Gleichrichters relativ gut gewinnen? z.B. mit Schaltung B
Vielen Dank für Deine Mühe, Achim. Gibt es auch eine Schaltung wie B, die nichtinvertierend ist, bei der also der Gleichrichtwert positiv und qualitativ gut ist? Die Sache mit der Dimensionierung: Ich entscheide mich für Schaltung B. Wie bemesse ich die Größe der Widerstände und des Kondensators richtig? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Wie bemesse ich die Größe der Widerstände und des Kondensators richtig? Das Widerstandsverhältnis wählst du so, dass die passende Verstärkung des Gleichanteils rauskommt. Wenn Faktor 1 für dich ok ist (weil der AD620 schon die wesentliche Verstärkung macht), dann eben beide Widerstände gleich groß. Bezüglich des Absolutwerts der Widerstände achtest du darauf, dass sie - nicht zu klein sind (nicht wesentlich kleiner als 1k, um die Verstärker nicht zu sehr zu belasten) - nicht zu groß sind (nicht ohne Not wesentlich größer als ~500k, damit irgendwelche Schmutzeinflüsse sich nicht zu stark bemerkbar machen) Den Kondensator wählst du so, dass die passende Grenzfrequenz rauskommt. Die hängt davon ab, wie stark du die Welligkeit unterdrücken willst und wie lange du auf das Einschwingen des Signals warten willst. Bei diesem einfachen Tiefpass erster Ordnung fällt die Verstärkung oberhalb der Grenzfrequenz mit 20dB/Dekade ab. (d.h. wenn die Frequenz einen Faktor 10 größer wird, wird die Verstärkung einen Faktor 10 kleiner). Wenn du willst, dass die Welligkeit deines Signals einen Faktor 100 weniger verstärkt wird als der Gleichanteil, muss die Grenzfrequenz des Verstärkers also einen Faktor 100 kleiner sein als die Grundfrequenz des gleichgerichteten AC-Signals (d.h. die doppelte Frequenz des Rechtecks). Aus deiner Wahl der Grenzfrequenz ergibt sich C, weil R ja schon zuvor festgelegt wurde. Wenn der resultierende Wert für C zu unhandlich wird, dann gehst du noch mal an den ersten Teil der Dimensionierung und wählst die Absolutwerte der Widerstände entsprechend anders. Rolf schrieb: > Gibt es auch eine Schaltung wie B, die nichtinvertierend ist, bei der > also der Gleichrichtwert positiv und qualitativ gut ist? Mit aktiven Filtern höherer Ordnung ließe sich die Unterdrückung der Welligkeit verbessern bzw. die Wartezeit aufs Einschwingen verkürzen. Aber das ist ein eigenes Kapitel für später, versuch lieber erst mal die Grundschaltungen richtig zu verstehen.
Achim S. schrieb: > Den Kondensator wählst du so, dass die passende Grenzfrequenz rauskommt. > Die hängt davon ab, wie stark du die Welligkeit unterdrücken willst und > wie lange du auf das Einschwingen des Signals warten willst. Klasse Erklärung. Vielen Dank für Deine Unterstützung. Ich verstehe. Das Signal am Ausgang des Gleichrichters, die "hochgeklappten" Rechtecke, sind eine Überlagerung aus dem Gleichanteil und einer (unendlichen) Anzahl an "Sinussen" unterschiedlicher Frequenz, die Welligkeit quasi, die "auf dem Gleichanteil liegt". Ich versuche diese zusätzlichen Frequenzen wegzudämpfen, ok. Klar, der Gleichanteil kann nicht über den Kondensator des Tiefpasses, also wird er invertierend verstärkt (oder bei -1 nur invertiert). Wieso habe ich nur einen Sinus gesehen bzw. auch, glaube ich, irgendwas dreieckförmiges als ich nur den Integrierer verwendete? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Wieso habe ich nur einen Sinus gesehen bzw. auch, glaube ich, irgendwas > dreieckförmiges als ich nur den Integrierer verwendete? Wie schon geschrieben: vielleicht siehst du den Ripple der Versorgung auf dem Ausgangssignal (das an der Versorgung festhängt). Mit welchen Quellen hast du die Schaltung versorgt? Und: wenn du ein Messergebnis erklärt haben willst, dann wäre es geschickt, das Messergebnis auch zu zeigen (Screenshot vom Oszi).
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Moin Achim. Es funktioniert nicht mit der Schaltung B. Man erkennt deutlich, dass er das Eingangssignal (unten) invertiert. Ist die Grenzfrequenz zu hoch, sodass der Kondensator (33pF) nicht wirkt? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Ist die Grenzfrequenz zu hoch, sodass der Kondensator (33pF) nicht > wirkt? Kommt darauf an: wie groß ist der Widerstand? Falls es 100kOhm sein sollten, dann ist die Grenzfrequenz 48kHz. Wenn dein gepulstes Signal eine niedrigere Frequenz hat als die 48kHz, dann wird davon natürlich nix gefiltert. Noch ein Hinweis: mach vom dem Oszi möglichst kein Foto sondern einen Screenshot ("Ausdrucken" in png-Datei auf USB-Stick). Das sieht nicht nur besser aus, sondern man erkennt dann meist auch zusätzlich Info (z.B. mit welcher Zeitablenkung du gearbeitet hast, welche Frequenz dein Signal hat, ....)
Ich habe jetzt einen 1 myF genommen. Jetzt ist es besser, wobei ein gewisser ripple übrig bleibt. Könnte ich auch in der FFT sehen, welche Frequenzen ich herausfiltern bzw. wegdämpfen müsste? Die FFT des gleichgerichteten Signals. Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Könnte ich auch in der FFT sehen, welche Frequenzen ich herausfiltern > bzw. wegdämpfen müsste? Die FFT des gleichgerichteten Signals. Kannst du machen. Einfacher und naheliegender wäre aber, auf der Zeitachse des Oszibildes abzulesen, wie die (Grund)-Frequenz des gleichgerichteten Signals ist. Alle Harmonischen davon sind entsprechend höherfrequent und werden noch besser weggefiltert. Wenn du die Grenzfrequenz dieses einfachen Filters immer weiter nach unten drehst, wird aber auch die Einstellzeit des Signals immer langsamer werden. Was willst du denn mit dem Ausgangssignal machen, dass es so völlig "glatt" werden muss? Mit einem Multimeter messen? Dann kannst du das Multimeter die Mittelungsarbeit machen lassen (DC-Messbereich). Oder mit einem ADC digitalisieren? Dann nimm eine Reihe von ADC-Ergebnissen auf und bilde rechnerisch den Mittelwert darüber. Wenn du die Messperiode, über die du mittelst, grade gleich lang wählst wie die Periode des Ripples, dann fällt der Ripple durch die Mittelwertbildung völlig raus.
Danke Achim. Ich habe die Dauer eines Rechtecks zu 5,8 ms (Periodendauer) abgelesen. Die Freuenz ergibt sich daruaus dementsprechend zu 172,4 Hz. Die Grenzfrequenz ist also 172,4Hz? Könntest Du mir noch zeigen, wie ich daraus die Größe des Kondensators berechnen kann. Diese Ausgangsspannung soll von einem hochohmigen DC-Anzeigeinstrument (Digitalanzeige) aufgenommen werden. Das Anzeigegerät wird über ein 10Meter Koaxialkabel an die Feldmühle angeschlossen. Im Grunde genommen will ich mit der Feldmühle das elektrostatische Feld eines Hochspannungsmessteilers (DC) vermessen und eine proportionlae Spannung im Bereich von 0 bis 10 V durch die Feldmühle erzeugen. Von der Feldmühlenausgangsspannung kann ich dann durch einen bestimmten Faktor auf die Spannung am Schirm des Teilers schließen. Momentan will ich mit der Schaltung überprüfen, ob ein ungesteuerter Gleichrichter für diese Messung genügend Genauigkeit bietet. Standard-Feldmühlen verwenden ja das Lock-In-Prinzip. Gruß Rolf
Die Grenzfrequenz des Filters ist immer ein Kompromiss aus Unterdrückung von höherfrequenten Störungen und der zum Einschwingen nötigen Zeit. Zum Einschwingen sollte man beim Filter 1. Ordnung etwa 5 Zeitkonstanten warten. D.h wenn man eine Wartezeit von 1 Sekunde akzeptiert (viel schneller kann man eine Digitalanzeige kaum lesen), darf die Zeitkonstante also bis etwa 0.2 s betragen. Das entspricht einer Grenzfrequenz von ca. 1 Hz. Die Grenzfrequenz sollte schon etwas niedriger als die Störfrequenz sein. Um eine 10 fache Reduktion zu erhalten, etwa bei 1/10 der Frequenz. In diesem Fall hat man da einiges an Spielraum die Grenzfrequenz zu wählen. Die meisten Digitalanzeigen mitteln auch schon und können kleinere Schwankungen im Signal vertragen. Wenn die Anzeige hochohmig ist, dürfte das Filter auch Passiv sein.
Danke Lurchi, also wäre ein Keramikkondensator mit 33 mykroFarad geeignet, um das restliche Ripple zu unterdrücken? Eine andere Sache noch: Wenn ich die Drehzahl stark erhöhe, dann klappen die Rechtecke am Ausgang des Gleichrichters (nicht Tiefpass) nach untern, Zwischen den Rechtecken entsteht eine Art Sinus. Ist der Gleichrichter aus einem Opv (Einweggleichrichter) und einem nachgeschalteten Addierer irgendwie instabil? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Die Freuenz ergibt sich daruaus dementsprechend zu 172,4 Hz. > Die Grenzfrequenz ist also 172,4Hz? Nein, das wurde oben schon erklärt und jetzt von Lurchi nochmal. Rolf schrieb: > Könntest Du mir noch zeigen, wie ich daraus die Größe des Kondensators > berechnen kann. Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass und suche dort bei "Tiefpass erster Ordnung" nach "die Grenzfrequenz beträgt" Rolf schrieb: > Diese Ausgangsspannung soll von einem hochohmigen DC-Anzeigeinstrument > (Digitalanzeige) aufgenommen werden. Welches DC Anzeigeinstrument? Wenn es wirklich im DC-Messbereich arbeitet, dann kannst du die ganze Filterei ruhig dem Messgerät überlassen. Rolf schrieb: > Ist der Gleichrichter aus einem Opv > (Einweggleichrichter) und einem nachgeschalteten Addierer irgendwie > instabil? Das ist doch jetzt ein Witz, oder? Du hast noch nicht einen einzigen konkreten Schaltplan von dir gezeigt (immer nur irgendwelche "ähnlichen" Schnipsel aus anderen Quellen verlinkt), aber du erwartest ein Beurteilung, welche Probleme deine Schaltung haben könnte? Rolf schrieb: > Das Anzeigegerät wird über ein > 10Meter Koaxialkabel an die Feldmühle angeschlossen. Das sind also in der Größenordnung 1nF Lastkapazität am Ausgang deines letzten OPVs. Das ist ggf. großer Mist, und aus keinem deiner bisherigen Beiträge hatte man drauf kommen können, dass du so eine Sollbruchstelle in deiner Schaltung eingebaut hast. Sehr viele OPV nehmen so etwas übel und reagieren ggf. mit Schwingen darauf. Wenn du willst, dass deine Schaltung funktioniert, dann zeig uns halt deine Schaltung! (und nicht irgendetwas ähnliches, dass du im Internet gefunden hast) Rolf schrieb: > Momentan will ich mit der Schaltung überprüfen, ob ein ungesteuerter > Gleichrichter für diese Messung genügend Genauigkeit bietet. > Standard-Feldmühlen verwenden ja das Lock-In-Prinzip. Und wie genau muss es denn werden, damit es "genügend Genauigkeit" bietet? Das Lock-in-Prinzip ist aus sehr guten Gründen der Standard für diese Art Messungen.
Achim S. schrieb: > Das ist doch jetzt ein Witz, oder? Du hast noch nicht einen einzigen > konkreten Schaltplan von dir gezeigt (immer nur irgendwelche "ähnlichen" > Schnipsel aus anderen Quellen verlinkt), aber du erwartest ein > Beurteilung, welche Probleme deine Schaltung haben könnte? Sorry Achim, hast natürlich recht. Werde meinen Schaltplan posten. Ich habe jetzt einen 33 mykroFarad Kondensator verwendet. Jetzt erscheint eine relativ saubere Linie. Allerdings ist es ein bipolarer Tonfrequenz-Kondensator. Keramikkondesatoren gibt es in der Größenordnung nicht. Ich verstehe die Ausführungen von Lurchi nicht. Ich habe einen Gleichanteil und ich habe ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz. Ich verstehe nicht, was jetzt die Grenzfrequenz ist. Meiner Meinung nach ist es die erste Harmonische im gleichgerichteten Signal. Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Ich verstehe die Ausführungen von Lurchi nicht. Ich habe einen > Gleichanteil und ich habe ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz. Ich > verstehe nicht, was jetzt die Grenzfrequenz ist. Meiner Meinung nach ist > es die erste Harmonische im gleichgerichteten Signal. Nein: die erste Harmonische im Signal ist deine Signalfrequenz. Das Verhältnis von Signalfrequenz zur Grenzfrequenz des Filters gibt dir an, wie stark deine Signalfrequenz abgeschwächt wird. Nochmal die Erklärung von oben: Achim S. schrieb: > Bei diesem einfachen Tiefpass erster Ordnung fällt die Verstärkung > oberhalb der Grenzfrequenz mit 20dB/Dekade ab. (d.h. wenn die Frequenz > einen Faktor 10 größer wird, wird die Verstärkung einen Faktor 10 > kleiner). > > Wenn du willst, dass die Welligkeit deines Signals einen Faktor 100 > weniger verstärkt wird als der Gleichanteil, muss die Grenzfrequenz des > Verstärkers also einen Faktor 100 kleiner sein als die Grundfrequenz des > gleichgerichteten AC-Signals (d.h. die doppelte Frequenz des Rechtecks).
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Danke. Im Anhang habe ich den Schaltplan meiner gesamten Schaltung eingefügt. Ich möchte einen Offsetabgleich meiner gesamten Schaltung durchführen. Dazu habe ich die beiden Eingänge des AD620 auf Masse gelegt und das Ausgangssignal meiner gesamten Schaltung gemessen. Ich konnte eine Spannung von rund 80mV am Ausgang der gesamten Schaltung messsen. Ist dieses Vorgehen korrekt, um die gesamte Offsetspannung zu bestimmen? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Im Anhang habe ich den Schaltplan meiner gesamten Schaltung eingefügt. Danke Dein aktueller Tiefpass hat eine Grenzfrequenz von 0,5Hz. Das liegt einen Faktor ~350 unter der Frequenz deines Wechselanteils, damit wird der Wechselanteil ungefähr um den Faktor 350 unterdrückt. Wie schon geschrieben: wenn es dir nur auf die Anzeige eines DC-Messgeräts geht, musst die Kurve nicht beliebig glatt sein: das Messgerät wird selbst über die Kurve integrieren. Rolf schrieb: > Ich möchte einen Offsetabgleich meiner gesamten Schaltung durchführen. Der einfache Präzisionsgleichtrichter ist sehr empfindlich auf den Offsetfehler der Stufen davor (weil er "beim Nulldrchgang der Spannung umschaltet", und der Nulldurchgang wird durch den Offset verschoben). Würdest du stattdessen einen Lock-In Ansatz verwenden, dann wäre der Offset des AD620 weitgehend egal - weil der gesteuerte Gleichrichter "immer im richtigen Moment umschaltet", nicht beim (verschobenen) Nulldurchgang. Rolf schrieb: > Dazu habe ich die beiden Eingänge des AD620 auf Masse gelegt und das > Ausgangssignal meiner gesamten Schaltung gemessen. Schalte sie nicht auf Masse sondern schalte sie einfach zusammen. Durch die verbauten 1M-Widerstände liegen die Eingang dann ja ungefähr auf Masse, aber der Spannungsabfall des Eingangsoffsetstroms über die 1MOhm-Widerstände bleibt gleich und kann ebenfalls mit abgeglichen werden. Wenn du dagegen die Eingänge für den Abgleich auf Masse schaltest, geht dir der Einfluss des Eingangsoffsetstroms verloren. Mit der Eingangsbeschaltung würde ich dann die Spannung am Ausgang des AD620 (also vor dem Eingang des Präzisionsgleichrichters) auf Null drehen. Das ist die kritischste Stelle (weil sie die Funktion des Gleichrichters beeinflusst). Wenn an der Stelle 0V anliegen und am Ausgang der Schaltung der Offset immer noch zu groß sein sollte, würde ich zur Not am Addierer oder bei OPV3 noch einen zusätzlichen Offsetabgleich einführen. Mit einem Lock-In sollte in jedem Fall ein einzelner Offsetabgleich an der Ausgangsstufe ausreichen (der jetzt dominierende Offset des AD620 wäre dann egal). Wie schon gesagt: sehr viele OPV mögen keine zu großen kapazitiven Lasten am Ausgang (also z.B. keine langen Koaxialkabel). Der TL072 hat zwar eine Spezifikation für 100pF am Ausgang, aber nicht für 1nF am Ausgang (dein Kabel). Kannst ja mal das Kabel abziehen und schauen, ob die unerwünschten Schwingungen verschwinden. Falls ja hilft es wahrscheinlich, wenn du zwischenden Ausgang deiner Schaltung und das Koaxialkabel einen Widerstand (50-100Ohm) einbaust.
Der Ref. Pin des AD620 muss auch noch an GND. Einen Offset beim AD620 könnte man z.B. über den Punkt ausgleichen wo einer der 1 M Widerstände hin geht. Also den nicht am GND, sondern an eine kleine einstellbare Spannung im mV Bereich. Um bei der Offset-Bestimmung auch den Einfluss vom Bias mit drin zu haben würde ich die beiden Eingänge per Kondensator verbinden. Wenn man direkt verbindet fällt der Spannungsfall an den 1 M Widerständen wieder raus. Am Gleichrichter sollten die Widerstände vom Wert schon passen: 2.2 K statt 2 K sind schon etwas viel daneben. Ggf. einfach 2 mal 1 K in Reihe, wenn man keine 2 K hat. Das könnte z.B. die unterschiedlichen Stufen nach der Gleichrichtung erklären. Die Addierer-stufe hinter dem Gleichrichter könnte auch schon etwas Filterfunktion und bei Bedarf Verstärkung übernehmen. An den RC Tiefpass mit 10 K und 33 µF könnte man auch schon direkt ein hochohmiges Anzeigemodul anschließen. Da stört dann auch eine Kabel Kapazität nicht mehr.
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Vielen Dank lurchi. Den REF-Anschluss habe ich vergessen einzuzeichnen. Sorry, auf dem Steckbrett steht die REF-Verbindung zur Masse natürlich. Ich habe noch eine Sache, die mir auffällt. Wenn ich die Drehzahl stark erhöhe oder das Feld erhöhe, kippt das gleichgerichtete Signal, wie im Anhang zu sehen ist. Die Batteriespannung ist auf 7,4 v abgesunken. Ist der Gleichrichter vor dem Tiefpass übersteuert? Gru Rolf
Lurchi schrieb: > Einen Offset beim AD620 könnte man z.B. über den Punkt ausgleichen wo > einer der 1 M Widerstände hin geht. Hm: ich dachte, dass ich dazu auch was geschrieben hatte, aber dann hab ich es vor dem Abschicken wohl versehentlich wieder gelöscht. Ich würde den Offset des AD620 lieber am Ref-Pin wegdrehen (also nicht am Eingang des Instrumentenverstärkers, sondern an dessen Ausgang). Per Spannungsteiler mit Trimpoti die nötige "Gegenspannung" erzeugen und dann mit einem Spannungsfolger-OPV niederohmig auf den Ref-Pin des AD620 treiben. Hat den Vorteil, dass das Signal schon um den faktor 100 verstärkt ist (man muss also keine µV wegdrehen sondern mV) und dass man die Eingangsbeschaltung des AD620 schön symmetrisch lassen kann. Am Eingang des AD620 den Offset wegdrehen geht natürlich auch, aber ich finde, der Ref-Pin bietet sich dafür an.
Rolf schrieb: > Die Batteriespannung ist auf 7,4 v abgesunken. Ist > der Gleichrichter vor dem Tiefpass übersteuert? Auf wie viel V/Kästchen ist das Oszi denn eingestellt (mit einem Screenshot per Druckfunktion statt mit einem Foto könnte man das direkt ablesen). Wenn die Versorgung nur 7,4V beträgt, sollte die Eingangsspannung des TL072 nur in den Bereich 3-4V gehen, sonst übersteuerst du ihn. Ich bin nicht sicher, ob der TL072 zu Phase Reversal bei Übersteuerung neigt, aber das würde das "Umkippen" erklären.
Achim S. schrieb: > Auf wie viel V/Kästchen ist das Oszi denn eingestellt (mit einem > Screenshot per Druckfunktion statt mit einem Foto könnte man das direkt > ablesen). Sorry, habe immer noch keine guten Screenshots. Versuche das in Kürze wie beschrieben zu beheben. Die eine Batterie hat jetzt 7,6V und die andere 8V. Die Spannungsversorgung ist dann das nächste Thema. Gruß Rolf
Achim S. schrieb: > Hm: ich dachte, dass ich dazu auch was geschrieben hatte, aber dann hab > ich es vor dem Abschicken wohl versehentlich wieder gelöscht. Kein Problem, Achim. > Ich würde den Offset des AD620 lieber am Ref-Pin wegdrehen (also nicht > am Eingang des Instrumentenverstärkers, sondern an dessen Ausgang). Per > Spannungsteiler mit Trimpoti die nötige "Gegenspannung" erzeugen und > dann mit einem Spannungsfolger-OPV niederohmig auf den Ref-Pin des AD620 > treiben. Danke. Könntest Du mir die Abgleichschaltung mit dem REF-Anschluss schaltungsmäßig aufzeichnen. Wäre super nett. Gruß Rolf
Ich habe die Eingänge verschaltet wie Du gesagt hast. Klingt logisch eben wegen dem Offstestrom. Am Ausgang des AD620 liegen jetzt 1,1mV an. Am Gleichrichter 9,1mV. Habe die einzelnen Stufen dabei nicht von einander leitfähig getrennt. Gruß Rolf
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Ich habe die Schaltung zur Kompensation aufgezeichnet. Steckt in dieser Kompensation auch die Offset- Bias-Stromkompensation? Gruß Rolf
Das Übersteuern könnte vom verlassen des Gleichtaktbereichs des OPs kommen. Über 1,1 mV am Ausgang des AD620 muss man sich eigentlich kein Sorgen machen. Das geht unter in den Fehlern des Gleichrichters. Der TL072 kann auch mal 5 mV Offset haben. Die Schaltung mit dem OP zum Abgleich funktioniert so im Prinzip, wenn die Versorgung extrem stabil wäre und der Poti super gut. Die Praktische Lösung wäre ein passiver Teiler mit vielleicht 5 Ohm nach GND und dann 10 K zu einem Poti der den Offset einstellt. Die 5 Ohm am Ref Eingang wären wohl noch zu tolerieren. So exakt gleich sind die Empfängerflächen in der Regel auch nicht. Einfacher wäre das Prinzip aber an der Eingangsseite, weil da die Impedanz höher wäre. Auf 100 Ohm mehr oder weniger kommt es bei dem 1 M Widerstand nicht an. Der Offset hinter dem Gleichrichter könnte zum Teil vom TL072 kommen und zum Teil vom Rauschen. Den Offset könnte man etwa am Addierer hinter dem Gleichrichter abgleichen. Die Genauigkeit ist mit dem ungesteuerten Gleichrichter sowieso begrenzt. Wichtiger als ein genauer Offset-Abgleich wäre bei der Lösung mit dem einfachen Gleichrichter wäre da eher etwas gegen überlagerte 50 Hz Störungen - etwa ein Bandpassfilter und eine sehr stabile Motordrehzahl dazu. Einfach geht aber anders (etwa mit dem synchronen Gleichrichter).
Lurchi schrieb: > Das Übersteuern könnte vom verlassen des Gleichtaktbereichs des OPs > kommen. Was könnte man dagegen machen? Liegt es nur an der zu geringen Versorgungsspannung (die Versorgung werde ich sowieso auf 12V erhöhen, denn ich will alles in einen Ausgangsspannungsbereich von 0V bis 10V abbilden), weil es bei Erhöhung der Eingangsspannung der Verstärkerschaltung entsteht. > Der Offset hinter dem Gleichrichter könnte zum Teil vom TL072 kommen und > zum Teil vom Rauschen. Den Offset könnte man etwa am Addierer hinter dem > Gleichrichter abgleichen. Mit welcher Schaltung würdest Du den Abgleich durchführen? Auch einen Spannungsteiler mit Poti und dann am Ausgang des 2. OPVs? > Die Genauigkeit ist mit dem ungesteuerten > Gleichrichter sowieso begrenzt. Wichtiger als ein genauer > Offset-Abgleich wäre bei der Lösung mit dem einfachen Gleichrichter wäre > da eher etwas gegen überlagerte 50 Hz Störungen - etwa ein > Bandpassfilter und eine sehr stabile Motordrehzahl dazu. Einfach geht > aber anders (etwa mit dem synchronen Gleichrichter). Ich will einen maximalen Messfehler von 1% erreichen. Hälst Du das für generell machbar mit dieser Schaltung/ungesteuertem Gleichrichter? Ich müsste noch überprüfen wie groß die 50Hz-Belastung in der späteren Betriebsumgebung ist (das ist in der Hochspannungshalle). Hälst Du auch unter diesem Gesichtspunkt ein Bandpassfilter für ratsam? Gruß Rolf
1% Genauigkeit ist mit dem ungesteuerten Gleichrichter eher nicht machbar, jedenfalls nicht einfach. Der Bandpassfilter ist auch eher eine theoretische Lösung und kaum Praktikabel. Das Problem ist ja, dass 50 Hz Störungen eine Signal bei +-50Hz um die Modulaktionsfrequenz erzeugen. D.h. eine Filterung ist nicht so einfach: Ein Bandpass mit hoher Güte würde eine sehr stabile Motordrehzahl erfordern und neigt trotzdem zur Drift. Eventuell machbar wären eine digitale Auswertung, auch ohne Sychronisation: also das AC Signal genügend schnell digitalisieren und dann halt rechnen, um auf einen DC Wert und ggf. auch gleich den 50 Hz Anteil zu kommen. Selbst mit dem Synchron-gleichrichter wird es mit 1% Unsicherheit schwer: Da gehen gehen nicht nur Fehler bei der Auswertung ein, sondern auch Fehler der Mechanik und parasitäre Kapazitäten im sub pF Bereich (etwa der Einfluss von Feuchtigkeit auf das Platinenmaterial). Zu kleinen Feldern (Spannung an der unbelasteten Probe im mV Bereich) hin kommen dann ggf. noch Fehler durch Adsorbat an der Oberfläche dazu. D.h man sollte auf eine passende einheitliche Oberfläche achten. Normal ist eine Feldmühle auch mehr ein Schätzeisen. Das Problem mit der Übersteuerung könnte man durch weniger Verstärkung vor dem Gleichrichter lösen. Andere OPs (z.B. OPA171) könnten das Problem auch reduzieren weil sie dichter an de Versorgung kommen. Der Offsetabgleich nach dem Gleichrichter wäre am einfachsten über einen extra Eingangspfad an OPV2.
Lurchi schrieb: > 1% Genauigkeit ist mit dem ungesteuerten Gleichrichter eher nicht > machbar, jedenfalls nicht einfach. Ich meinte 1% Fehler. Was meinst Du mit 1% Genauigkeit? > Das Problem mit der Übersteuerung könnte man durch weniger Verstärkung > vor dem Gleichrichter lösen. Andere OPs (z.B. OPA171) könnten das > Problem auch reduzieren weil sie dichter an de Versorgung kommen. Mir ist nicht ganz klar, warum dieser Gleichrichter in meiner Schaltung in Sättigung geht. Liegt es nicht an der zu geringen Versorgungsspannung? Ich habe die Widerstände doch so bemessen (ok 2,2 KOhm), dass er nicht verstärkt, sondern nur vollweggleichrichtet. Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Am Ausgang des AD620 liegen jetzt 1,1mV an. Das ist ein guter Wert. Wie Lurchi schon gesagt hat brauchst du da tatsächlich nicht mehr nachjustieren, wenn dein Signal im Bereich mehrerer V ist. Andererseits sah es in deiner Messung in Beitrag "Re: Rauschfilterung mit dem Instrumentationsverstärker" noch nach einem sehr viel größeren Offset aus. Sonst hätten alle Halbwellen gleich hoch sein müssen. Aber der wahrscheinlichen Grund für die unterschiedlich hohen Halbwellen liegt in deiner Schaltungsauslegung: in deinem Präzisionsgleichrichter hast du R1=1kOhm gewählt und 2*R1=2,2kOhm. Die unterschiedlichen Halbwellen werden damit um 10% unterschiedlich verstärkt. Das ist nicht sehr präzise und sieht nach der Gleichrichtung so aus, als hätte das Rechteck einen Offset gehabt. 2*R1 muss wirklich genau doppelt so groß sein wie R1. Wenn du keine 2kOhm Widerstände hast, dann schalte halt 2 1kOhm Widerstände in Serie. Rolf schrieb: > Ich meinte 1% Fehler. Was meinst Du mit 1% Genauigkeit? Was meinst du mit 1% Fehler (oder Genauigkeit). 1% bezogen auf was? Bezogen auf die knapp 5V Signalspannung wäre der Offsetfehler von einigen mV schon jetzt deutlich unter 1%. Rolf schrieb: > Mir ist nicht ganz klar, warum dieser Gleichrichter in meiner Schaltung > in Sättigung geht. Liegt es nicht an der zu geringen > Versorgungsspannung? Ich habe die Widerstände doch so bemessen (ok 2,2 > KOhm), dass er nicht verstärkt, sondern nur vollweggleichrichtet. Wenn das Signal am Verstärkereingang schon zu groß ist, dann braucht der OPV auch nicht mehr zu verstärken und der Gleichtaktbereich wird trotzdem überschritten. Wenn später die Versorgung 5V größer wird, musst du dir um den Punkt aber keine Gedanken machen (solange das Signal mit Störungen nicht auch um 5V größer wird).
Achim S. schrieb: > Was meinst du mit 1% Fehler (oder Genauigkeit). 1% bezogen auf was? > Bezogen auf die knapp 5V Signalspannung wäre der Offsetfehler von > einigen mV schon jetzt deutlich unter 1%. Mit der Feldmühle will ich die Linearität eines DC-Hochspannungsmessteilers bestimmen. Dazu muss die Feldmühle eine gewisse Messgenauigkeit besitzen. > Wenn das Signal am Verstärkereingang schon zu groß ist, dann braucht der > OPV auch nicht mehr zu verstärken und der Gleichtaktbereich wird > trotzdem überschritten. Wenn später die Versorgung 5V größer wird, musst > du dir um den Punkt aber keine Gedanken machen (solange das Signal mit > Störungen nicht auch um 5V größer wird). Ich werde alles mit 12V betreiben, weil auch mein Ausgangsbereich der gesamten Schaltung (am Ausgang) von 0V bis 10V arbeiten soll. Verstehe das immer noch nicht. Inwiefern der Gleichtaktbereich? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Mit der Feldmühle will ich die Linearität eines > DC-Hochspannungsmessteilers bestimmen. Dazu muss die Feldmühle eine > gewisse Messgenauigkeit besitzen. Und ich weiß immer noch nicht, was "1%" dabei bedeuten soll. Wenn du 1% vom Messwert meinst, dann wirst du das bei beliebig kleinen Messwerten nie erreichen. Wenn du 1% vom Messbereich meinst, dann hast du bezogen auf den Offsetfehler diese 1% schon locker erreicht (auch ohne Offsetabgleich). Wie groß der Verstärkungstärkungsfehler ist, können wir den Messungen nicht ansehen (es ist ja ohnehin noch nicht festgelegt, welcher Feldstärke eine Ausgangsspannung von 1V entspricht). Rolf schrieb: > Inwiefern der Gleichtaktbereich? Die Spannung am Verstärkereingang muss einen gewissen "Abstand" zur Versorgungsspannung einhalten. "Gleichtaktspannung" heißt auf Englisch "common mode voltage". In den "recomended operating conditions" des TL072 steht common mode voltage min: Vcc- + 4V max: Vcc+ - 4V (als auf beiden Seiten 4V Abstand zur Versorgungsspannung. Wenn die Eingangsspannung 4V Abstand zur Versorgung hat, dann funktioniert der TL072 noch garantiert. Wenn der Abstand kleiner wird, dann funktioniert er nur noch mit Glück oder gar nicht mehr. Mit 12V Versorgungsspannung und der aktuellen Signalstärke wird diese Problem aber nicht mehr auftreten (weil der Abstand dann größer als 4V ist).
Vielen Dank. Endlich habe ich es verstanden. Gruß Rolf
Moin. Ich habe noch einmal über die unterschiedlichen Höhen der Rechtecke im gleichgerichteten Signal überlegt. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters ist Ua=((R2)/(2*(R1)))*Ue. Durch meine Wahl der Widerstände von 1kOhm und 2,2KOhm dürfte sich demnach doch nur eine Verstärkung von 1,1 ergeben. Aber eine gleichmäßige Verstärkung für alle Amplituden der Rechtecke. Eine unterschiedliche Höhe dürfte sich doch auch durch dieses Widerstandsverhältnis nicht ergeben. Gruß Rolf
Bei dem gezeigten Präzisionsgleichrichter is der Obere Widerstand für die Verstärkung der negativen Halbwelle zuständig, die Widerstände am OP mit den Diode sind für die positive Halbwelle zuständig. Wenn da das Verhältnis nicht stimmt wird die eine Halbwelle Stärker verstärkt. Der mit 2,2 K zu große Widerstand würde in etwa die Beobachtete Form erklären. Die Formel für die Verstärkung passt nur wenn auch an allen Stellen in der Schaltung richtige Verhältnis der Widerstände ist. Der Widerstand vom Eingang zum 2. OP muss schon doppelt so hoch sein wie der vom Ausgang des 2. OPs.
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Danke Lurchi. Ich habe eine Messreihe aufgenommen, indem ich in Zehnerschritte die Spannung an den felderzeugenden Platten (selbstgebauter Plattenkondensator) von 100V an gesenkt habe. Dabei habe ich jeweils die Spannung am Ausgang der gesamten Schaltung gemessen. Im Anhang sieht man den Verlauf. Die Gerade geht nicht durch den Ursprung. Liegt dies am noch nicht ausgeglichenen Offset der Schaltung? Gruß Rolf
Der Offset der Schaltung (vor allem die TL072) werden mit zur Verschiebung der Kurve Beitragen, aber auch 50 Hz Einkopplungen werden einen Einfluss habe. Dazu kommen ggf. auch Störungen / Vibrationen die vom Motor kommen. Zu guter Letzt geht da auch noch die Austrittsarbeit der Materialien mit ein - das sind ggf. auch ein paar 100 mV.
Lurchi schrieb: > Der Offset der Schaltung (vor allem die TL072) werden mit zur > Verschiebung der Kurve Beitragen, aber auch 50 Hz Einkopplungen werden > einen Einfluss habe. Dazu kommen ggf. auch Störungen / Vibrationen die > vom Motor kommen. Danke. Um die Offsetspannung des Gleichrichters und des Tiefpasses zu reduzieren, wäre es besser die TL072 durch an einem Anschluss abgleichbare TL071 zu ersetzen oder eine äußere Beschaltung für die beiden TL071 aufzubauen? Die Feldmühle soll während des späteren Betriebes durch Akkus mit Spannung versorgt werden. Welche Operationsverstärker würdest Du mir empfehlen? Vielleicht auch Rail-To-Rail-Faähigkeit unter Berücksichtigung des hohen Gleichtakt-Abstandes von 4V zur Versorgungsspannung? Gruß Rolf
Relativ sparsame fast Rail to Rail (mit kleinen Einschränkungen) OPs für auch etwas mehr Spannung wären etwa OPA170 / OPA171 je nachdem was man an Bandbreite braucht. Die OPAx170 wären ggf. auch ein Ersatz für den AD620 am Eingang. Bei der Gezeigten Schaltung kann man den Offset am Gleichrichter durch einen zusätzlichen Widerstand zum Addierer gut abgleichen. Da braucht man nicht auf 1-fach OPs zurückgreifen.
Vielen Dank für Deine Unterstützung. Noch eine Frage zu dem gleichgerichteten Signal: Auf der Amplitude der gleichgerichteten Rechtecke erkennt man keinen geraden Verlauf, sondern eine leichte Schwingung. Woher könnte das stammen? Sind das die 50Hz aufmoduliert? Gruß Rolf
Hinter dem Gleichrichter können das Reste der 50 Hz oder ggf. auch von der Modulation bzw. ggf. eine Mischfrequenz sein. Die Anzeigemodule filtern in der Regel aber auch noch mal.
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Danke. Für den Offsetabgleich würde ich ein Potentiometer oder einen Widerstand gegen -9V am nichtinvertierenden Eingang des OPVs anschließen. Meintest Du das so? Ist durch den Offsetabgleich auch gleichzeitig die Wirkung der Offset- und Biasströme reduziert? Gruß Rolf
Moin Lurchi, Ist der Offsetabgleich für den Gleichrichter schaltungstechnisch so korrekt wie oben dargestellt? Gruß Rolf
Man kann den Offset so abgleichen, auch wenn der Abgleich am neg. Eigang logischer wäre. Der Trick ist ggf. noch wie man eine kontrollierte Spannung im +-10 mV Bereich erzeugt. Etwa Poti an stabile +-2,5 V und dann ein Teiler 1:200 nach Masse.
Vielen Dank. Wäre der Abgleich durch einen speziellen Anschluss beim TL071 effektiver als diese äußere Beschaltung? Ist durch den Offsetabgleich auch gleichzeitig die Wirkung der Offset- und Biasströme reduziert? Gruß Rolf
Moin Lurchi. Ich habe meinen AD620 und vermutlich auch die anderen OPVs mit einem alten Spannungsnetzteil zerstört. Deshalb bin ich erst einmal praktisch gebremst und muss auf die neue Lieferung warten. Ich möchte die Sache mit der Genauigkeit noch einmal besprechen, weil dadurch mein Schaltungskonzept in eine bestimmte Richtung geht. Für den späteren Kalibriervorgang ist die Genauigkeit, mit der ich durch die Feldmühlenausgangsspannung auf die Spannung am Kopf des Messteilers rechnen/schließen kann, nicht so entscheidend. Die Genauigkeit sollte natürlich relativ gut sein bzw. der Fehler so klein wie möglich. Liegt eine Spannung von 1,2kV am Schirm des Teilers und ich rechne diese Spannung mittels der Feldmühle zu 1,4kV, ist das natürlich schlecht für das Verhältnis der Spannungen zueinander (das Verhältnis benötigt der Kalibriertest). Die Genauigkeit sollte also so gut wie möglich sein. Es genügt eine Genauigkeit von +-1% vom Spannungswert. Das Entscheidende für den Kalibriertest ist die Reproduzierbarkeit und dementsprechend die Langzeitstabilität der Feldmühle/Schaltung. Wenn ich eine Messung unter exakt denselben Bedingungen wiederhole, sollten die Ergebnisse auch nahezu dieselben sein. Fragen: 1) Die Software, die die Spannungen der Feldmühle verarbeitet, ist in der Lage, den Fehler (systematisch) zu reduzieren. Ich werde eine Ausgleichsrechnung meiner fertigen Feldmühle machen und diesen stabilen, errechneten Fehler der Software mitteilen. Hälst Du eine Genauigkeit von 1% vom Nenn-Spannungswert (Die durch die Feldmühle berechnete Spannung darf um 1% vom wirklichen Nennwert abweichen) mit dem obigen Schaltungsprinzip für realisierbar? 2) Die wichtigste Randbedingung ist jetzt die Langzeitstabilität der Schaltung. Worauf muss ich in Bezug auf diesen Aspekt bei der Wahl der Bauteile achten? Z. B. auf den Offsetdrift der OPV und den Temperaturkoeffizienten der Messwiderstände/Widerstände? Gruß Rolf
Die Schaltung mit dem einfachen Gleichrichter ist eher nicht für eine genaue Messung geeignet. Das Problem ist, dass auch ein 50 Hz zu einem Signal am Ausgang des Gleichrichters führt - d.h. die Unterdrückung von der artigen Störungen ist nicht gut genug. Ansonsten sollten die Widerstände schon genügend stabil sein. Vor allem die 1 M Widerstände am Eingang sind da ggf. etwas schwieriger. Der Offset der Verstärker wäre ggf. für kleine Spannungen eine Problem. Da müsste man ggf. vor einer Messung kontrollieren und wenn nötig abgleichen. So schlimm ist das aber auch nicht, vor allem nicht bei eher höherer Amplitude. Der Bereich kleiner Amplituden ist wegen der oben genannten AC Störungen sowieso nicht gut. Es geht auch die Motordrehzahl mit ein - d.h. auch die sollte stabil sein oder ggf. mit gemessen werden. Da auch Dinge wie der Abstand der Flügel zu den Empfangsflächen eingehen kann, wird man so oder so relativ häufig eine Kontrollmessung machen müssen.
Lurchi schrieb: > Die Schaltung mit dem einfachen Gleichrichter ist eher nicht für eine > genaue Messung geeignet. Das Problem ist, dass auch ein 50 Hz zu einem > Signal am Ausgang des Gleichrichters führt - d.h. die Unterdrückung von > der artigen Störungen ist nicht gut genug. Vielen Dank. Die spätere Betriebsumgebung der Feldmühle wird die Hochspannungshalle sein. Um quanitative Aussagen über die konkrete Belastung durch den 50Hz-Netzbrumms zu machen, wäre da ein EMV-Test in der Halle geeignet oder macht man das bezüglich des 50Hz-Netzbrumms anders? Das ging für mich aus Deiner obigen Antwort nicht klar hervor: Hälst Du meine jetzige Schaltung für langzeitstabil bzw. in Bezug auf die Reproduizierbarkeit von Messungen für geeignet? Ist der TL072/TL071 in Bezug auf Stabilität relativ gut oder gibt es bessere OPV? Gruß Rolf
Lurchi schrieb: > Die 50 Hz Unterdrückung durch den INA ist nicht wirklich hoch. Das > externe Wechselfeld wird wie ein Gleichfeld mit moduliert. D.h. man > bekommt die 50 Hz +- Modulaktionsfrequenz. Nur die 50 Hz selber (ohne > Modulation) sollten eher schwach ausgeprägt sein - sofern da keine > Einkopplung auf anderen Wegen passiert. Ich habe noch einmal in den Beiträgen zum Synchrongleichrichter gelesen. Genau, die 50Hz stecken als Modulation noch in dem Signal, das der Gleichrichter bekommt. Würde das Lock-In-Prinzip mit Synchrongleichrichter die 50Hz auch noch aus der Modulation rausholen? Gruß Rolf
Der Synchrongleichrichter würde die 50 Hz auch noch hinter der Demodulation wieder herstellen. D.h. wenn das Feld eine 50 Hz Komponente hat, hat man hinter der Demodulation auch wieder die 50 Hz in entsprechender Größe. In der Regel wird man dann aber filtern, um die 50 Hz und andere Störungen zu reduzieren. Viele ADCs für Digitalanzeigen messen über vielfache von 20 ms und unterdrücken so die 50 Hz (und 100 Hz usw.) bereits sehr gut mit einer Art Notch Filter - oft im Bereich 60-100 dB. Der eigentliche Sychrongleichrichter selber unterdrückt die 50 Hz also nicht, aber er erlaubt ein effektive Filterung dahinter. Der Vorteil ist, dass sich der Synchrongleichrichter linear verhält: d.h. man kann verschiedene Beiträge zum Signal getrennt betrachten. Daher funktioniert auch die Differenzmessung am Nullpunkt ohne Probleme und auch das Vorzeichen des Feldes wird mit übertragen. Mit dem normalen Gleichrichter kann man die 50 Hz und DC Beiträge nicht so einfach trennen, denn der einfache Gleichrichter ist nichtlinear: Verschiedene Beiträge addieren sich nicht einfach am Ausgang, sondern das vermischt sich nichtlinear. Bei kleinem Feld hat der 50 Hz Teil mehr Einfluss und lässt sich daher nur schwer bis gar nicht herausrechnen.
Vielen Dank Lurchi. Ich habe mich heute in das Thema "Synchrongleichrichter" eingelesen. Es gibt in diesem Elektronik-Kompendium eine unglaublich gute Seite zu diesem Thema. https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/syncrec.htm Den Synchrongleichrichter, der dort dargestellt wird, werde ich ausprobieren. Ist relativ einfach das Prinzip. Ist es so, dass bei dem Lock-In-Prinzip für die Feldmühle, der einzige Unterschied darin besteht (zu dem im Link dargestellten), dass die Steuerspannung über die Lichtschranke zugeführt wird? Mir ist noch nicht hanz klar, welcher Nachteil sich ergibt, wenn man die Steuerspannung direkt vom Messsignal abgreift wie oben im Link dargestellt ist. Würde eine Schaltung wie im Link oben ohne Steuerspannung von der Lichtschranke schon zu einer Verbesserung bei meiner Messung führen? Gruß Rolf
Wenn man beim Synchrongleichrichter die Steuerspannung (= ref Signal) vom Signal selber nimmt, hat man eine andere Realisierung des normalen Präzisionsgleichrichters. D.h. man wieder das Verhalten der alten Schaltung mit all ihren Nachteilen. Dies ist vor allem ein Weg, wenn man einfach beide Varianten vergleichen will. Ein echter Synchrongleichrichter wird es erst mit einem unabhängigen Signal um den Umschalter zu steuern, also etwa der Lichtschranke.
Lurchi schrieb: > Wenn man beim Synchrongleichrichter die Steuerspannung (= ref Signal) > vom Signal selber nimmt, hat man eine andere Realisierung des normalen > Präzisionsgleichrichters. D.h. man wieder das Verhalten der alten > Schaltung mit all ihren Nachteilen. Dies ist vor allem ein Weg, wenn man > einfach beide Varianten vergleichen will. Vielen Dank. Ach ja, stimmt. Es ist ja das mit Rauschen behaftete Messsignal. Das Komplizierte ist also die Referenzspannungsquelle. Es wäre aber zu einfach gedacht, wenn man also nur das Lichtschrankensignal auf den Komparator geben würde, oder? Ist es wirklich so kompliziert wie in dieser Schaltung hier? http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM Gruß Rolf
Die Verlinkte Schaltung ist nicht so kompliziert. Es sieht etwas umständlich aus, weil einfache CMOS Schalter (4066) genutzt werden. Da braucht man dann für die Umschaltung auch ein invertiertes Signal. Einer der Schalter wird dazu als Inverter genutzt. Mit einem 4053 als Schalter sähe die Schaltung etwas einfacher aus, braucht aber auch 3 ICs (4066 oder 4053 und insgesamt 6 OP). Der Instrumentenverstärker am Eingang ist dort von Hand aus 3 OPs aufgebaut, statt einen nicht so ganz passenden AD620 zu verwenden. Die gezeigte Schaltung sollte weniger Rauschen, trotz einfacher Teile. Das Signal von der Lichtschranke auf den Komparator ist schon richtig. Man braucht aber noch einen Abgleich für die Phase - dies kann ggf. auch mechanisch geschehen. Auch sollte das Tastverhältnis nahe 1:1 sein. Ggf. kann man dafür die Schaltschwelle einstellen.
Moin Lurchi. Ich konnte meine ungesteuerte Gleichrichterschaltung noch verbessern, in dem ich den Glättungskondensator in den Addierer geschaltet habe. Wenn die Schaltung gearbeitet hat und ich messe dann den Offset des AD620, ist dieser rund 5mV. Ohne vorherigen Betrieb sind es 1mV. Wieso ist die Drift so groß? Wäre dieses Problem mit einem echten Synchrongleichrichter umgangen? Gruß Rolf
Der Synchrongleichrichter stört sich nicht an einem kleine DC Offset am Eingang. DC Spannung vom Eingang wäre erst über Fehler im Referenzsignal (nicht exakt 50% Tastverhältnis) sichtbar. Auch bei einfachen Gleichrichter stört ein DC Offset nur bei kleiner Amplitude - bei großer Amplitude passt es auch. Der Offset am Eingang ist auch eher nicht das Problem. Das größere Problem für den normalen Gleichrichter sind eher 50 Hz und ähnliche Störungen. Fall nötig könnte man den Offset über eine AC Kopplung zwischen dem Verstärker und Gleichrichter entfernen. So groß ist die Drift gar nicht. Die Drift Specs des AD620 gelten für den Eingang. Mit der Verstärkung wird es deutlich mehr am Ausgang. Neben der Offset Spannung geht auch noch der Bias / Offset Strom mit ein. Mit je 1 MOhm am Eingang und 100 facher Verstärkung braucht es nur 40 pA an Strom um das Signal am Ausgang um 4 mV zu verschieben. Da kann auch schon Leckstrom auf der Platine eine Rolle spielen. Der AD620 ist zwar für einen BJT basierten INA noch recht gut, hat aber trotzdem relativ hohe Eingangsströme im Vergleich FET basieren Versionen.
Rolf schrieb: > in > dem ich den Glättungskondensator in den Addierer geschaltet habe. Ein kondensator direkt an den OPV-Ausgang? Das ist meist eine schlechte Idee. Wie sieht dessen konkrete Verschaltung denn jetzt aus (inklusive Bauteilwerten)? Rolf schrieb: > Wieso ist die Drift so groß? Versuch doch auch mal, so etwas selbst auszurechnen. nimm den Average Tempco der Input Offset Voltage Dann nimme eine mögliche Erwärmung durch den Betrieb an Dann multipliziere mit der Verstärkung des AD620 in deiner Schaltung Du kommst in den mV-Bereich, aber nicht auf 5mV Dann nimm den Average TC des input bias current (hängt sehr stark vom genauen Typ des AD620 ab) Multipliziere mit den Quellenwiderstand Multipliziere mit der möglichen Erwärmung Multipliziere mit dem Gain des AD620 Dann dürftest du sehen, dass es sich bei dieser Anwendung lohnt, auf das "Kleingedruckte" bei der Auswahl des AD20 zu achten. Dazu kommt ggf die Drift deines Offsetabgleichs. Ich habe jetzt nicht nachverfolgt, wie du den letztlich realisiert hast, aber es passiert schnell mal, dass der eigene Offsetabgleich den größten Teil der Drift ausmacht. Rolf schrieb: > Wäre dieses Problem mit einem echten Synchrongleichrichter umgangen? Ihn Ähnlicher Form hast du vergleichbare Fragen gefühlt schon mehr als ein Dutzend mal gestellt, und jedesmal wurde sie gleich beantwortet. Auch dieses konkrete Detail wurde schon beantwortet: Achim S. schrieb: > Würdest du stattdessen einen Lock-In Ansatz verwenden, dann wäre der > Offset des AD620 weitgehend egal Bevor du das nächste mal nachfragst, ob eine echter, gesteuerter Synchrongleichrichter in der Anwendung besser wäre, lies bitte nochmal jede der hier zitierten Stellen nach: Lurchi schrieb: > Gefiltert wird das Signal bei der Feldmühle in der Regel durch die > phasenrichtige Gleichrichtung. Lurchi schrieb: > Der Lockin-Verstärker wirkt wie ein schmalbandiges Filter. Sapperlot W. schrieb: > Ein Lock-in kann eben auch noch mit viel kleineren Signalen klarkommen. > Insbesondere kann ein Lock-in auch noch mit Signalem im Noise > klarkommen. Lurchi schrieb: > gut wird es mit dem ungesteuerten Gleichrichter so > oder so nicht. Lurchi schrieb: > Der normale ungesteuerte > Gleichrichter ist aber sowieso mehr eine Notlösung Lurchi schrieb: > Der Synchrongleichrichter ist da besser Lurchi schrieb: > Einfach geht > aber anders (etwa mit dem synchronen Gleichrichter). Achim S. schrieb: > Das Lock-in-Prinzip ist aus sehr guten Gründen der Standard für > diese Art Messungen. Lurchi schrieb: > 1% Genauigkeit ist mit dem ungesteuerten Gleichrichter eher nicht > machbar, Lurchi schrieb: > Die Schaltung mit dem einfachen Gleichrichter ist eher nicht für eine > genaue Messung geeignet. Lurchi schrieb: > Mit dem normalen Gleichrichter kann man die 50 Hz und DC Beiträge nicht > so einfach trennen Da zeichnet sich in den Antworten schon eine gewisse Tendenz ab, oder?
Achim S. schrieb: > Da zeichnet sich in den Antworten schon eine gewisse Tendenz ab, oder? Danke an euch beide. Ja. Ich arbeite mich von der einfachen Vorstellung weiter und erkenne, dass die Standardlösung die beste ist. Sorry, hatte bis gestern den Snchrongleichrichter nicht verstanden. Das Wichtigste für meine Feldmühle und die Messung ist die Reproduzierbarkeit von Messwerten unter gleichen Bedingungen. Deshalb ist die Langzeitstabilität der Bauteile und der Schaltung wichtiger. Einen Offsetabgleich habe ich noch nicht mit dieser Schaltung. Der Kondensator ist parallel zum Widerstand zwischen invertierenden Eingang und Ausgang des Addierer-OPVs. Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Der > Kondensator ist parallel zum Widerstand zwischen invertierenden Eingang > und Ausgang des Addierer-OPVs. Ok: an der Stelle ist gegen einen passend dimensionierten Kondensator nichts einzuwenden.
Danke Achim. Sorry noch einmal wegen der gleichen Fragerei. Ich tue mich an dieser Stelle schwer, zu entscheiden, ob ich einen Synchrongleichrichter entwerfe oder bei der obigen Schaltung bleibe. Ich teste momentan alles in einer Werkstatt, die nicht die Betriebsumgebung sein wird (Hochspannungshalle). Ich werde die Störbelastung in der Halle jedoch noch vermessen. Wozu würdest Du mir raten auch in Bezug auf die Reproduzierbarkeit anstelle hoher Genauigkeit? Gruß Rolf
Also doch nochmal die selbe Frage (Lock-In oder nicht)? Dann gibt es halt nochmal die selbe Antwort. Dein Hauptproblem bei der Reproduziertbarkeit ist derzeit die Offsetdrift des Instrumentenverstärkers, weil sie direkt auf den Offset nach dem Präzisionsgleichrichter durchschlägt, oder? Die nochmal wiederholte Antwort auf die Frage ist daher Achim S. schrieb: > Achim S. schrieb: >> Würdest du stattdessen einen Lock-In Ansatz verwenden, dann wäre der >> Offset des AD620 weitgehend egal Diesmal mit Begründung: der (driftende) Offset vor dem Synchrongleichrichter wird durch den Synchrongleichrichter auf die Frequenz des Referenzsignals hochgemischt und im anschließenden Tiefpass weggefiltert.
Danke Achim für Deine Geduld. Jetzt habe ich es verstanden. Ich werde eine eigene Schaltungsidee zum Synchrongleichrichter posten. Gruß Rolf
Ich habe noch ein Paar allgemeine Fragen. Im Synchrongleichrichter werden Verstärkungen umgeschaltet, -1 und +1. Diese Operation kann man als analoge Multiplikation auffassen. Der Synchrongleichrichter enthält also einen Analogmultiplizierer. Warum nennt man diesen Analogmultiplizierer auch Demodulator? Dass diese Operation auch einer Demodulation entspricht, sehe ich irgendwie nicht. Wozu benötigt man einen Phasenschieber im Synchrongleichrichter bzw. In der Feldmühle? Dient es zur Abstimmung der Phasenverschiebung auf 0, so dass man nach Filterung den Gleichrichtwert bekommt? Gru Rolf
Rolf schrieb: > Diese Operation kann man als analoge Multiplikation auffassen. Der > Synchrongleichrichter enthält also einen Analogmultiplizierer. Wenn du es so nennen willst. Tatsächlich kann man das Umschalten als Multiplikation mit +1 und -1 auffassen. Aber umgekehrt würden die meisten Leute von einem Analogmultiplizierer erwarten, dass er mehr kann, als nur mit +1 und -1 multiplizieren. Rolf schrieb: > Wozu benötigt man einen Phasenschieber im Synchrongleichrichter bzw. In > der Feldmühle? Damit der Synchrongleichrichter im richtigen Moment umschaltet (nämlich genau bei der Flanke des Nutzsignals). Du kannst den Phasenschieber in der Feldmühle auch realisieren, indem du die Postion der Lichtschranke vor- oder zurückschiebst. Rolf schrieb: > Dass diese > Operation auch einer Demodulation entspricht, sehe ich irgendwie nicht. Du kannst die Frequenz deiner Fehldmühle als Trägerfrequenz auffassen, die mit dem Nutzsignal (Feldstärke) amplitudenmoduliert ist. Du demodulierst, um das Nutzsignal rauszukriegen. Rolf schrieb: > Dient es zur Abstimmung der Phasenverschiebung auf 0, in deinem Fall: ja (es kann auch andere Anwendungen geben, bei denen man sich ggf. für andere Phasenlagen interessiert)
Achim S. schrieb: > Damit der Synchrongleichrichter im richtigen Moment umschaltet (nämlich > genau bei der Flanke des Nutzsignals). Du kannst den Phasenschieber in > der Feldmühle auch realisieren, indem du die Postion der Lichtschranke > vor- oder zurückschiebst. Vielen Dank für die Erklärungen. Ich verstehe. Nehmen wir beispielsweise an, ich habe die Lichtschranke verbaut und sehe auf dem Oszilloskop, dass mein Messsignal und das Referenzsignal eine feste Phasenverschiebung zueinander haben, bedingt durch den Lichtschrankenaufbau. Um die Verschiebung nicht mechanisch ausgleichen zu müssen, kann ich also mit dem Phasenschieber diese Phasenverschiebung ausgleichen. Gruß Rolf
Es gibt auch eine übersichtlichere Synchrongleichrichter-Schaltung von Stefan Kneifel. http://www.qsl.net/dh1stf/aufbauae/images/schaltung.gif Besteht der Synchrongleichrichter in der obigen Schaltung aus dem OPV mit der Bezeichnung IC3D? Dahinter wäre nämlich der Tiefpass zur Filterung. Der OPV ist als Differenzierer verschaltet. Wieso bekommt der Differenzierer das Signal aus dem Instrumentenverstärker direkt? Gruß Rolf
Moin Lurchi. Ich bräuchte noch einmal Deine Hilfe. Ich habe die erste verlinkte Schaltung oben (die umständlichere) durchgeackert und konnte alle für den Lock-In-Verstärker wesentlichen Komponenten weitestgehend identifizieren. Der Operationsverstärker am Ende der Schaltung (U2C) ist ein Endverstärker und wichtig für die einstellbare Kalibrier-Verstärkung. Davor wird ein Offsetabgleich und die Tifpassfilterung gemacht. Der OPV in Differenzierer-Verschaltung bei U2B ist dann der Multiplizierer/Demodulator. Der Komparator befindet sich bei U2D. Was mir noch nicht klar ist, warum man so viele CMOS-Schalter benötigt, um genau zu sein 3. Gruß Rolf
Die übliche Schaltung für die +-1 V Verstärkung nutzt einen Umschalter: der nicht invertierende Eingang des OPs geht entweder an den Signaleingang oder Masse. Mit einzelnen CMOS Schaltern sind das schon mal Schalter, die Abwechselnd geschaltet werden sollen. Dafür muss man das Steuersignal einmal invertieren - da für nutzt die Schaltung oben auch einen CMOS Schalter. Die vermeintlich einfachere Version nutzt dafür einen extra Transistor. Das wohl günstigste Schalter IC ist das 4066 bzw 74HC4066: da sind 4 CMOS Schalter drin, und die kann man auch nutzen, und sei es auch nur um einen Transistor zu ersetzen. Es gibt auch passende ICs gleich als Umschalter (z.B. DG419), die sind aber deutlich teurer.
Lurchi schrieb: > Die übliche Schaltung für die +-1 V Verstärkung nutzt einen > Umschalter: Zum Beispiel auf dieser Seite: https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/syncrec.htm Da benötigt man nur einen Schalter. Ich verstehe nicht, warum nach dem Komparator (IC1A9 nochmal umgeschaltet werden muss. > der nicht invertierende Eingang des OPs geht entweder an den > Signaleingang oder Masse. Ist der Widerstand R16 ein Pull-Up-Widerstand oder welche Funktion hat er? > Das wohl günstigste Schalter IC ist das 4066 bzw 74HC4066: da sind 4 > CMOS Schalter drin, und die kann man auch nutzen, und sei es auch nur um > einen Transistor zu ersetzen. Es gibt auch passende ICs gleich als > Umschalter (z.B. DG419), die sind aber deutlich teurer. Also könnte der DG419 alle CMOS ersetzen? Gruß Rolf
Betrachten wir die Komparatorschaltung oben links (aufwändigere Schaltung). 1) Der Widerstand R9 ist ein Vorwiderstand für die LED der Lichtschranke. Richtig? 2) Wird der Phototransistor der Lichtschranke durch den R10 in Emitterschaltung betrieben? 3) Der TL084N vergleicht als Komparator also den Ground mit der Phototransistorspannung. Wozu dient der R12? Ist es ein Pull-Up-Widerstand? Gruß Rolf
Man könnte statt der 4066 CMOS Schalter wohl auch einen DG419 nutzen, allerdings ist der DG419 deutlich teurer (bei Reichelt als DIP 6,70 statt 0,25 EUR für den 4066). In der SMD Version wird es etwas günstiger. Die günstige Umschalter Variante wäre der 4051 - ist aber immer noch etwas größer und teurer als er 4066 + 1 Widerstand. Auch die Variante mit einem Schalter (z.B. JFET) geht, auch wenn da das Signal nicht zu 100% auf Masse geht. Viel einfacher wird es dadurch aber auch nicht. Bei der Schaltung von http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM ist R9 der Widerstand für die LED. Beim Fototransistor macht die Unterscheidung in Emitter / Kollektorschatung nicht viel Sinn. Wenn man will kann man es als Emitterschaltung bezeichnen. R12 zusammen mit R11 stellen den Vergleichspegel für den Komparator ein. Bei einem schon eher Rechteck ähnlichen Signal von der Lichtschranke ist das aber nicht so wichtig. Im Prinzip könnte man mit der Spannung noch das Testverhältnis ein wenig verändern. Man kann die Gleichrichtung auch per µC mit internem ADC machen.
Lurchi schrieb: > Bei der Schaltung von http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM ist R9 der > Widerstand für die LED. > Beim Fototransistor macht die Unterscheidung in Emitter / > Kollektorschatung nicht viel Sinn. Wenn man will kann man es als > Emitterschaltung bezeichnen. Wird der Strom in ST7 denn nicht verstärkt durch den Arbeitswiderstand R10? > R12 zusammen mit R11 stellen den Vergleichspegel für den Komparator ein. > Bei einem schon eher Rechteck ähnlichen Signal von der Lichtschranke ist > das aber nicht so wichtig. Im Prinzip könnte man mit der Spannung noch > das Testverhältnis ein wenig verändern. Wofür benötige ich das Tastverhältnis? Könnte ich damit eine Phasenverschiebung machen? Wird der Phasenabgleich mechanisch gemacht, weil ich sehe den Phasenschieber nicht. Wofür sind die Kondensatoren C2 und C3? Gruß Rolf
Moin Lurchi. Das Anzeigegerät hinter der Feldmühle benötigt einen Spannungsbereich von 0 bis 10V. Könnte ich mit dem Endverstärker (letzter OPV) das gefilterte Signal in diesen Spannungsbereich heben und trotzdem die Kalibrierung damit einstellen? Gruß Rolf
Moin Lurchi, ich habe noch ein Paar Verständnisprobleme. 1) Könnte man den Verstärker (aufwändigere Schaltung) auch mit nur einem Schalter des 4066 schalten, wie es beispielsweise auf dieser Seite auch mit nur einem Schalter gemacht wird? https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/syncrec.htm Welchen Vorteil hat diese Nutzung von drei Schaltern des 4066? 2) In der Schaltung mit den 3 Schaltern des 4066 verstehe ich den IC1A nicht. Bei Ansteuerung durch den Komparator schaltet er die -7,5V durch. Ist das richtig? 3) Mir ist noch nicht ganz klar, wofür man das durch die Widerstände R11 und R12 Einstellbare Tastverhältnis nutzen könnte. Gruß Rolf
Man kann auch bei 4066 nur einen Schalter nutzen und gegen den Widerstand arbeiten, so wie bei der Schaltung mit JFET. Beim 4066 sind aber schon 4 Schalter im IC, wieso also nicht nutzen. Mit der 2/3 Schalter Lösung geht der Schalter On Widerstand nicht mehr mit ein, und die Schaltung wird etwas genauer / temperatur-stabiler. IC1A (ein Teil des 4066) schaltet die -7,5 V durch und damit den anderen CMOS Schalter (IC1C) aus. IC1A mit dem Widerstand R18 wirken als Inverter. Das einstellen der Schaltschwelle für die Lichtschranke über R11,R12 wird man in der Regel nicht benötige. Man könnte aber, etwa bei einer eher großen Lichtschranke und damit eher weichen Übergängen das Tastverhältnis noch abgleichen. Je besser man da 50% trifft, desto weniger Einfluss hat ein Offset vom Eingangsverstärker. Wirklich kritisch ist das aber nicht.
Danke Lurchi, jetzt habe ich es verstanden. Im Mikrocontrollernet hier ist anscheinend ein falsches Datenblatt verlinkt. Der 4066 ist hier ein "step down regulator". Ich werde vermutlich einen 4066 bei Conrad erwerben. Ich habe schon mal bei Conrad recherchiert: Ist dieser 4060 der Standard? https://www.conrad.de/de/logik-ic-signalschalter-texas-instruments-cd4066be-zweiseitiger-fet-schalter-doppelversorgung-pdip-14-172928.html Für die Genauigkeit der Schaltung sollte man jetzt beim Lock-In-Prinzip vor allem auf den OPV des umschaltbaren Verstärkers achten, da der Offset der Eingangsstufe (AD620, Instrumentationsverstärker) nicht mehr groß zu Buche schlägt, oder? Ich werde wegen dem Batteriebetrieb wahrscheinlich auch eine Single-Supply-Versorgung verwenden. In Bezug auf die Reproduzierbarkeit von Messwerten und der Langzeitstabilität der Schaltung, welchen OPV würdest Du mir jetzt empfehlen? Wäre der LMC6484 ein geeigneter Kandidat? Gruß Rolf
Mit dem 4066 sind CD4066, HEF4066 bzw. MC14066 gemeint, also die alten CMOS Logik-Familie. Der verlinkte CD4066 passt also. Der LMC6484 sieht gut aus, auch der Stromverbrauch hält sich in Grenzen. Für die Eingangsstufe ist der AD620 nicht unbedingt ideal - da wäre ein Instrumenterverstärker auf Basis von 3 FET OPs (wie dem MC6484, OPA2170 oder ähnlich) ggf. die bessere Wahl. Da darf dann der Widerstand gegen Masse größer (z.B. 10 M) und dafür die Verstärkung kleiner werden als in der Schaltung mit dem AD620. Für Batteriebetrieb könnte man ggf. mit einer virtuellen Masse bei etwa 2 V auskommen.
Lurchi schrieb: > Für die Eingangsstufe ist der AD620 nicht unbedingt ideal - da wäre ein > Instrumenterverstärker auf Basis von 3 FET OPs (wie dem MC6484, OPA2170 > oder ähnlich) ggf. die bessere Wahl. Da darf dann der Widerstand gegen > Masse größer (z.B. 10 M) und dafür die Verstärkung kleiner werden als in > der Schaltung mit dem AD620. Danke. Das Problem ist, dass ich bei einer Übersteuerung (Feldstärke unter dem Teiler zu stark) gerne einen schaltbaren Verstärker hätte. Am AD620 könnte man dann über ein Poti als Gain-Widerstand aus der Übersteuerung fahren (Verstärkung kleiner stellen). Die Übersteuerung will ich ggf. auch über eine LED anzeigen lassen. > Für Batteriebetrieb könnte man ggf. mit einer virtuellen Masse bei etwa > 2 V auskommen. Danke. Das Anzeigegerät hinter der Feldmühle benötigt einen Spannungsbereich von 0 bis 10V. Könnte ich mit dem Endverstärker (letzter OPV) das gefilterte Signal in diesen Spannungsbereich heben und trotzdem die Kalibrierung damit einstellen? Gruß Rolf
Die Einstellung der Verstärkung kann man auch bei der Instrumenteverstärkerschaltung aus 3 OPs mit einfach einem Widerstand machen. In dem Beispiel fehlt einfach nur der Widerstand zwischen den beiden OPs. Ein Poti verträgt sich da aber nicht so gut mit Präzision - eher ein Stufenschalter. Die Letzte Verstärkerstufe kann zum Einstellen der Verstärkung genutzt werden. Für einen 10 V Bereich braucht man aber natürlich die entsprechend hohe Spannung. Die Schaltung mit Synchrongleichrichter kann auch positive und negative Spannungen ausgeben, je nach Polarität des Feldes. Eine +-12 V Versorgung ist aber schon unpraktisch und für den LMC6484 auch zu viel. Die Anzeige mit 10 V Bereich ist da schon unpraktisch, zur Not als Brückenschaltung (dann mit +-6 V) ; +-2 V für die Anzeige wäre einfacher.
Lurchi schrieb: > Eine +-12 V Versorgung ist aber schon unpraktisch und für den > LMC6484 auch zu viel. Danke. Im Datenblatt zum LMC6484 steht aber eine maximale Versorgungsspannung von 16V. Warum sind 12V Deiner Meinung nach schon zuviel? Gruß Rolf
Moin Lurchi. Ich habe den Störpegel im meiner Werkstatt bestimmt. Bei einer 50Hz-Bandpassfilterung ergibt sich eine Feldstärke von 200V/m. Kann man durch eine Überschlagsrechnung ermitteln, wie stark die Signale der Feldmühle dadurch beeinflusst werden? Gruß Rolf
Natürlich kann man überschalgsmäßig berechnen wie viel Signal die Feldmühle bei 200 V/m sieht: Aus Fledstärke mal epsilon_0 gibt sich die Oberflächenladungsdichte. Multipliziert mit der Fläche der Sensorflächen und geteilt durch die Zeit zum Überstreichen gibt das den Strom. Der Rest ist dann die elektronische Verstärkung. Man kann es aber auch einfach nachmessen, mit einem definierten Feld. Da die Mühle schneller als 50 Hz läuft ist das 50Hz Feld noch eher langsam als veränderliche Gleichspannung zu sehen. Das Signal von den 50 Hz ist halt nach dem Synchrongleichrichter noch da und wird durch den Tiefpass gedämpft. Ein Filter 1. Ordnung bei vielleicht 2 Hz Bandbreite gibt etwa einen Faktor 25, die Anzeige dürfte da den Hauptteil ausmachen. Meist sind die sehr gut gegen 50 Hz. Um + 10 V und -10 V auszugeben zu können sollte die Versorgung schon etwa +-12 V betragen, d.h. 24 V von der negativen zur positiven Versorgung des OPs. Mit nur 12 V müsste man den Ausgang als eine Art Vollbrücke ansteuern: also für +10 V dann einmal +5 V und -5 V und für -10 V halt andersherum. Ob das geht hängt von der Anzeige ab. Der 10 V Bereich ist halt unpraktisch für Batteriebetrieb.
Danke. Das mit der Spannungsversorgung ist mir noch nicht so klar. Ich will die gesamte Schaltung mit einem Akku speisen. Kann ich dafür eine Single-Supply-Versorgungsspannung bauen, die die LMCs versorgt und aus einer einzigen Batterie gespeist wird? Welche Batteriespannung ist dann notwendig, um einen Ausgangsbereich von (-10V) bis 10V aussteuern zu können? Gruß Rolf
Um direkt, ohne extra Klimmzüge +-10 V ausgeben zu können wäre eine Versorgung mit etwa 22-24 V nötig und auch entsprechende OPs dazu. Der LMC6484 geht da also nicht. Auch die 4066 vertragen nur bis etwa 16 V. Für den Hauptteil sollte man also besser eine Versorgung wie +-4 V ... +-8 V haben. Das wäre dann nur der letzte OP, der mit einer höheren Spannung laufen müsste. Möglich wäre es etwa mit 2 mal 12 V (Akkus zu starten und dann Spannungsregler für +- 6 V oder so dran zu haben. Damit läuft dann der größte Teil der Schaltung. Einfacher und vor allem stromsparender wäre es wohl eine andere, mehr normale Anzeige für +-2 V (oder +-200 mV) zu nutzen. Was ist das für eine Anzeige - ggf. kann man ja auch da einen anderen Bereich nutzen.
Lurchi schrieb: > Einfacher und vor allem stromsparender wäre es wohl eine andere, mehr > normale Anzeige für +-2 V (oder +-200 mV) zu nutzen. Was ist das für > eine Anzeige - ggf. kann man ja auch da einen anderen Bereich nutzen. Danke, muss ich nachschauen. Könnte sein, dass man da etwas einstellen kann. Gruß Rolf
Moin Lurchi. Das Problem mit den 10V am Ausgang hat sich gelöst. Die Ausgangsspannung kann jetzt beliebig sein, denn sie wird von einer Software entgegengenommen. Werde das also bei Standardwerten belassen, wie Du oben auch beschrieben hast (+-2V). Ich habe noch ein großes Problem mit dem Motor der Feldmühle. Momentan verwende ich einen Gleichstrommotor von Pollin: http://www.pollin.de/shop/dt/OTYzOTg2OTk-/Bauelemente_Bauteile/Motoren/Gleichstrommotoren/Gleichstrommotor_JOHNSON_9019191A_10_V_.html Das Problem ist, das er ziemlich instabil in der Drehfrequenz ist. Die Drehzahl schwankt dementsprechend bei konstanter Spannung. Auf die Motorwelle habe ich ein Gewinde geschnitten, um den Flügel befestigen zu können. Die leitfähige Verbindung zwischen Motorgehäuse und Welle (für die Erdung des Flügelrades) ist mit zunehmender Schmierung durch die Drehbewegung nahezu verschwunden. Durch den Lock-In-Verstärker bin ich dann später auch nicht mehr auf so starke Signale angewiesen, sodass der Flügel kleiner werden kann und der Motor kein großes Drehmoment mehr benötigt. Welchen Motor könntest Du mir empfehlen oder hast Du Erffahrung damit? Gruß Rolf
Moin Lurchi. Ich möchte diese Schaltung als Versorgungsspannungsquelle mit einer 9V-Batterie verwenden. http://www.dieelektronikerseite.de/Lections/Symmetrische%20Spannungsversorgung.htm Welche Bipolartransistoren würdest Du mir für den Gegentaktverstärker empfehlen? Richten sich die Widerstandswerte nach den Transistortdaten? Gruß Rolf
Für die virtuelle Masse wird man ohne extra Transistoren auskommen können. Bei der Schaltung fließt da nur ein sehr kleiner Strom. Ggf. reicht sogar nur eine Spannungsteiler mit Kondensator. Der Motor für die Feldmühle sollte viel kleiner sein. Eher so etwas wie ein Motor für mobile Kassettenspieler. Bei Pollin ggf. so was wie der M2513R-11440 oder JOHNSON 10435. Zur Not müsste man den Motor in der Drehzahl regeln. Ein etwas größerer Flügel hat für eine stabile Drehzahl auch Vorteile. Eine lange Welle wäre ggf. Ein Vorteil, weil man so platz für das Rad vorne und für die Lichtschranke hat. Die Alternative wäre ggf. eine Reflexlichtschranke. Zur Erdung könnte man auf der Rückseite des Motors einen Kontakt zur Welle machen. Zur Not ein Draht als Schleifer.
Vielen Dank. Falls man bei der obigen Schaltung Bipolartransistoren verwendet, ist eigentlich nur wichtig, dass es komplementäre Transistoren sind, also npn- und pnp-Transistoren mit nahezu gleichen Btriebsdaten, richtig? Ist Folgendes richtig gedacht: Die obige Schaltung schafft eine symmetrische Spannung gegen GND und halbiert dazu die anliegende Versorgungsspannung (durch eine Batterie). Wenn ich eine 9V-Batterie anlege, bekomme ich dementsprechend 4,5V. Der OPV wird dann aber nicht mit 4,5V belastet, sondern mit 9V, oder? Wenn ich einen TL071 mit maximaler Versorgungs-Spannungbelastbarkeit von 18V und einen Akku mit 24V an die Schaltung anlege, erzeugt sie dann 12V symmetrisch, oder ist der OPV überbelastet, weil er mit 24V belastet wird. Gruß Rolf
Die Schaltung erzeugt eine Virtuelle Masse in der Mitte der Versorgung. Die OPs werden trotzdem weiter direkt die Spannung der Batterie sehen. Wenn man die virtuelle Masse dann als 0 betrachtet werden aus z.B. 0 und 9 V halt +- 4,5 V. Der TL071 hätte kein Problem mit +-12 V oder 24 V, was für den OP das gleiche ist. Für die Schaltung sollte irgendwas zwischen 6 und 9V ausreichen. Wegen des Stroms für die Lichtschranke geht die Tendenz zu eher kleiner Spannung. Die Anzeige wird aber ggf. 5 V oder so benötigen. Die Transistoren sind nur für den Fall, dass höhere Ströme über die Masse benötigt werden. Die Transistoren müssen bei weitem nicht ähnlich sein - wenn man will auch 2N3055 und AF379 (HF Ge Transistor). Wenn man mit den etwa 10 mA, die ein OP liefern kann nicht auskommt, sollte man aber bei Batteriebetrieb eher daran arbeiten als die Transistoren zu nutzen. Bei der Schaltung für die Feldmühle sollte der Strom über die Masse bei unter 1 mA bleiben, und super stabil muss die Spannung nicht mal sein. Die Frage ist eher ob man überhaupt einen OP braucht, oder ggf. mit 2 mal 10 K und 2 mal 100 µF auskommt. Dazwischen gibt es ggf. noch eine Variante mit 1- 2 LEDs für halbwegs stabile 4-5 V und einem Widerstand.
Angehängte Dateien:
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Speisespannung.jpg
240 KB
Vielen Dank. In der Schaltung im Anhang könnte ich die 22Ohm-Widerstände weglassen und anstelle dessen noch zwei Elekos einfügen? Gruß Rolf
Die 22 Ohm Widerstände sollte weg, eher noch 100 Ohm in Reihe am OP Ausgang und dann 1-2 Kondensatoren. Ein Kondensator direkt am OP Ausgang ist nicht gut weil der OP dann zum schwingen neigt.
Angehängte Dateien:
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Spannungsversorgung.jpg
410 KB
Danke. Welchen Wert sollten die Elektrolytkondensatoren haben für den Bereich 9V bis 24V Speisung? Gruß Rolf
Der OP Feedback sollte direkt vom OP kommen - so wird die Schwingungsneigung sogar noch etwas größer. Wenn man unbedingt den DC Pegel genau in der Mitte haben will, ggf. noch getrennte Rückkopplung: DC vom Ausgang (mit extra Widerstand) und AC mäßig direkt vom OP. Die passende Größe der Kondensatoren hängt von den Frequenzen in der Schaltung ab, weniger von der Spannung. AC Strom der über die Kondensatoren geht, muss nicht mehr über den OP gehen, und spart so auch Strom von der Batterie. So 100 µF kann man da also schon ruhig spendieren, auch wenn es ggf. 1 oder 10 µF auch schon tun würden.
Moin Lurchi. Ich würde gerne noch eine Anzeige für Übersteurung miteinbauen. Wenn der Gain-Widerstand zu hoch ist bei hoher Feldstärke, soll eine LED aufleuchten, sodass man den Gain-Widerstand durch einen Stufensteller reduzieren kann. Wenn der AD620/Instrumentationsverstärker übersteuert, fährt er gegen seine Betriebsspannung. Also könnte die LED die Spannung am Ausgang des Instrumentenverstärkers anzeigen. Wie würdest Du einen Übersteuerungs-Indikator einfügen? Gibt es eine Faustformel, mit der man die elektrostatische Feldstärke am Boden eines Hochspannungsmess-Teilers grob berechnen kann, wenn man die Abmessungen und die an der Schirmelektrode anliegende Spannung hat? So könnte ich schon mal grob die minimale bzw. maximale Betriebsfeldstärke für meine Feldmühle abschätzen auch in Bezug auf eine mögliche Übersteuerung. Gruß Rolf
Eine Übersteuerungsanzeige ist gut, muss aber nicht unbedingt: Wenn der Teil mit Eingangsverstärker und Gleichrichter auch etwas höhere Amplituden verkraftet hat man dann halt einen Überlauf bei der Anzeige. Ein Übersteuerung nur bei der Eingangsseite hätte man eigentlich nur wenn man eine starkes Wechselfeld (z.B. 50 Hz) hat, oder halt ggf. höherfrequente Störungen. Eine Möglichkeit für die Überlaufanzeige wäre hinter dem AD620 (sofern man den weiter nutzen will) 2 Komparatoren (etwa LM393) und dann 1 oder 2 LEDs für die Anzeige. Die Vergleichslevel kann man per Teiler von der Versorgung gewinnen. Die Feldstärke im 1 D Fall ist Spannung durch Abstand. Als grober Schätzwert sollte das ausreichen. Wenn die Feldmühle in der Fläche Vorsteht kann es noch zu einer leichten Konzentration / Verstärkung des Feldes kommen. Da kann dann die Bauform wichtig werden, denn das Messgerät verändert auch das Feld.
Vielen Dank. http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM Wenn der IC1D sperrt und der IC1C durchlässt, liegt der nicht invertierende Eingang des OPV (U2B) in Reihe mit R16 auf Masse. Der OPV ist nun als invertierender Verstärker geschaltet und macht die negative Halbwelle positiv. Welche Funktion hat der Widerstand R16, denn normalerweise wird bei dem invertierende Verstärker der nicht invertierenden Eingang direkt auf Masse gelegt? Gruß Rolf
R16 dient wohl dazu um an beiden Eingängen etwa den gleichen DC Widerstand zu sehen. Das macht man ggf. bei BJT basierten OPs um den Fehler durch einen relativ hohen Bias Strom zu reduzieren. Bei gleichen Widerständen hebt sich der Spannungsabfall durch den Bias Strom auf. Mit dem hier genutzten OP mit FET Eingängen ist R16 aber überflüssig.
Danke. Ist eine Reflexionslichtschranke als Referenzsignalquelle genauso gut wie eine normale Gabellichtschranke mit Unterbrecherflügelrad? Ich werde wahrscheinlich noch eine Achsenverlängerung für den Motor herstellen. Würdest Du den Reflektor unterhalb des Rotors auf die Achsenverlängerung kleben? Gruß Rolf
Im Gehäuse, also mit extra Flügelrad, wäre eine Reflexlichtschranke ähnlich gut wie eine normale Lichtschranke. Der Übergang ist ggf. nicht ganz so scharf, so dass man die Schaltschwelle ggf. abgleichen sollte. Dafür hat man den Vorteil, dass man ggf. mit einer kürzeren Achse auskommen könnte. Mit einer SMD LED für die normale Lichtschranke wäre auch da ein kompakter Aufbau möglich. Mit einer 6-8 mm Achse könnte man also ggf. auch noch ohne Verlängerung auskommen. Das Flügelrad für die Lichtschranke muss nicht unbedingt eben sein. Das Licht kann z.B. auch von innen nach außen gehen.
Danke. Die Achsenverlängerung ermöglicht neben der Verlängerung vor allem auch, ein Gewinde aufzuschneiden, um den Rotor richtig befestigen zu können. Die Motorachsen der kleineren Motoren sind recht dünn und zu kurz, um ein zentriertes Gewinde aufschneiden zu können. Gruß Rolf
Moin Lurchi. Ich verwende jetzt diese Gabellichtschranke: http://www.conrad.com/ce/en/product/181140/Honeywell-HOA1881-011-Infrared-Sensor-Case-type-Thermo-plastic-housing-with-air-gap-Shaft-length-850-nm?ref=list Bei einer Speisespannung von 8,3V habe ich den Vorwiderstand der LED zu (8,3V-1,6V)/(20mA) = 335 Ohm berechnet und einen 330 Ohm verwendet. Ich habe mich dabei an dem Vorward Current (20mA) orientiert. Kann man auch den Continuous Forward Current von 50mA verwenden? Welchen Arbeitwiderstandswert würdest Du mir als Kollektorwiderstand (R10) empfehlen und wie groß sollte der Spannungsteiler (R11 und R12) sein, der den Vergleichswert für den Komparator am invertierenden Eingang liefert? Gruß Rolf
Moin Lurchi. Als ich die Lichtschranke angeschlossen habe, hat der 22Ohm geraucht. Die Lichtschranke hängt an der symmetrischen Spannungsversorgung, die der OPV erzeugt. Ist der Strom zu groß? Gruß Rolf
An sich sollten für die Lichtschranke etwa 10 mA ausreichen, vor allem wenn die im Dunkel ist. Wegen Batteriebetrieb könnte man eher auf die Idee kommen noch weniger Strom zu nutzen. Der Arbeitswiderstand der Lichtschranke kann eher klein sein, wenn da ein Komparator hinter ist. Weniger als etwa 1 K eher nicht - so kann nicht zu viel Strom fließen. Große Widerstände rauschen, kleine Widerstände rauchen. Wozu 22 Ohm ?
Danke. Ich verwende zur Speisung der Schaltung und Lichtschranke diese Schaltung wie bekannt: http://www.dieelektronikerseite.de/Lections/Symmetrische%20Spannungsversorgung.htm Der 22 Ohm hat geraucht und die Transistoren sind wohl auch hin. Die übrige Schaltung hat nichts davon gemerkt. Was könnte die Ursache gewesen sein? Gruß Rolf
Nach dem Aufbau der Schaltung kann theoretisch kein großer Strom über den 22-Ohm-Widerstand fließen, oder? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Nach dem Aufbau der Schaltung kann theoretisch kein großer Strom über > den 22-Ohm-Widerstand fließen, oder? Wen alles läuft wie geplant, dann nicht. Aber es kann passieren, - wenn "weiter hinten" eine niederohmige Verbindung zwischen der virtuellen Masse und einer Versorgung auftritt. Dann wäre aber wahrscheinlich eher nur eine Seite abgeraucht und nicht beide 22Ohm-Widerstände und beide Transistoren - vielleicht wenn der OPV instabil wird - auf jeden Fall wenn die Schaltung falsch aufgebaut wird (z.B. Transistoren vertauscht) Hattest du diesen Schaltung Teil schon mal erfolgreich in Betrieb und er ist erst mit Anschluss der Lichtschranke abgeraucht? Oder kam das gleich bei der ersten Inbetriebnahme der Transistorschaltung.
Achim S. schrieb: > Hattest du diesen Schaltung Teil schon mal erfolgreich in Betrieb und er > ist erst mit Anschluss der Lichtschranke abgeraucht? Oder kam das gleich > bei der ersten Inbetriebnahme der Transistorschaltung. Danke. Gestern habe ich die Schaltung ohne Lichtschranke betrieben, um zu testen, ob überall die richtige Spannung anliegt. Alles ok. Dann habe ich anstelle der Lichtschranke (heute erst befestigt) einen Referenz-Oszillator angeschlossen, mit dem ich ein Rechteck-Signal derselben Frequenz wie die Rotorfrequenz eingespeist habe. Auch hier wurde nichts heiß. Erst durch das heutige Anschließen der Lichtschranke rauchte der 22 Ohm weg. Die übrige Schaltung blieb ok, auch der OPV zur Erzeugung der Versorgungsspannung. Jetzt wird nichts mehr heiß (22Ohm ausgetauscht), wahrscheinlich weil die Transistoren hin sind. Deshalb vermute ich, dass der Fehler bei den Transistoren liegt. Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Erst durch das heutige Anschließen der Lichtschranke rauchte der 22 Ohm > weg. Na dann wärs wohl mal an der Zeit, die konkrete Beschaltung der Lichtschranke und ihren Anschluss an deine virtuelle Masse vorzustellen. Rolf schrieb: > Jetzt wird nichts mehr heiß (22Ohm ausgetauscht), wahrscheinlich weil > die Transistoren hin sind. Deshalb vermute ich, dass der Fehler bei den > Transistoren liegt. Wenn die Transistoren vor dem Anschluss der Lichtschranke ihren Job problemlos gemacht haben, würde ich den Fehler eher bei der Lichtschranke vermuten. (Dass die Transistoren nach dem Durchbrennen nicht mehr funktionieren, kann man ihnen kaum verübeln)
Achim S. schrieb: > Na dann wärs wohl mal an der Zeit, die konkrete Beschaltung der > Lichtschranke und ihren Anschluss an deine virtuelle Masse vorzustellen. Hallo Achim. Ähm, ich habe die Lichtschranke mit einem geeigneten Widerstand in Reihe zwischen Plus und Minus der Versorgungsspannung angeschlossen. Ebenso die Infrarot-LED der Lichtschranke. Kann es daran liegen? Gruß Rolf
Rolf schrieb: > Ähm, ich habe die Lichtschranke mit einem geeigneten Widerstand in Reihe > zwischen Plus und Minus der Versorgungsspannung angeschlossen. Ebenso > die Infrarot-LED der Lichtschranke. > Kann es daran liegen? da demnach keine Verbindung zu deiner virtuellen Masse besteht klingt es erst mal nicht danach. Da aber andererseits vor Einbau der Lichtschranke deine Generierung der verschobenen Masse angeblich funktionierte und sie danach abrauchte, scheint der Einbau der LS wohl doch einen gewissen Einfluss zu haben. Nicht ganz einfach, aus diesen Befunden auf den Fehler zu schließen.
Moin. Ich habe jetzt die Lichtschranke zwischen dem Pluspol der symmetrischen Versorgung und der virtuellen Masse angeschlossen. Jetzt scheint alles ordnungsgemäß zu laufen. Eigentlich macht es doch keinen Unterschied, ob die Lichtschranke zwischen Plus und Minus oder zwischen Plus und der virtuellen Masse angeschlossen ist. Außer natürlich vom Betrag der Spannung her (8V bzw. 4V), oder? Über dem Kollektorwiderstand mit 22Ohm (am npn-Transistor) fällt übrigens während des Betriebes keine Spannung ab. Am 22Ohm am npn-Transistor etwa 0,19V. Ist das normal? Gruß Rolf
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