Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Piezo an OpAmp


von Der C. (derchris)


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Ich möchte das Signal von einem kleinen Piezo verstärken. Ohne Last 
liefert der Piezo maximal 15V bzw. -15V. Mein OP wird mit 5V und Ground 
versorgt. Ich brauche nur die positive Halbwelle. Im Normalfall liefert 
der Piezo nur ~200mV ohne Last, es kann aber bis 15V ausschlagen.

Eigentlich wollte ich mittels Klemmdioden die Spannung des Piezos 
zwischen 5,7 und -0,7V halten, funktioniert aber nicht, weil der Piezo 
so wenig Strom liefert, dass die Dioden gar nicht leitend werden. Selbst 
bei einem Reihenwiderstand von 100k bricht die Spannung am Piezo so 
stark ein, dass am OP fast nichts mehr ankommt, funktioniert also auch 
nicht.

Jetzt ist die Frage ob mein OP (TS912) das dauerhaft mitmacht, laut 
Datenblatt soll der Input nur ~ zwischen der positiven und der negativen 
Versorgungsspannung sein.

Hat jemand Erfahrung damit?

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Schaltplan...

Niemand von uns kennt Deine genaue Beschaltung des OP. Und niemand 
möchte hier nur irgendwelche Schaltungsprosa lesen.

: Bearbeitet durch User
von m.n. (Gast)


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Der C. schrieb:
> Eigentlich wollte ich mittels Klemmdioden die Spannung des Piezos
> zwischen 5,7 und -0,7V halten, funktioniert aber nicht, weil der Piezo
> so wenig Strom liefert,

Das ist doch gut - der perfekte Überspannungsschutz.

> Jetzt ist die Frage ob mein OP (TS912) das dauerhaft mitmacht,

Ja.

von Der C. (derchris)


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Andreas S. schrieb:
> Schaltplan...

von A. S. (Gast)


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Was möchtest Du denn verstärken, bzw. messen?

Der 100k gibt wenig Sinn, 10k sind's am anderen Eingang.

Ein piezo liefert eine Ladung, keine Spannung.

Darum reicht ein C zur Spgsbegrenzung. Zum messen nimmt man 
"Ladungsverstärker", ähnlich simpel und Spannungen am piezo werden 
sofort ausgeglichen.

von Michael B. (laberkopp)


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Der C. schrieb:
> Ich möchte das Signal von einem kleinen Piezo verstärken. Ohne Last
> liefert der Piezo maximal 15V bzw. -15V.

Quatsch. Man wertet nicht die Spannung aus, sondern die 
Ladung(sverschiebung). Schau halt mal in Grundlagen rein, die wurden 
schon aufgescrieben.

https://de.wikipedia.org/wiki/Ladungsverst%C3%A4rker

von m.n. (Gast)


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A. S. schrieb:
> Ein piezo liefert eine Ladung, keine Spannung.

Und wie macht sich eine geänderte Ladung bemerkbar?

von Michael B. (laberkopp)


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m.n. schrieb:
> Und wie macht sich eine geänderte Ladung bemerkbar?

Man lässt es NICHT zu einer Spannungsänderung durch aufladen der 
Kapazität des Piezos kommen, weil dessen Kapazität undefinert, 
temperatur- und spannungsabhängig ist, und daher die Spannung kein 
Messwert für die Beschleunigung wäre, die der Piezo erfahren musste, 
sondern nur noch ein aussageloser Spannungspeak.
Eine korrekte Auswertung ist nun auch wirklich nicht so schwer.

von m.n. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> und daher die Spannung kein
> Messwert für die Beschleunigung wäre, die der Piezo erfahren musste,
> sondern nur noch ein aussageloser Spannungspeak.

Die "aussagelose Spannungsspitze" kann bestens als Erschütterungssensor 
oder als Tastendruck verwertet werden.
Dazu reicht dem TO auch nur die positive Spannungsspitze, dessen 
Amplitude er ja schon ermittelt hat.

Der C. schrieb:
> Ich brauche nur die positive Halbwelle. Im Normalfall liefert
> der Piezo nur ~200mV ohne Last, es kann aber bis 15V ausschlagen.

von Der C. (derchris)


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m.n. schrieb:
> Dazu reicht dem TO auch nur die positive Spannungsspitze, dessen
> Amplitude er ja schon ermittelt hat.

Genau mir reicht eine "binäre" Erkennung, also Erschütterung oder keine 
Erschütterung. Es geht nicht um eine präzise Messung.

Ich hab nur einen OP momentan da (zumindest nur einen der mit 5V 
funktioniert), den ich mir nicht zerschießen wollte bevor das Wochenende 
anfängt, daher meine Frage.

von Sherlock (Gast)


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Der TS912 hat interne Schutzschaltungen an den Eingängen.
Das wird im DB zwar nicht erwähnt, aber ohne diese hätte er nicht die 
erwähnte 3KV-ESD Toleranz.
Üblicherweise können diese Schutzschaltungen bis zu 10mA ableiten.
10mA kann der Piezo aber nicht liefern.
Zusätzlich hast du noch einen 100k-Vorwiderstand in der Eingangsleitung,
der selbst bei einer niederohmigen Spannungsquelle von 100V den Strom 
auf 1mA begrenzen würde.
Also keine Gefahr für den TS912.

von Der C. (derchris)


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Sherlock schrieb:
> Also keine Gefahr für den TS912.

Danke!

von Helmut S. (helmuts)


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Der C. schrieb:
> Andreas S. schrieb:
>> Schaltplan...


Iregndwie hat noch keiner geschrieben, dass die Schaltung so nie richtig 
funktionieren kann, weil das Potential am Eingang des Opamps völlig 
unbestimmt ist. Es wird rein durch Leckströme bestimmt, wenn das ein 
reiner Piezo ist de ja praktisch nur ein Kondensator ist.
Da gehört ein hochohmiger Spannungsteiler an den Eingang damit man ein 
definiertes Potential hat.
Was für ein Piezo ist das? Datenblatt?

von Der C. (derchris)


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Du hast recht Helmut. Mit dem 100k Widerstand gegen Masse (anstatt in 
Reihe mit dem Piezo) funktioniert es. Spannungsteiler am Eingang geht 
nicht, weil ich keine symmetrische Spannungsversorgung habe, d.h. der 
Eingang soll auf Masse liegen solang es keine "Erschütterung" am Piezo 
gibt.

Für den Piezo hab ich leider kein Datenblatt, insofern leider trial and 
error.

: Bearbeitet durch User
von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Irgendwie hat noch keiner geschrieben, dass die Schaltung so nie richtig
> funktionieren kann, weil das Potential am Eingang des Opamps völlig
> unbestimmt ist.

Der C. schrieb:
> Mit dem 100k Widerstand gegen Masse (anstatt in
> Reihe mit dem Piezo) funktioniert es.

von Helmut S. (helmuts)


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Der C. schrieb:
> Du hast recht Helmut. Mit dem 100k Widerstand gegen Masse (anstatt in
> Reihe mit dem Piezo) funktioniert es. Spannungsteiler am Eingang geht
> nicht, weil ich keine symmetrische Spannungsversorgung habe, d.h. der
> Eingang soll auf Masse liegen solang es keine "Erschütterung" am Piezo
> gibt.
>
> Für den Piezo hab ich leider kein Datenblatt, insofern leider trial and
> error.

Beachte, dass Opamps bei 0V Eingangsspannung keine 0V am Ausgang können. 
Da solltets du die Spannung am Eingang mit einem Spannungsteiler um ein 
paar hundert Millivolt anheben, wenn du das tatsächliche Signal sehen 
willst. Wenn natürlich nur ein positiver Puls erkannt werden muss, dann 
reicht auch ein Widerstand nach Masse am Eingang. Da der Opamp einen 
sehr kleinen Eingangsstrom hat, kannst du dort auch Widerstände im 
MegaOhm-Bereich nehmen.

von m.n. (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Wenn natürlich nur ein positiver Puls erkannt werden muss, dann
> reicht auch ein Widerstand nach Masse am Eingang.

Beim TS912 ist das der Fall.
Im Grunde reicht auch ein CMOS-Inverter, der mit kapazitiver Einkopplung 
und hochohmiger Gegenkopplung (>= 1 MOhm) das Signal ca. 10 - 30 fach 
verstärkt.

von A. S. (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Iregndwie hat noch keiner geschrieben, dass die Schaltung so nie richtig
> funktionieren kann, weil das Potential am Eingang des Opamps völlig
> unbestimmt ist.

A. S. schrieb:
> Was möchtest Du denn verstärken, bzw. messen?
>
> Der 100k gibt wenig Sinn,

Wenn eine Schaltung kein offensichtliches Ziel hat, ist es schwer 
darüber zu spekulieren.zumal der TO sich mit piezos ja auch nicht 
auskennt.

von Sherlock (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> kannst du dort auch Widerstände im
> MegaOhm-Bereich nehmen.

Das hätte auch den Vorteil, daß tiefe Frequenzen weniger gedämpft 
werden.
Es geht ja um Erschütterungen.
Der Knoten wird dann allerdings empfindlicher gegen Netzbrumm.
Also ggf. kurze Verbindung Piezo-Verstärker oder Schirmkabel.

von m.n. (Gast)


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Sherlock schrieb:
> Der Knoten wird dann allerdings empfindlicher gegen Netzbrumm.
> Also ggf. kurze Verbindung Piezo-Verstärker oder Schirmkabel.

Vergiss Deine Bedenken! Der Pegel von Piezoscheiben ist so hoch, da kann 
man noch mit Klingeldraht arbeiten.

von Max (Gast)


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Hallo Leute, ich grabe mal aus : ich habe das gleiche vor.  Piezo an 
einen TLC272, damit die positive Halbwelle als Erschütterungssensor 
genutzt werden kann. Zusätzlich möchte ich aber alles auf 5V laufen 
lassen und mit einem Kondensator glätten.

Jetzt ist die Frage: Ein Kabel vom Piezo direkt auf Masse. Anderes Kabel 
über 10k an den OPV, 0815-Verstärkerspannung und dann über 10müF 
Kondensator an den adc.

Da der 272 nur mir GND und 5V betrieben wird UND 10k am Eingang 
anliegen, sollte doch die negativen Impulse vom Piezo ausgefiltert 
werden,oder?

Der Glättungskondensator am Ausgang der Verstärkerschaltung? Oder am 
Eingang?

Vielen Dank

von Achim S. (Gast)


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Max schrieb:
> Anderes Kabel
> über 10k an den OPV, 0815-Verstärkerspannung und dann über 10müF
> Kondensator an den adc.

Mach einfach eine kleine Skizze der Schaltung. Dann wird viel klarer was 
du meinst als wenn du so einen Nonsense wie "0815 Verstärkerspannung" 
schreibst.

Ich nehme mal an, du willst eine Standard  nicht-invertierende 
Verstärkerschaltung aufbauen? Nein, das wird nicht funktionieren (und 
wenn doch, dann nur aus Zufall und abhängig von der Mondphase). Schon 
weil das Eingangsruhepotential des OPV dann undefiniert ist.

Und falls durch glücklichen Zufall doch mal funktioniert und die 
Amplitude am Piezo größer als 0,3V werden sollte verletzt du damit die 
Absolute Maximum Ratings des OPV.

von Achim S. (Gast)


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Ach ja, und noch nachträglich:

Max schrieb:
> Hallo Leute, ich grabe mal aus : ich habe das gleiche vor.

Es wurde schon vor über einem Jahr erklärt, dass (und warum) es nicht so 
geht. Wenn du den Thread schon ausgräbst, dann solltest du ihn möglichst 
auch durchlesen.

von Max (Gast)


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So habe ich es mir in meiner Naivität vorgestellt. Einfach einen 
hochohmigen Verdoppler, mit Kondensator am Ausgang zur Glättung.

von Achim S. (Gast)


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Max schrieb:
> . Einfach einen hochohmigen Verdoppler, mit Kondensator am Ausgang zur
> Glättung.

das ist kein"Verdoppler". würde die Schaltung funktionieren, dann wäre 
die Verstärkung kleiner als 0,1. aber ein OPV mit 10uF am Ausgang 
funktioniert ohnehin nicht.

von Max (Gast)


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so. ..und was würdest du machen?

von Achim S. (Gast)


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ich würde schauen, was für ein Signal mein Sensor ausgibt. und dann 
überlegen, ob und wie es für meine Auswertung verstärkt werden muss.

von Max (Gast)


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oben gibst du mir den hinweis, ich solle lesen.und jetzt machst du es 
selbst nicht?

von Achim S. (Gast)


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Max schrieb:
> oben gibst du mir den hinweis, ich solle lesen.und jetzt machst du
> es selbst nicht?

doch: bis hier habe ich jeden Beitrag von dir in diesem thread gelesen 
und beantwortet. und von jetzt an bin ich raus hier.

von Max (Gast)


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du warst nie drinne..sinnloses provozieren von dir...mehr kam nicht. und 
als du durch dein nicht-lesen aufgeflogen bist, heulst rum ???

von K. S. (the_yrr)


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Max schrieb:
> oben gibst du mir den hinweis, ich solle lesen.und jetzt machst du es
> selbst nicht?

War zwar nicht ich, die Fragen solltest du trotzdem beantwarten, das 
hast du nämlich noch nicht.

Falls du irgendwann mal festegestellt hast, dass dein OpAmp nicht 
verstärkt, mit Kondensator am Ausgang nicht stabil ist und der 1M 
überflüssig ist, solltest du mal angeben wie hoch die Spannungsspitzen 
sind und was du als Ausgang benötigst. Vorausgesetzt du willst einen 
Spannungsverstärker zum Auswerten des Piezos verwenden, was so nicht 
unbedingt sinnvoll ist wie du sicher gelesen hast.

Kleine Anmerkung: Pöblen sollte man nur, wenn man nicht der Dümmste im 
Raum ist und auch noch Hilfe erwartet.

von Max (Gast)


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da irrst du dich, es wurden keine fragen gestellt, die ich nicht 
beantwortet habe ;)

nunja, also was es ist und was ich brauche, habe ich eigentlich schon 
geschrieben bzw. geht aus dem Kontext hervor. .

na der Typ erwartet keine hilfe. er pöbelt nur rum. das verscheucht 
leider die, die helfen können. beobachte ich hier leider sehr oft. aber 
kann man nichts machen..solche trolle gibt es überall.  und wenn man 
ihnen Paroli bietet, verschwinden sie eigentlich auch recht schnell. wie 
er ja auch ?

von Jens G. (jensig)


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>nunja, also was es ist und was ich brauche, habe ich eigentlich schon
>geschrieben bzw. geht aus dem Kontext hervor. .

Ja, und wie man es macht, wurde auch schon beschrieben, und geht aus dem 
Kontext hervor. Du brauchst nur mal den Alttext zu lesen (Stichwort 
Ladungsverstärker).

Und negative Impulse werden überhaupt nicht ausgefiltert, sondern es 
sind gerade die negativen Impulse, welche solch eine invertierend 
arbeitende OPV-Schaltung in positive Impulse umwandelt.

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