Hi!
Um über den AD-wandler meines AVR uC Temperaturen mit pt1000-fühlern
messen
zu können, habe ich angehängte Schaltung realisiert. Über eine H-Brücke
und
einen Differenzverstärker, wird der gewünsche Widerstandsbereich auf
Spannungen zwischen 0V und 5V "abgebildet". Der Pt1000 wird an PTC-1-1
und
PTC-1-2 angeschlossen. Die 5.1V Z-Diode soll den Eingang des uC vor
Überspannungen schützen.
Nach dem Abgleich für den geforderten Temperaturbereich habe ich eine
(eingangs)Widerstands-(ausgangs)Spannungs-Kurve aufgenommen (Eigentlich
habe
ich nicht die Spannung gemessen, sondern den AD-Wert auf einem Display
ausgegeben) und war entsetzt, dass die Schaltung so nichtlininear ist.
Von
0V bis 3V ging es, danach wurde die Kurve immer flacher. Nach vielem
rumrechnen, Widerstände auswechseln etc. habe ich noch als letzten
Versuch
mal die 5.1V Z-Diode ausgelötet und siehe da, auf einmal war der
komplette
Bereich annähernd linear.
Dass die Z-Diode nicht haarscharf bei 5.1V "abblockt" war mir klar, aber
wie
kann es sein, dass sie schon ab ca. 3V die Schaltung so stark
beeinflusst?
Es handelt sich um eine standard-Conrad 5.1V Z-Diode....
Kann mir das jemand erklären?
Danke
Axel
Ohne Strom Zenereffekt nix gut. Schau dir die Kennlinien an. Bei sehr
niedrigem Strom liegt die Kennlienie im Knickbereich und nicht im
Arbeitsbereich. Uz ist immer von Iz abhängig. +1V Abweichung bei großem
Strom, ist im Arbeitsbereich noch normal. Im Knickbereich kommt da eher
zu ca. -2V oder mehr bei sehr kleinem Strom.
Gruß Bernhard
Hallo Axel,
empfehle dir eine Begrenzerschaltung mit zwei Schottky-Dioden (BAT85
o.ä) mit folgendem Anschluss:
Kathode Dx an C1
Anode Dx an GND
Anode DY an C1
Kathode DY an +5V
Funktion:
Solange die Ausgangsspannung des OP`s <= +5V und positiver als GND ist,
passiert nichts.
Steigt die Spannung auf einen Wert +5V + Schwellspannung der
Schottkydiode wird DY leitend. Die Ausgangsspannung wird auf einen Wert
um 5,3 - 5,4V begrenzt.
Wenn im zweiten Fall die Ausgangsspannung negativer als GND wird, wird
DX leitend ind begrenzt die Ausgangsspannung auf den Schwellwert der
Diode.
Diese Art Begrenzung funktioniert problemlos. Wenn dein OP symetrisch
versorgt wird, solltest du DX einbauen´, bekommt er nur positive
Versorgungsspannung kann DX entfallen.
Gruß,
Günter
Der Trick ist, TRIMM1 hinter R1-8 anzuschließen, dann ist der
Spannungsabfall an R1-8 egal.
R1-8 sollte 1k ... 10k betragen.
Ja, so ein PTC ist schon um ein vielfaches umständlicher als z.B. das
hier:
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-4-27035.html
Aber wenn man unbedingt über 125°C messen muß, gehen die super einfachen
DS18B20 eben nicht mehr.
Peter
Hi Axel!
Z-Dioden scheinen außerdem eine ordentliche Toleranz zu haben. In einer
Schaltung mit zugegebenermaßen recht wenig Strom fällt über einer
5V1-Z-Diode eine Spannung von 4,3 V ab. Mit einer Z-Diode gleichen
Types, aber anderer Serie ist die Spannung in der gleichen Schaltung
über 5 V. Fazit: Für diesen Zweck wirklich nicht so doll geeignet.
Aber brauchst Du überhaupt eine Spannungsbegrenzung? Soviel ich weiß,
hat der AVR Schutzdioden an den Eingängen, die genau das tun, was Günter
beschrieben hat. Allerdings sollte der Widerstand R1-8 dann so in der
Größenordnung 10k liegen, um den Strom für die Dioden zu begrenzen. Und
das Poti vielleicht doch hinter den Widerstand, um eventuellen
Spannungsabfall auszugleichen. Aber die AVR-Wandler-Eingänge sollten
hochohmig sein, was meint das Datenblatt?
Sven
Mal danke für die aufschlussreichen Antworten, eigentlich logisch die
Sache mit dem zu geringen Strom.
Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, wäre die Lösung aber dennoch
ok, wenn ich den Rückkoppelzweig hinter R1-8 mit dem Ausgang verbinde,
da dann die Ausgangsspannung nicht um den Spannungsabfall an R1-8
verringert wird. Oder wäre das trotzdem nicht ideal?
R1-8 hat bisher 1k.
Axel
Nicht wirklich. Der OPV muß durch den Widerstand einen Strom treiben,
der an der Z-Diode bei 5V Sollspannung eine Z-Spannung von 5V erzeugt.
Je nach Toleranz kann dass mehr oder weniger sein. Sagen wir, die
Z-Diode hat 5V bei 10mA, dann fällt über den 1k-Widerstand eine Spannung
von 10V ab, dass könnte knapp werden. Den Widerstand verringern ist auch
nicht toll, weil bei höherer Temperatur oder offenem Eingang der OPV
versucht, mehr als 5V zu erzeugen und der Strom eventuell zu groß wird.
Du könntest
- eine Z-Diode mit höherer Z-Spannung verwenden, dann kann es aber sein,
dass eher die interenen Schutzdioden des AVR ansprechen
- eine Z-Diode gezielt ausmessen und den Widerstand anpassen, dann aber
auch für den Fall, dass der OPV voll aussteuert
- die Schaltung mit den externen Schottky-Schutzdioden aufbauen, ist in
diesem Fall vielleicht besser
Die Z-Diode ist keine gute Begrenzung, wenn Du einigermaßen den Bereich
bis 5V ausnutzen willst.
Sven
Die nichtlinearität deiner gemessenen Werte kann auch vom verwendeten
OpAmp kommen. Wenn du einen standard OpAmp verwendest musst du positive
und negative Spannung zur Verfügung stellen. Ansonsten kannst du einen
Rail-To-Rail OpAmp verwenden, die haben auch bei Versorgungsspannung von
nur +5V und GND eine nahezu lineare Übertragung auf dem gesamten
Bereich....gute kosten aber leider leicht um die 10Euro - dadurch spart
man sich aber die negative Versorgungsspannung und evtl. wertvollen
Platz auf der Platine :)
So habe nochmal ein paar messreihen gemacht... :o)
Zu Lars: Der Op ist schon richtig versorgt. Bekommt 9V+ und benötigt
keine negative Spannung.
Habe jetzt den Rückkoppelzweig nach R1-8 mit dem Ausgang verbunden. Die
Kennlinie ist ziemlich linear, kommt eben nicht ganz auf 5V wegen der
Z-Diode. Werde sie durch eine Schottky Diode von Ausgang auf +5V
ersetzen.
Danke für Eure Tips!
Axel
OPschaltung.gif
(9 KB)
