Hallo! Angenommen ich habe einen OPV, den ich mit einer nicht symmetrischen Spannung (z.B. nur +5V) versorgen möchte. Damit ich Schwankungen der Eingangsspannung nicht abscheide, verwende ich eine virtuelle Masse und lege den nicht invertierenden Eingang auf z.B. 2.5V. Wenn ich nun am invertierenden Eingang 2.6V anlege, dann müssten doch am Ausgang 2.5 - 0.1 * R2/R1 anliegen oder? Bei 2.4V am invertierenden Eingang entsprechend 2.5 + 0.1 * R2/R1... Wenn dies einmal stimmt kann ich einen Schritt weiter gehen. Angenommen ich möchte eine kleine Wechselspannung (z.B. Amplitude 0.1V) nicht nur verstärken, sondern auch gleichzeitig einen offset von z.B. 2.5V erzeugen. Wäre dann die abgebildete Schaltung richtig? Ich muss ja die kleine Wechselspannung über den Koppelkondensator den 2.5V durch den Spannungsteiler aufmodulieren oder? Der Grund weshalb ich nachfrage ist folgender: Ich möchte einen Seismographen bauen und die kleinen, von z.B. einen Piezo stammenden Wechselspannungen verstärken bei einem offset von 2.5V, damit ich beide Auslenkungen erfasse und den Spannungsbereich des ADC von 0-5V optimal ausnütze. Vielen Dank im voraus für eure Bemühungen...
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Einen single supply AC Verstärker geht noch etwas einfacher und ev. auch zuverlässigwr wenn du ihn nichtinvertierend machst. Siehe folgendes Bild: https://www.electronics-notes.com/images/op-amp-non-inverting-amplifier-single-supply-01.svg Klappt auch in der Praxis tadellos, wenn du mehr oder weniger vernünftige Werte für die R und Cs verwendest.
Christoph E. schrieb: > [...] verwende ich eine virtuelle Masse und lege > den nicht invertierenden Eingang auf z.B. 2.5V. Ich weiss zwar, dass diese Schlacht verloren ist, aber dennoch: Das ist KEINE virtuelle Masse. Das ist allenfalls eine "künstliche Mitte" oder eine "künstliche Masse". Virtuell ist daran nix. > Wenn ich nun am invertierenden Eingang 2.6V anlege, > dann müssten doch am Ausgang 2.5 - 0.1 * R2/R1 > anliegen oder? > > Bei 2.4V am invertierenden Eingang entsprechend > 2.5 + 0.1 * R2/R1... > > Wenn dies einmal stimmt kann ich einen Schritt weiter > gehen. Angenommen [...] Wir können die Diskussion abkürzen: Masse (Ground, "GND") ist nach allgemeiner Übereinkunft das Bezugspotenzial, auf das alle Spannungsangaben in einer Schaltung bezogen werden. Dieses kann vom Entwickler weitgehend willkürlich festgelegt werden. Wenn Du also definierst, dass die Spannung am Plus-Eingang des OPV Masse sein soll, dann ist das so. Die einzige Komplikation entsteht, wenn die 0V-Leitung Deiner 5V-Quelle fest mit dem Schutzleiter (PE) verbunden ist. > ich möchte eine kleine Wechselspannung (z.B. Amplitude 0.1V) > nicht nur verstärken, sondern auch gleichzeitig einen offset > von z.B. 2.5V erzeugen. Wäre dann die abgebildete Schaltung > richtig? Unnötig kompliziert. > Ich muss ja die kleine Wechselspannung über den > Koppelkondensator den 2.5V durch den Spannungsteiler > aufmodulieren oder? Nee. Den Spannungsteiler an R1 kannst Du weglassen. > Der Grund weshalb ich nachfrage ist folgender: Ich möchte > einen Seismographen bauen und die kleinen, von z.B. einen > Piezo stammenden Wechselspannungen verstärken bei einem > offset von 2.5V, amit ich beide Auslenkungen erfasse und > den Spannungsbereich des ADC von 0-5V optimal ausnütze. Naja: ENTWEDER Du verwendest das, wo jetzt "GND" dransteht, als Masse, dann koppelst Du das Messsignal über den Kondensator an -- ODER Du verwendest die künstliche Mitte als Masse, dann kannst Du den Koppelkondensator weglassen (musst aber Abblockkondensatoren am Spannungsteiler vorsehen).
Christoph E. schrieb: > Der Grund weshalb ich nachfrage ist folgender: Ich möchte einen > Seismographen bauen Mit welcher unteren Grenzfrequenz? In den von Dir gezeigten Schaltungen erzeugst Du die virtuelle Masse mittels Spannungsteiler mit jeweils 10K. Du solltest parallel zum 10k Widerstand zu GND einen Kondensator zum Stabilisieren der Spannung schalten. Mit 1,6µF kommst Du auf eine untere Grenzfrequenz von ca. 20 Hz. Ein Piezo-Sensor kommt eigentlich nicht so tief herunter, zumindest nicht die gewöhnlichen Sensoren. GHz-Nerd schrieb: > Einen single supply AC Verstärker geht noch etwas einfacher und ev. auch > zuverlässigwr wenn du ihn nichtinvertierend machst. > Siehe folgendes Bild: > > https://www.electronics-notes.com/images/op-amp-non-inverting-amplifier-single-supply-01.svg Ich würde auch die Schaltung von GHz-Nerd empfehlen. Der Spannungsteiler sollte hier entsprechend hochohmig sein. An welchen OP hast Du gedacht? Seismographen messen eigentlich sehr kleine Signale. Der OP sollte deshab rauscharm sein und sehr wenig Drift aufweisen. mfg Klaus
Klaus R. schrieb: > An welchen OP hast Du gedacht? Seismographen messen eigentlich sehr > kleine Signale. Der OP sollte deshab rauscharm sein und sehr wenig Drift > aufweisen. Das Problem ist, das seismische Signale sowohl sehr klein, als auch sehr gross sein können. Man braucht also einen umschaltbaren Verstärker mit einem Dynamikbereich von mindestens 10E6.
Hallo! Vielen Dank für die Anregungen. Zum Aufbau: Ich habe die piezoscheibe in eine gewindestange eingelötet, an deren unteren Ende sich ein kleines Gewicht befindet und oben wird die gewindestange mit dem Deckel einer Flasche fest verschraubt. Bei Erschütterungen bewegt sich das Pendel und die piezoscheibe flext. Die frequenz wird da um die 1Hz liegen, aber das muss ich noch überprüfen. Zu meinen beiden schaltungen: würden diese aber vom Prinzip her funktionieren bzw. Sind richtig? Oder brauche ich etwa bei der zweiten schaltung den spannungsteiler zwischen dem koppelkondendensator und R1 gar nicht?
Christoph E. schrieb: > Zum Aufbau: Ich habe die piezoscheibe in eine gewindestange eingelötet, > an deren unteren Ende sich ein kleines Gewicht befindet und oben wird > die gewindestange mit dem Deckel einer Flasche fest verschraubt. Bei > Erschütterungen bewegt sich das Pendel und die piezoscheibe flext. Normalerweise baut man Seismometer oder Geophone mit einem, an einer Feder befestigten Magneten in einer Spule. Ich vermute mal, dieser Aufbau ist deutlich empfindlicher als ein Piezo.
Harald W. schrieb: > Ich vermute mal, dieser > Aufbau ist deutlich empfindlicher als ein Piezo. Auf jeden Fall für 1 Hz. Christoph E. schrieb: > Zu meinen beiden schaltungen: würden diese aber vom Prinzip her > funktionieren bzw. Sind richtig? Sie würden funktionieren, aber nicht so gut. > Oder brauche ich etwa bei der zweiten > schaltung den spannungsteiler zwischen dem koppelkondendensator und R1 > gar nicht? ---> Nein! Siehe erste Schaltung. In beiden Schaltungen wird +IN auf UB/2 gelegt. Der OPV mit sehr hoher Leerlaufverstärkung wird durch die Rückkopplung versuchen den -IN Eingang auf den Wert des +IN anzugleichen. Zwischen -IN und +IN sollten quasi 0V liegen. In Deinem Fall ist bei diesen Schaltungen der relativ niedrige Eingangswiderstand ein Problem. Er hat nämlich nur den Wert von R1. Beim Piezo - Sensor wird ein Koppelkondensator benötigt und Du möchtest 1 Hz messen können. Das heißt man muß mit der unteren Grenzfrequenz schon um das 10fache darunter bleiben, mindestens. GHz-Nerd schrieb: > https://www.electronics-notes.com/images/op-amp-non-inverting-amplifier-single-supply-01.svg Diese Schaltung hat von sich aus einen hohen Eingangswiderstand. Der Spannungsteiler soll nur das Bezugspotential definieren. R3//R4 bilden aber hier mit C1 auch wieder einen Hochpass, der bei Dir ja bei 0,1 Hz liegen sollte. Das nächste Problem wäre das Rauschen. http://www.elektronikinfo.de/techpic/strom/ne5534_er.gif Anbei ein typischer Verlauf des Rauschens beim OPV. Das Rauschen ist ab über 100 Hz konstant, steigt unter 100 Hz aber stetig an. Es rauscht also bei 10 Hz mehr als bei 100 Hz und bei 1 Hz eben noch mehr. Ferner solltest Du bei der Auswahl des OPV auf "Zero Drift" achten, sonst misst Du ein Beben wo keines ist. mfg Klaus
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Klaus R. schrieb: > Beim Piezo - Sensor wird ein Koppelkondensator benötigt und Du möchtest > 1 Hz messen können. Der Piezosensor selber ist schon ein Kondensator mit einigen nF. Einen Koppelkondensator braucht man nicht zusätzlich. Dafür aber für die niedrige Grenzfrequenz einen sehr hohen Eingangswiderstand, so hoch, dass er für den Spannungsteiler R3/R4 für einen OPA-Eingang kaum mehr sinnvoll ist. Vielleicht hilft ein JFET mit einem Gatewiderstand im mehrer Megohmbereich und einem zusätzlichen Kondensator parallel dazu. Dieser Kondensator wirkt zwar leider als Spannungsteiler, erhöht aber dadurch die Quellkapazität der Anordnung, so dass man etwas tiefer kommt mit der Grenzfrequenz. Ob so sinnvoll 0.1Hz erreicht werden können? Weiß ich nicht und glaube ich auch nicht. Piezo-Sensoren sind für so tiefe Frequenzen schlecht an eine Schaltung anzupassen.
HildeK schrieb: > Der Piezosensor selber ist schon ein Kondensator mit einigen nF. Einen > Koppelkondensator braucht man nicht zusätzlich. Wir wissen ja nicht was das für ein Piezosensor ist. Wenn es wirklich solch ein Sensor ist: https://de.wikipedia.org/wiki/Piezoelektrischer_Sensor dann benötigt Christoph einen Ladungsverstärker. Aber vielleicht ist dieser ja schon integriert oder es ist ein Elektretmikrofon. https://de.wikipedia.org/wiki/Elektretmikrofon mfg klaus
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Hallo! Anbei einige Bilder des Piezosensors. Habe einfach einen Piezosummer zwischen zwei Gewindestangen eingelötet. Wenn er durch Vibrationen/Erdbeben flext, erhält man eine nicht zu kleine Wechselspannung...
Christoph E. schrieb: > Habe einfach einen Piezosummer Ich denke da hilft nur Messen was rauskommt und probieren. Das geht wohl in Richtung Ladungsverstärker. mfg Klaus
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