Hallo, ich möchte aus einem Analogsignal im Bereich 1.5...2.5V ein Signal zwischen 0...3V erzeugen. Meine Idee wäre jetzt mit einem OP so zu verstärken, dass die Differenz von 1V zu 3V wird, sprich Faktor 3. Wie kriege ich das Signal denn dann um 4.5V auf 0V runter skaliert?
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Subtrahierer. Konstante 1.5V abziehen, mit Faktor 3 multiplizieren.
Beitrag #5989759 wurde von einem Moderator gelöscht.
Msd schrieb im Beitrag #5989759: > Nicht mal die Überschrift im Thread hast du richtig geschissen > gekriegt... Lass es sein. Anscheinend werden mehrere Punkte hintereinander automatisch gekürzt. Sein lassen? Nö. Wilhelm schrieb: > warum? Für einen 0 - 3.3V ADC. Um ein bisschen Puffer bei höheren Spannungen zu lassen dachte ich an 0-3V. Sebastian R. schrieb: > Subtrahierer. > > Konstante 1.5V abziehen, mit Faktor 3 multiplizieren. Dafür bräuchte ich allerdings zwei OPs oder kriegt man das elegant mit einem gelöst? Tut mir übrigens leid, falls man sich hier über Unwissen aufregt. Ich hab keinerlei Erfahrung. Jeder fängt mal an.
NichtSchonWieder schrieb: > Für einen 0 - 3.3V ADC. Vielleicht wird es einfacher und genauer, einen ADC mit 2 Bit mehr Auflösung zu verwenden und die Rechnung im µC vorzunehmen.
NichtSchonWieder schrieb: > Dafür bräuchte ich allerdings zwei OPs oder kriegt man das elegant mit > einem gelöst? Viele OPs gibt eh mit zwei in einem Gehäuse. Das wäre dann weiterhin nur ein Bauteil.
NichtSchonWieder schrieb: > ich möchte aus einem Analogsignal im Bereich 1.5...2.5V ein Signal > zwischen 0...3V erzeugen. Meine Idee wäre jetzt mit einem OP so zu > verstärken, dass die Differenz von 1V zu 3V wird, sprich Faktor 3. Wie > kriege ich das Signal denn dann um 4.5V auf 0V runter skaliert? Man kann auch ohne weiteren OpAmp als Subtrahierer beides auf ein mal machen, wenn man eine referenzstabile Spannungsquelle hat.
1 | +5V |
2 | | |
3 | 110k |
4 | | |
5 | 1.5..2.5V---(---|+\ |
6 | | | >---+-- 0..3V |
7 | +---|-/ | |
8 | | | |
9 | +---99k----+ |
10 | | |
11 | 90k |
12 | | |
13 | GND |
Allerdings lefern selbst Rail-To-Rail Opamps nicht exakt 0V wenn sie nur mit 0V an GND versorgt werden, sondern je nach Exemplar und Belastung 0.05V, für exakt 0V braucht man eine negtaive Betriebsspannung als Hilfe. (ich hoffe ich habe richtig gerechnet, das war jetzt im Kopf)
Harald W. schrieb: > Ja, mit einer einschlägigen Ausbildung. :-) Dafür ist es bei mir leider zu spät. ;-)
Ich würde es so rechnen: Es gibt einen Punkt, wo an allen drei OP-Anschlüssen dieselbe Spannung liegt, und die Spannungsverstärkung von 3-fach wurde schon genannt. Mit den beiden Zahlen lassen sich die Widerstandswerte berechnen.
NichtSchonWieder schrieb: > Wilhelm schrieb: >> warum? > > Für einen 0 - 3.3V ADC. Um ein bisschen Puffer bei höheren Spannungen zu > lassen dachte ich an 0-3V. Aber welchen Vorteil versprichst Du dir davon das Signal so anzupacken? Die 1,5V bis 2,5V liegen doch nicht außerhalb von dem was Du messen möchtest, bzw. außerhalb von dem was der ADC messen kann.
NichtSchonWieder schrieb: > Für einen 0 - 3.3V ADC. Um ein bisschen Puffer bei höheren Spannungen zu > lassen dachte ich an 0-3V. Unten etwas Puffer wäre auch nicht schlecht, also z.B. 0,15...3,15V.
Jörg R. schrieb: > Aber welchen Vorteil versprichst Du dir davon das Signal so anzupacken? ...so anzupassen...sollte es heißen.
Jörg R. schrieb: > Aber welchen Vorteil versprichst Du dir davon das Signal so anzupacken? > Die 1,5V bis 2,5V liegen doch nicht außerhalb von dem was Du messen > möchtest, bzw. außerhalb von dem was der ADC messen kann. im Prinzip möchte ich den gesamten Messbereich des ADC nutzen. In wiefern das Signal durchs Hochskalierten genauer wird ist ja auch vom IC abhängig von dem es kommt. Da hast du recht damit habe ich mich noch nicht so viel mit auseinander gesetzt. Zur Strommessung soll ein ACS712 IC verwendet werden.
Angehängte Dateien:
Im Datenblatt vom ACS bin ich jetzt auf die exemplarische Schaltung im Anhang gestoßen. So ganz genau weiß ich aber nicht welches Signal da am Ende zum ADC rauskommt.
NichtSchonWieder schrieb: > Jörg R. schrieb: >> Aber welchen Vorteil versprichst Du dir davon das Signal so anzupacken? >> Die 1,5V bis 2,5V liegen doch nicht außerhalb von dem was Du messen >> möchtest, bzw. außerhalb von dem was der ADC messen kann. > > im Prinzip möchte ich den gesamten Messbereich des ADC nutzen. In > wiefern das Signal durchs Hochskalierten genauer wird ist ja auch vom IC > abhängig von dem es kommt. Da hast du recht damit habe ich mich noch > nicht so viel mit auseinander gesetzt. > > Zur Strommessung soll ein ACS712 IC verwendet werden. Ohne jetzt nachzusehen...liefert der nicht 0V bis 5V? 2,5V (Vcc/2) wenn kein Strom fließt?
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> (ich hoffe ich habe richtig gerechnet, das war jetzt im Kopf)
Sowas komplexes im Kopf? Dann musst du auch jedenfall der echte sein.
:-)
Fuer alle anderen steht es zum selber nachrechen auch im Opamp for
Everyone drin. Sollte sowieso jeder kennen....
Olaf
Jörg R. schrieb: > Ohne jetzt nachzusehen...liefert der nicht 0V bis 5V? > 2,5V (Vcc/2) wenn kein Strom fließt? Laut Datenblatt liefert er 2.5 bis 3.5V bei 0-5A und 2.5 bis 1.5V bei 0 bis -5A. Die Idee ist ihn verkehrt herum anzuschließen. Dann wäre man im oben beschriebenen Bereich.
NichtSchonWieder schrieb: > So ganz genau weiß ich aber nicht welches Signal da am Ende zum ADC > rauskommt. Ein digitales :-) Der ACS arbeitet ratiometrisch zur Versorgungsspannung, der OpAmp und ADC sollte das also auch tun. Da passt obige Schaltung schon ganz gut, allerdings frage ich mich wie du auf einen 3V Bereich kommst, der ACS arbeitet nicht mir 3V sondern will 5V, und er liefert Wechselspannung wenn auch Wechselstrom durch ihn fliesst. Hast du überhaupt Wechselspannung ? Der primitive Gleichrichter im Datenblatt bringt einen massiven temperaturabhängigen Fehler, wenn man also wirklich Wechselspannung messen will und die positive Hüllkurve bilden will sollte man einen Präzisionsgleichrichter mit OpAmp benutzen, der dann aber nur VCC/2..VCC/2+1V liefern wird, und dessen Output ggf. verstärken.
MaWin schrieb: > Ein digitales :-) > > Der ACS arbeitet ratiometrisch zur Versorgungsspannung, der OpAmp und > ADC sollte das also auch tun. Da passt obige Schaltung schon ganz gut, > allerdings frage ich mich wie du auf einen 3V Bereich kommst, der ACS > arbeitet nicht mir 3V sondern will 5V, und er liefert Wechselspannung > wenn auch Wechselstrom durch ihn fliesst. Ich will DC messen. Ist da ein ACS ein Overkill und ein Shunt tut's vielleicht besser? gemessen sollen max. 5A bei 0-50V DC.
NichtSchonWieder schrieb: > Jörg R. schrieb: >> Ohne jetzt nachzusehen...liefert der nicht 0V bis 5V? >> 2,5V (Vcc/2) wenn kein Strom fließt? > > Laut Datenblatt liefert er 2.5 bis 3.5V bei 0-5A und 2.5 bis 1.5V bei 0 > bis -5A. Die Idee ist ihn verkehrt herum anzuschließen. Dann wäre man im > oben beschriebenen Bereich. Sorry, du hast natürlich recht. Ich hätte doch besser nachsehen sollen;-) NichtSchonWieder schrieb: > Ich will DC messen. Ist da ein ACS ein Overkill und ein Shunt tut's > vielleicht besser? gemessen sollen max. 5A bei 0-50V DC. Das Signal vom Shunt müsstest Du auch aufbereiten bevor es an den ADC gelangt.
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skalier.png
23 KB
MaWin schrieb: > (ich hoffe ich habe richtig gerechnet, das war jetzt im Kopf) Deine Hoffnung hat sich erfüllt. Im Anhang noch eine Dimensionierung für Uref=3,3V, was evtl. eher als 5,0V verfügbar ist. Aus dem Datenblatt des ACS712:
1 | Not for New Design |
2 | |
3 | These parts are in production but have been determined to be |
4 | NOT FOR NEW DESIGN. This classification indicates that sale of |
5 | this device is currently restricted to existing customer applications. |
6 | The device should not be purchased for new design applications |
7 | because obsolescence in the near future is probable. Samples are no |
8 | longer available. |
9 | |
10 | Date of status change: June 5, 2017 |
11 | |
12 | Recommended Substitutions: |
13 | |
14 | For existing customer transition, and for new customers or new appli- |
15 | cations, use ACS723. |
Yalu X. schrieb: > Aus dem Datenblatt des ACS712: Ai da hatte ich wohl noch ein altes Datenblatt. Wie ich das sehe, sollte der ACS723 Laut Datenblatt macht der 400 mV/A und hat einen Zero-Current-Wert von Vcc/2 also 2.5V. Das wären dann ja bei Viout-Werte von 0.5 ... 4.5V. Deine Rechnungen würden dann also nicht mehr passen. Ich muss mir nachher in Ruhe die OP-Schaltung angucken. So genau steige ich noch nicht dahinter aber schonmal vielen Dank dafür. Auch an MaWin!
Yalu X. schrieb: > Im Anhang noch eine Dimensionierung für Uref=3,3V, was evtl. eher als > 5,0V verfügbar ist. Spricht etwas dagegen die 5V Versorgungsspannung als Uref zu verwenden?
NichtSchonWieder schrieb: > Yalu X. schrieb: >> Aus dem Datenblatt des ACS712: > > Ai da hatte ich wohl noch ein altes Datenblatt. Wie ich das sehe, sollte > der ACS723 > Laut Datenblatt macht der 400 mV/A und hat einen Zero-Current-Wert von > Vcc/2 also 2.5V. Das wären dann ja bei Viout-Werte von 0.5 ... 4.5V. > > Deine Rechnungen würden dann also nicht mehr passen. Ich muss mir > nachher in Ruhe die OP-Schaltung angucken. So genau steige ich noch > nicht dahinter aber schonmal vielen Dank dafür. Auch an MaWin! Der ACS723 sollte es auch tun wollte ich sagen... tut mir leid, bin gerade auf dem Sprung.
NichtSchonWieder schrieb: > Spricht etwas dagegen die 5V Versorgungsspannung als Uref zu verwenden? Nein, jede Referenzspannung von 2,25V (bzw. dem Fixpunkt der gewünschten Übertragungsfunktion des Verstärkers) an aufwärts ist gut. Ich dachte nur, weil dein ADC von 0 bis 3,3V geht, hättest du vielleicht keine höhere Spannung, die als Referenz dienen kann. PS: Wenn die die (bzw. eine) Versorgungsspannung als Referenz nutzt, sollte sie natürlich ausreichend frei von Störungen sein, sonst hast du diese auch auf deinem Messsignal.
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Yalu X. schrieb: > Nein, jede Referenzspannung von 2,25V (bzw. dem Fixpunkt der gewünschten > Übertragungsfunktion des Verstärkers) an aufwärts ist gut. Ich dachte > nur, weil dein ADC von 0 bis 3,3V geht, hättest du vielleicht keine > höhere Spannung, die als Referenz dienen kann. > > PS: Wenn die die (bzw. eine) Versorgungsspannung als Referenz nutzt, > sollte sie natürlich ausreichend frei von Störungen sein, sonst hast du > diese auch auf deinem Messsignal. Alles klar! Die 5V benötige ich ohnehin um den ACS mit Strom zu versorgen. Vielen Dank für deine Hilfe.
NichtSchonWieder schrieb: > Ich will DC messen. Ist da ein ACS ein Overkill Na dann ist ja gut, dann brauchst du die rudimentäre und fehlerhafte Gleichrichterschaltung nicht. > und ein Shunt tut's vielleicht besser? Ein shunt ist natürlich immer besser, d.h. genauer als ein Hallsensor, aber eben nicht galvanisch getrennt und mit höheren Spannungsabfall.
NichtSchonWieder schrieb: > Spricht etwas dagegen die 5V Versorgungsspannung als Uref zu verwenden? Wenn auch der OpAmp und der ADC sie als Refernz nutzen ? Nein, sie muss halt nur während der Messung konstant bleiben.
NichtSchonWieder schrieb: > gemessen sollen max. 5A bei 0-50V DC. Da gibts nach wie vor den einfach zu verwendenden Stromwandler von VAC: https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070 Liefert seine Referenzspannung gleich mit und ist auf 5,10 oder 15A konfigurierbar.
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NichtSchonWieder schrieb: >> Ja, mit einer einschlägigen Ausbildung. :-) > > Dafür ist es bei mir leider zu spät. ;-) Es gibt doch kleine Helferlein, wie LTspice. Damit kann man auch klein anfangen und langsam wachsen. Hier ein guter Einstieg. http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/index_LTSwitcherCAD.html mfg Klaus
Ich habe mal versucht die Schaltung von Yalu vom 01.10.2019 um 14:35 Uhr zu Fuß nachzurechnen: R1+3 parallel = 15k v = 1+R2/15k v = 3 R2+3 parallel = 18,3k R1+18,3k = 40,3k Uref gesamt an 40,3k = 3,3Volt Uref an 18,3k = 1,5Volt = Minuseingang OPV Wenn ich das so mit den ermittelten Widerstandswerten von Yalu rückwärts rechne, komme ich auch auf die Spannungswerte die Yalu mit seiner Simulation ermittelt hat. Was ich an MaWin gut finde ist, dass er das alles bereits überschlägig im Kopf lösen konnte ?
Matthias S. schrieb: >> gemessen sollen max. 5A bei 0-50V DC. > > Da gibts nach wie vor den einfach zu verwendenden Stromwandler von VAC: > https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070 > > Liefert seine Referenzspannung gleich mit und ist auf 5,10 oder 15A > konfigurierbar. Hmm, Genauigkeit 0,7%. Wenn einem das reicht, ist das Preis/leistungs- verhältnis natürlich unschlagbar.
Harald W. schrieb: > Matthias S. schrieb: > >>> gemessen sollen max. 5A bei 0-50V DC. >> >> Da gibts nach wie vor den einfach zu verwendenden Stromwandler von VAC: >> > https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070 >> >> Liefert seine Referenzspannung gleich mit und ist auf 5,10 oder 15A >> konfigurierbar. > > Hmm, Genauigkeit 0,7%. Wenn einem das reicht, ist das Preis/leistungs- > verhältnis natürlich unschlagbar. Im Vergleich zum ACS723 oder 712 ist die Genauigkeit sogar einiges besser - das liegt auch am anderen Messprinzip. Die externe Beschaltung ist aber fast die gleiche, d.h. die Skalieren der Spannung hat man genau so, nur das man eine von der Versorgung getrennte Referenz hat und das Ausgangssignal absolut ist und nicht ratiometrisch.
Hallo, Jasmin Buchholz schrieb: > Was ich an MaWin gut finde ist, dass er das alles bereits überschlägig > im Kopf lösen konnte ? Ja, der hat was drauf. Für Leute wie mich: "OpAmps For Everyone", (z.B.: http://web.mit.edu/6.101/www/reference/op_amps_everyone.pdf) Chapter 4: Single-Supply Op Amp Design TechniquesSeite 4.3.2 Case 2: VOUT = +mVIN – b rhf
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Matthias S. schrieb: > Da gibts nach wie vor den einfach zu verwendenden Stromwandler von VAC: > https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070 > > Liefert seine Referenzspannung gleich mit und ist auf 5,10 oder 15A > konfigurierbar. Der klingt tatsächlich sehr gut. Vor allem weil ich bisher den ACS723 nirgends also einzelnen IC zum kaufen gefunden habe. (Außnahme Aliexpress 58€ 10 Stk)
Matthias S. schrieb: > Liefert seine Referenzspannung gleich mit und ist auf 5,10 oder 15A > konfigurierbar. Die Beschaltung im Datenblatt verstehe ich allerdings nicht so ganz. Wenn ich einen Nennstrom von 5A messen möchte, muss ja laut Datenblatt ein Übersetzungsverhältnis von 3:2000 konfiguriert werden. Mir wird aber nicht so wirklich klar, wie genau das passiert? Finde im Netz auch keine Beispielschaltung. Wäre super, wenn du eine hättest :) Ich überlege im Moment was sinnvoller ist. Den ACS723 ohne OP zu verwenden (der hat bei 0-5A eine Ausgangsspannungsdifferenz von 2V, also bei einem 12 Bit Wandler eine Schrittweite von in etwa 2mA) oder den von dir vorgeschlagenen Wandler mit Skalierung mittels OP (einen OP eines LM358 hätte ich eh noch frei). Generell sollte der Strom auf mindestens 10mA genau gemessen werden. Da wird das mit dem ACS ja schon passen oder?
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NichtSchonWieder schrieb: > Wäre super, wenn du eine hättest :) Naja, mir hat das Datenblatt gereicht. Das Dings hat 3 Windungen für die Strommessung. Am empfindlichsten (5A) ist die Reihenschaltung aller drei. Für 7,5A werden 2 Windungen benutzt (und die dritte parallel zu einer der beiden anderen) und für 15A schaltet man die 3 Windungen alle parallel. Das steht unter 'Beschaltungsmöglichkeiten'. An AREF liegt die Referenz und damit ist die Differenz zwischen OUT und AREF null Volt bei 0A Strom.
NichtSchonWieder schrieb: > Ich will DC messen. Ist da ein ACS ein Overkill und ein Shunt tut's > vielleicht besser? > gemessen sollen max. 5A bei 0-50V DC. Warum sagst du das nicht gleich im Eröffnungspost? Jasmin Buchholz schrieb: > Ich habe mal versucht die Schaltung von Yalu vom 01.10.2019 um 14:35 Uhr > zu Fuß nachzurechnen: Den ganzen zusätzlichen Offset-Kram kann man sich eventuell sparen, wenn man direkt einen INA240 verwendet. Der arbeitet bis 80V.
Matthias S. schrieb: > Naja, mir hat das Datenblatt gereicht. Das Dings hat 3 Windungen für die > Strommessung. Am empfindlichsten (5A) ist die Reihenschaltung aller > drei. Für 7,5A werden 2 Windungen benutzt (und die dritte parallel zu > einer der beiden anderen) und für 15A schaltet man die 3 Windungen alle > parallel. Das steht unter 'Beschaltungsmöglichkeiten'. Ah, okay. Das bedeutet Pin 1 bis 6 müssen je nach Anwendungsfall wie oben beschrieben verbunden werden. > An AREF liegt die Referenz und damit ist die Differenz zwischen OUT und > AREF null Volt bei 0A Strom. Sprich bei 0A liegen (wenn Vref unbelegt ist) die 2,5V aus der internen Referenzspannung an und bei 5A würden 3,25V anliegen?
Wolfgang schrieb: > Warum sagst du das nicht gleich im Eröffnungspost? Das hast du recht, das hätte ich wohl besser tun sollen!
NichtSchonWieder schrieb: > Sprich bei 0A liegen (wenn Vref unbelegt ist) die 2,5V aus der internen > Referenzspannung an und bei 5A würden 3,25V anliegen? Bei der Beschaltung für 5A sollten 2,5+0,625 = 3,125V am Ausgang liegen. Das steht aber auch so im Datenblatt.
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Matthias S. schrieb: > Bei der Beschaltung für 5A sollten 2,5+0,625 = 3,125V am Ausgang liegen. > Das steht aber auch so im Datenblatt. Ja genau, hatte lediglich eine 1 vergessen.
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