Hallo, ich bin gerade an einem Punkt in meinem Projekt, wo meine elektrotechnischen Kenntnisse an ihre Grenzen stoßen. Ich möchte 4 analoge Spannungssignale aufsummieren. Die analogen Signale kommen aus einem Peekel Instruments Picas: http://www.peekel.de/produkte-messverstaerker-picas-und-signalog-6000-traegerfrequenz-kompakt-und-universell.html?1 Daran sind 4 DMS angeschlossen, also jeder DMS 1 analoges Signal. Ich will also die Summe aller DMS bilden. Ich habe mir jetzt gedacht, dass ich jeden analogen Ausgang am Picas auch als eigene Spannungsquelle betrachten kann, die wenn in Reihe geschaltet ein summiertes Signal bilden müssten. Nur meine ich im Hinterkopf zu haben, dass das bei Signalen mit hoher Frequenz zu Problemen führen kann. Nur was sind hohe Frequenzen in diesem Fall? Also, wird das so funktionieren? Was wären die Alternativen? Wäre schön etwas Aufklärung zu bekommen. Bitte korrigiert mich, wenn ich mit etwas falsch liege. Danke schon einmal
Die Grundschaltung ist einfach https://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Invertierender_Addierer/Summierverst%C3%A4rker - nur muss man seine Signale kennen und wissen was man tut um einengut arbeitenden Addierer zu entwerfen und zu bauen.
Jonas schrieb: > Ich habe mir jetzt gedacht, dass ich jeden analogen Ausgang am Picas > auch als eigene Spannungsquelle betrachten kann, die wenn in Reihe > geschaltet ein summiertes Signal bilden müssten. Du kannst die Ausgänge nicht in Reihe schalten, weil sie nicht galvanisch unabhängig sind. Die Sensoren sind galvanisch getrennt, von den 0-10V Ausgängen steht da nichts. Die Masse (Abschirmung) alles BNC Buchsen wird elektrisch verbunden sein. Übrigens sind 2000Hz quasi Gleichstrom. Der echte Addierer ist so aufgebaut:
1 | +48V |
2 | | |
3 | In1 --10k--+--10k----(----+--10k--+--10k---+ |
4 | | | | | | |
5 | In2 --10k--+ GND --|+\ | GND --(--|+\ | |
6 | | | >--+ | | >--+-- |
7 | In3 --10k--+--------|-/ +--|-/ |
8 | | | |
9 | In4 --10k--+ | |
10 | -48V |
Allerdings bringt es nichts, 4 mal 0-10V so zu addieren, daß 0-40V rauskommen. Also addiert man besse nur 1/4.
1 | +12V |
2 | | |
3 | In1 --10k--+--2k5----(----+--10k--+--10k---+ |
4 | | | | | | |
5 | In2 --10k--+ GND --|+\ | GND --(--|+\ | |
6 | | | >--+ | | >--+-- |
7 | In3 --10k--+--------|-/ +--|-/ |
8 | | | |
9 | In4 --10k--+ | |
10 | -12V |
Das gibt es als Messverstärker mit 0.1% Präzision sicherlich kommerziell, kann man aber auch preiswert selber aufbauen, wenn man auf genaue 0.5% Widerstände und OpAmps mit geringer Ofsetspannung unter 1mV achtet (OP07), Gesamtpreis unter 1 EUR.
Ok, also was ich möchte, ist demnach ein nicht invertierender Addierer. Sind diese Vorwiderstände zwingend notwendig, oder können sie auch weggelassen werden, wenn die Gewichtung gleich ist? Die einzelnen Signale können voll aufsummiert werden, das Summensignal ist nicht größer als 7V (einzeln gemessen mit ner Messkarte und in Matlab als summierter Plot dargestellt.)
> Jonas (Gast) Datum: 27.04.2018 11:27 Bewertung 0 ▲ lesenswert ▼ nicht lesenswert >Ok, also was ich möchte, ist demnach ein nicht invertierender Addierer. >Sind diese Vorwiderstände zwingend notwendig, oder können sie auch >weggelassen werden, wenn die Gewichtung gleich ist? Die können natürlich nicht weggelassen werden, denn die bestimmen ja die Verstärkung der Schaltung, bzw. der einzelnen Eingänge. Ein OPV lebt nunmal von Widerstandsnetzwerken, die damit seine Eigenschaften vorgeben (ohne Widerstände ist ein OPV ein totes Tier (Ausnahme vielleicht der reine Spannungsfolger)). Man könnte das ganze auch passiv komplett ohne OPV bauen: In1 --10k--+------- | In2 --10k--+ | Summe/4 In3 --10k--+ | In4 --10k--+ GND --------------- Allerdings kommt es dabei auf den Ausgangswiderstand des Meßverstärkers an, da jeder einzelne Eingang über das Widerstandsnetzwerk auf die jeweils anderen Eingänge Rückwirken kann, und damit deren Spannungen verfälschen kann, wenn die Meßverstärkerausgänge zu hochohmig und gleichzeitig unterschiedlich sind (andererseits kürzt sich der dadurch entstehende Fehler raus, wenn alle vier Ausgänge gleich hochohmig sind, und konstant über den Ausgangsspannungsbereich).
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Jonas schrieb: > Ok, also was ich möchte, ist demnach ein nicht invertierender Addierer. Dann schaltest du einen zweiten OpAmp als Inverter dahinter. > Sind diese Vorwiderstände zwingend notwendig, oder können sie auch > weggelassen werden, wenn die Gewichtung gleich ist? Ohne diese Vorwiderstände wäre es ein gegenseitiger Kurzschluß der angeschlossenen Ausgänge. Was bei dem Gemetzel übrigbleibt, wird dann extrem hoch verstärkt. Gleiche Widerstände bewirken auch eine gleiche Verstärkung aller Eingänge.
Alles klar. Ich habe jetzt mal in LTspice das ganze aufgebaut und simuliert. Kann es sein, dass die summierte Spannung einbricht, wenn sie in die Nähe des Bereiches der Versorgungsspannung des OPAmps kommt? Dann gibt es im Datenblatt zum OP07 ein Beispiel für einen Summierer (Seite 11): http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/OP07.pdf Dort ist zwischen Pin 3 und Ground noch ein 2,5k Ohm Widerstand verbaut, was bewirkt der? Jetzt stellt sich mir die Frage, auf welchen OpAmp ich setzen sollte und dementsprechend auch auf welche Versorgungsspannung, da gibt es ja gefühlt 1000 verschiedene Modelle. Meine Eingangssignale schwanken in der Regel zwischen -1 und +3 Volt, das summierte Signal kommt aber nie über 7-8 V hinaus, da niemals alle DMS gleichzeitig gedehnt werden. Ist der hier schon erwähnte OP07 dafür gut geeignet?
Jonas schrieb: > was bewirkt der? Ausgleich des input bias current, er hat genau so viel wie die 5 anderen 10k Widerstände parallel, bei dir also 2k. Jonas schrieb: > Kann es > sein, dass die summierte Spannung einbricht, wenn sie in die Nähe des > Bereiches der Versorgungsspannung des OPAmps kommt? Ja. Ein OpAmp kann nicht exakt bzw. sogar über der Versorgung liefern und messen. Der OP07 kommt bei 10k typisch bis 2V an die Versorgung.
Ok, ich habe jetzt den Summierer ausgelegt. Jetzt stellt sich mir nur noch die Frage, wie ich am besten die -15V bereitstelle für die OpAmp. Ich habe ein Labornetzteil zur Verfügung und kann 15V bereitstellen, die ich dann ja nur noch invertieren muss. Wie mache ich das in diesem Fall am besten, über eine Ladungspumpe?
Jonas schrieb: > Ich habe ein Labornetzteil zur Verfügung und kann 15V bereitstellen, die > ich dann ja nur noch invertieren muss. Wie mache ich das in diesem Fall > am besten, über eine Ladungspumpe? Ein zweites Labornetzteil. (Daher gibt es so viele Doppel-Labornetzteile).
Warum nicht passiv lösen? Beitrag "Re: Analoge Signale aus Verstärker summieren" Wie hoch ist der Eingangswiderstand des Messinstrumentes?
Michael B. schrieb: > Ein zweites Labornetzteil. (Daher gibt es so viele > Doppel-Labornetzteile). Danke! Soeben habe ich mich an den Physikunterricht aus der Schule erinnert, in dem mein Lehrer den Plus-Pol des einen mit dem Minus-Pol des anderen verbunden hatte. Da war doch was :D Harlekin schrieb: > Warum nicht passiv lösen? Ich hatte Lust auf Neues, und da ich noch nie mit OpAmps gearbeitet habe... Harlekin schrieb: > Wie hoch ist der Eingangswiderstand des Messinstrumentes? Ehrlich gesagt keine Ahnung. Zu dem Ding findet man nichts im Netz und die zugehörige Anleitung ist verloren gegangen. Es sollte doch kein Problem darstellen, wenn ich direkt vor meinem Eigenbau das Signal mittels T-Brücke splitte und die DMS einzeln messe und auch das Summensignal, was dann aus der OPAmp Schaltung herauskommt, oder? Dann sollte ich ja, wenn ich die Summe der Einzelsignale wieder mit Matlab bildeein relativ gleiches Ergebnis erhalten, oder?
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Hi, ich bin es mal wieder. Der Addierer ist gebaut und funktionierte auf Anhieb, allerdings habe ich ein Problem (s. Bild). Folgendes: DMS Signale (einzeln) werden vor dem Addierer mittels T-Brücke gesplittet und gehen zum einen in die Messkarte, zum anderen in den Addierer. In der Messkarte werden somit auch alle DMS einzeln gemessen. Der Ausgang vom Addierer geht dann ebenfalls an die Messkarte. Im Bild ist jetzt die Summe der DMS zu sehen (blau) sowie der Addierer (rot). Optimalerweise sollten sich natürlich beide Linien überlagern, aber das ist schon ok so. Was aber nicht so toll ist, sind die Ausschläge beim Addierer. Der im Peak beträgt immerhin gute 0,5 V. Wodurch können diese Ausschläge entstehen?
Tja, wenn Du uns mal sagen würdest, welchen zeitlichen Abstand die Peaks haben, dann könnten wir schon eher eine Idee haben (bzw. eine von vielen Ideen herausgreifen). Und der konkrete Schaltplan, und Bild vom Aufbau wäre auch nicht schlecht, ebenso wie Angaben zum verwendeten Netzteil.
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Jens G. schrieb: > ... (bzw. eine von vielen Ideen herausgreifen). ... Andernfalls könnten wir Dich jeden Tag mit einer neuen Idee und Belegen, dass diese schon zutraf versorgen, und dies ein viertel Jahr lang.
Jonas schrieb: > Wodurch können diese Ausschläge entstehen? Die blauen Kurve ist vermutlich erheblich kräftiger gefiltert als die orange. Kläre mal deinen Signalverarbeitungsweg. Welche Frequenz haben deine Spikes? Ist die Versorgungsspannung von deinem Addierer vernünftig abgeblockt? Fließen auf einer der Masseleitungen Impulsströme?
Ainen gudden! Jonas schrieb: > Wodurch können diese Ausschläge entstehen? Erstmal mußt Du Wackelkontakte ausschließen. Kannst Du überhaupt anständig löten? Dwianea hirnschaden
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Danke, dass ihr mir so gerne helfen wollt, aber aufgrund mangelnder Kommunikation von mir nicht könnt, das weiß ich sehr zu schätzen! Ich hatte gestern einfach nicht die Zeit für einen längeren Beitrag, hatte mir aber erhofft, dass vielleicht schon jemand den einen Hinweis liefern kann. Nun denn, ich versuche mal so gut es geht eure Nachfragen zu beantworten. Jens G. schrieb: > Tja, wenn Du uns mal sagen würdest, welchen zeitlichen Abstand die Peaks > haben, dann könnten wir schon eher eine Idee haben (bzw. eine von vielen > Ideen herausgreifen). Die im oberen Bild gezeigten Peaks (sie treten aber nicht jedes mal auf) haben eine ungefähre Frequenz von 2 kHz, also ca. der Frequenz der Verstärker der DMS. Die Abstände zwischen den Peaks sind aber nicht konstant! (s. 2. Bild) Jens G. schrieb: > Und der konkrete Schaltplan, und Bild vom Aufbau wäre auch nicht > schlecht, ebenso wie Angaben zum verwendeten Netzteil. Schaltplan s. Bild. Vor den Versorgungsspannungseingängen für die OP's sind noch KIA 7809 bzw 7909 geschaltet, die die Versorgungsspannung für diese auf +9 und -9 V begrenzen. Ein Bild vom Aufbau kann ich ohne Rücksprache leider nicht veröffentlichen, weiß nicht ob ich das so ohne weiteres darf. Denn alle angefertigten Bilder gehören nicht mir. Das Netzteil ist ein Voltkraft VLP-2403 PRO, über dass ich +12 und -12 V bereit gestellt habe. Wolfgang schrieb: > Ist die Versorgungsspannung von deinem Addierer vernünftig abgeblockt? > Fließen auf einer der Masseleitungen Impulsströme? Wie genau meinst du ersteres? Das Netzteil ist normal am Strom angeschlossen und die Verbindung zwischen meiner Schaltung und dem Netzteil mit gewöhnlichen Kabeln mit Bananensteckern. Zweitere Frage kann ich so nicht beantworten, keine Ahnung. Hirnschaden, H. schrieb: > Erstmal mußt Du Wackelkontakte ausschließen. > > Kannst Du überhaupt anständig löten? Wackelkontakte halte ich für unwahrscheinlich. Habe mir beim Verlöten Mühe gegeben und so gut wie alles überprüft mit meinem Multimeter. Bin zwar kein Profi im Löten, aber die Schaltung habe ich gut hinbekommen. Die Lötstellen sahen alle zufriedenstellend aus. Noch zu meiner Schaltung: Ich habe das Gehäuse der Box (Kunststoff) mit Aluminium von innen verklebt, Deckel und Boden separat. Die Schaltung sowie alle Buchsen sind im Deckel untergebracht und dort dient die Alufolie gleichzeitig als Masse. Ich habe also nicht die Masse jedes BNC Steckers extra verlötet, sondern ist verbunden über die Alufolie zur Bananenbuchse für Masse. Nur das Board ist mit Bananenbuchse Masse über ein Telefonkabel verlötet. (Hoffe das war verständlich :D). Was ich noch definitiv erwähnen möchte: Deckel und Boden sind einzeln abgeschirmt, aber es gibt kleine Bereiche, die nicht abgeschirmt sind, wenn beide miteinander verschraubt sind. Da muss ich noch eine Lösung für finden.
Ainen gudden! Jonas schrieb: > Wackelkontakte halte ich für unwahrscheinlich. Habe mir beim Verlöten > Mühe gegeben und so gut wie alles überprüft mit meinem Multimeter. Bin > zwar kein Profi im Löten, aber die Schaltung habe ich gut hinbekommen. > Die Lötstellen sahen alle zufriedenstellend aus. Hast Du ein Problem oder ich? Ich seh' hier weit und breit keine anonyme Meßkarte und auch keinen selbstgebastelten Analog-Addierer. ? Dwianea hirnschaden
Ainen gudden! Achim B. schrieb: > Jens G. schrieb: >> Netzteil > > Bingo. Wenn Du die einzige verwertbare Information als Fehlerquelle ausmachst, bist Du einem ganz billigen Trick auf den Leim gegangen und mußt dringend zum Psychotroniker. ? Dwianea hirnschaden
Hallo,
> Wodurch können diese Ausschläge entstehen?
Hat Deine Schaltung eine Massefläche?
Sind beide Versorgungsspannungen in der unmittelbaren Nähe des OPV mit
100nF (Keramikkondensator 0805) gegen Masse entstört?
Sind beide Versorgungsspannungen auf dem Board mit je 47uF oder 100uF
gegen Masse entstört?
Viele Grüße
Michael
Michael L. schrieb: > Hat Deine Schaltung eine Massefläche? In Form der Alufolie, die das Gehäuse abschirmt. Michael L. schrieb: > Sind beide Versorgungsspannungen in der unmittelbaren Nähe des OPV mit > 100nF (Keramikkondensator 0805) gegen Masse entstört? > Sind beide Versorgungsspannungen auf dem Board mit je 47uF oder 100uF > gegen Masse entstört? Ich hatte bisher nur 0,1uF Elkos, die die Ausgangsspannung der Spannungswandler gegen Masse entstören. Habe das jetzt um je einen 0,33 uF Elko erweitert vor den Spannungsreglern (s. http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/TS7900%23TSC.pdf) und um die von dir genannten 100nF Keramikkondensatoren direkt an den beiden OP. Das Signal ist jetzt nahezu perfekt. Ein dickes Danke für alle Hilfe.
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