Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Instrumentenverstärkerschaltung 300mV -> 2,5V


von Bernd (Gast)


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Hallo zusammen,

ich habe einen Sensor, der eine Ausgansspannung von 0-300mV hat 
(ca-Angaben)

Ich würde dies mit einem 12bit AD-Wandler auslesen, der -2,5V + 2,5V 
Messbereich der Eingangsspannung verarbeiten kann.

Ich möchte hier recht genau messen, daher will ich die 300mV auch sehr 
genau auf 2,5V verstärken.

Da ich in der Auswertungssoftware des µC mehr Zeit investiere, suche ich 
hier eine wenn möglich fertige Schaltung.

Ich bin kein Elektroniker, sondern Applikationsprogrammierer ;-)

Grüße

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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"ungefähr-genau" kenne ich nur von Janosch. Also ca. 300mV oder sehr 
genau?

Von 300mV auf 2,5V ist sehr genau 8,333.. fache Vestärkung. Aber sollte 
die Schaltung nicht auch den negativen Aussteuerbereich des AD-Wandlers 
ausnutzen? Dann muss die Verstärkung 16,666.. betragen. Außerdem müsste 
aber ein Versatz nach unten eingebaut werden, also eine Spannung addiert 
oder subtrahiert werden.

von Blubb (Gast)


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von Bernd (Gast)


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Hallo,

die maximale Ausgansspannung des Sensors ist 300mV. Jede Messung darüber 
ist eher kritisch(da gibts dann ganz andere Sorgen ;-) )
Mich selber interessiert nur der Wert BIS 300mV ...

Mit genau meinte ich, dass der verstärte Spannungswert stabil ist und 
nicht z viel springt. Linear wäre schön, ist aber kein Muss, da ich 
softwaretechnisch kalibrieren kann (da bin ich eher zu Hause)

Es geht hier um eine Druckmessung. Der Sensor ist eine Blackbox, die nur 
eine positive Ausgansspannung liefert. Hohe Frequenzen der Messung sind 
nicht zu erwarten ;-)
Meine Herausvorderung ist nun, diese Blackbox auszulesen und zu 
digitalisieren.
Das Programm ist kein Problem, jedoch die Herausforderung mit den Werten 
zwischen 0 und 300mV zu arbeiten. Daher dachte ich an die Strecke 
OP(instrumentenverstärker) -> AD -> µC -> RS232 -> USB -> PC

AD620 klingt interessant. Da komme ich sehr schnell ran. LM358 hätte ich 
haufenweise hier liegen.

Hat jemand eine Schaltung zur Verfügung, die ich schnell nachlöten und 
ausprobieren könnte ?

Danke und viele Grüße

von Arc N. (arc)


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Bernd schrieb:
> Hallo,
>
> die maximale Ausgansspannung des Sensors ist 300mV. Jede Messung darüber
> ist eher kritisch(da gibts dann ganz andere Sorgen ;-) )
> Mich selber interessiert nur der Wert BIS 300mV ...

Hier interessiert eher, ob es überhaupt sinnvoll ist zu verstärken...
0mV - 300 mV ~ 0..1 mBar oder 0..1 Bar oder 0..1000 Bar, welche 
Auflösung/Genauigkeit der Drucksensor hat oder wie stark das 
Ausgangssignal des Sensors rauscht (dann könnte man noch mit Software 
u.U. etwas Auflösung rausholen).
Der ADC-Typ wäre auch interessant... Es gibt Typen die +-x V bezogen auf 
Masse messen können, aber noch eine ganze Reihe anderer 
https://cds.linear.com/docs/en/product-selector-card/2PB_sarinputtypesfb.pdf

> Daher dachte ich an die Strecke
> OP(instrumentenverstärker) -> AD -> µC -> RS232 -> USB -> PC

Was existiert denn schon davon?
Ansonsten was fertiges nehmen
https://www.picotech.com/data-logger/adc-20-adc-24/precision-data-acquisition
oder
http://www.mccdaq.de/USB/Messtechnik/Multifunktion/USB-230-Serie
oder
https://www.dataq.com/products/di-2108/

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Operationsverstärker sind nicht schwer zu berechnen. Erst mal die 
Verstärkung, 1/16,666fach= 0,06

hier kann man einen passenden Spannungsteiler suchen:
https://www.mikrocontroller.net/articles/E24-Teiler
also für einen invertierenden Verstärker:
0.6000 = 180/ 300 oder 0.6000 = 120/ 200
hier eine Zehnerpotenz weiter auseinander also wären das z.B. 1,8 kOhm 
und 30 kOhm oder 1,2 kOhm und 20 kOhm.

Für einen nicht invertierenden Verstärker muss zum Verstärkungsfaktor 
noch 1 addiert werden, dann sind leicht andere Werte nötig.

Der nichtinvertierende Eingang wird auf die halbe Sensorspannung gelegt, 
also 150mV.

von Konstantin (Gast)


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Bernd schrieb:
> LM358 hätte ich
> haufenweise hier liegen.

Bernd schrieb:
> Hat jemand eine Schaltung zur Verfügung, die ich schnell nachlöten und
> ausprobieren könnte ?

Mit dem 100k Trimmer kannst Du die Verstärkung passend auf -2,5 Volt pro 
+300mV einstellen. Der nicht benötigte OPV im LM358 Gehäuse kann dann 
wie in Bild 2 beschaltet werden (klare Potenziale).

Du kannst den zweiten OPV auch als Inverter schalten, damit Du die 
negativen -2,5 Volt wieder positiv auf +2,5 rausbekommst.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Der Begriff Instrumentenverstärker bezeichnet üblicherweise hochohmige 
Differenzeingänge. Drucksensoren haben oft eine Widerstandsbrücke, die 
man wenig belasten sollte. Aber hier gibt es nur einen Ausgang, keine 
Spannungsdifferenz.

von Tany (Gast)


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Bernd schrieb:
> ch habe einen Sensor, der eine Ausgansspannung von 0-300mV hat
> (ca-Angaben)
>
> Ich würde dies mit einem 12bit AD-Wandler auslesen, der -2,5V + 2,5V
> Messbereich der Eingangsspannung verarbeiten kann

Die Moderne ADs haben schon intern Verstärker, wählbar von 2- 128.

von Bernd (Gast)


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vielen Dank allen für die Antworten. Das hat mir schon sehr weit 
geholfen

von Der Andere (Gast)


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Bernd schrieb:
> LM358 hätte ich
> haufenweise hier liegen.

Der ziemlich ungeeignet für die Aufgabe ist.
Offsetspannung von typ 2,4 bis zu 7mV.
Das sind schon mal bis über 2% deines max. Eingangswerts.

Und "Trimmer" zum justieren der Verstärkung klingt auch nicht nach 
langzeitpräzision.

Tany schrieb:
> Die Moderne ADs haben schon intern Verstärker, wählbar von 2- 128.

dürfte die schnellste und beste Lösung sein, zumal du dann nix löten 
musst.

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