Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sinn der negativen Spannung


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Käptn Balu (Gast)


Angehängte Dateien:
  • preview image for 1.PNG
    1.PNG
    219 KB, 397 Downloads

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Guten Abend zusammen,

ich wollte mit dem folgenden Sensor Kräfte messen und auswerten:

https://www.tekscan.com/resources/product/flexiforce-a301-datasheet

Ich habe in das Datenblatt geschaut und eine Beispielschaltung gesehen. 
Da wird ein invertierender Verstärker eingesetzt, damit man höhere 
Kräfte auswerten kann. Man könnte auch einfach einen Spannungsteiler mit 
einem darauffolgenden Spannungsfolger benutzen. Damit könnte man aber 
nicht bis 4448 N messen wie sie im Datenblatt erwähnt werden.

Wieso legt man als Spannungsreferenz an den Sensor eine negative 
Spannung an?
Welchen Sinn hat das?

MfG

: Verschoben durch Moderator
von Jens G. (jensig)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Da wird ein invertierender Verstärker eingesetzt, damit man höhere
>Kräfte auswerten kann. Man könnte auch einfach einen Spannungsteiler mit
>einem darauffolgenden Spannungsfolger benutzen. Damit könnte man aber
>nicht bis 4448 N messen wie sie im Datenblatt erwähnt werden.

Wieso sollte man das mit Spannungsteiler nicht können?
Der Nachteil eines normalen Spannungsteilers wäre nur, daß er eine 
nichtlineare Kennlinie hat.

>Wieso legt man als Spannungsreferenz an den Sensor eine negative
>Spannung an?

Eine negative Spannung am Eingang bewirkt eine positive Spannung am 
Ausgang, eben weil es ein invertierender Verstärker ist. Höhere Kraft -> 
höhere pos. Spannung.
Auserdem braucht damit der OPV selbst keine neg. Spannung.

von Käptn Balu (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jens G. schrieb:
> Wieso sollte man das mit Spannungsteiler nicht können?

Wenn ich das Datenblatt richtig verstanden habe, dann verursachen 
größere Kräfte irgendwann eine immer kleiner werdende 
Widerstandsveränderung. Wird dadurch die Spannungsveränderung am 
Spannungsteiler nicht geringer ausfallen, sodass ein ADC mit größerer 
Auflösung erforderlich wird, um die Spannungsänderung überhaupt messen 
zu können?

Ich dachte, dass wäre der eigentliche Grund für den Einsatz des 
Operationsverstärker, damit das kleiner werdende Spannungssignal 
aufgrund der hohen Kräfte überhaupt messbar wird.

MfG

Beitrag #6419110 wurde von einem Moderator gelöscht.
von hinz (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Plattschnecke schrieb im Beitrag #6419110:
> Käptn Balu schrieb:
>> nicht bis 4448 N
>
> So ein Zufall (oder bist Du der Freitagszahlentroll?)
>
> nix für ungut aber 1 N 4448 mit 0,15A 100V ist eine miniatur bzw. nur
> einige mm-große universaldiode (1N 4148-Derivat) also doch ein Troll!

Zu dumm, um das Datenblatt des Sensors zu lesen.

"This sensor can measure up to 4,448 N (1,000 lb)."

von MaWin (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Käptn Balu schrieb:
> Wieso legt man als Spannungsreferenz an den Sensor eine negative
> Spannung an?

Na weil man nach dem invertierenden Verstärker eine positive 
Ausgangsspannung haben will.

Man könnte argumentieren: Spannungsteiler reicht, weil man mit dem 
billigen Ding sowieso nicht messen kann, sondern sowieso nur 
Schätzwerte bekommt.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> weil man nach dem invertierenden Verstärker eine positive
> Ausgangsspannung haben will.

Ergänzend sei angemerkt, dass bereits für kleine Ausgangsspannungen um 
0V ein OP auch eine negative Versorgungsspannung benötigt, auch wenn es 
sich um einen reil to rail OP handelt. Der rail to rail OP wäre 
allerdings mit negativen Versorgungsspannungen im 100mV Bereich schon 
zufrieden.

Die andere Variante wäre mit einer virtuellen Masse zu arbeiten. 
Allerdings wäre wäre der Offset im Bereich der halben 
Versorgungsspannung in den nachfolgenden Stufen zu beseitigen.

von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter D. schrieb:

> Ergänzend sei angemerkt, dass bereits für kleine Ausgangsspannungen um
> 0V ein OP auch eine negative Versorgungsspannung benötigt, auch wenn es
> sich um einen reil to rail OP handelt. Der rail to rail OP wäre
> allerdings mit negativen Versorgungsspannungen im 100mV Bereich schon
> zufrieden.

Einige R2R-OPV können negative Spannungen im mV-Bereich auch ohne
negative Betriebsspannung verarbeiten. Es gab z.B. ein Voltmeter-
IC, welches -99mV bis +999mV anzeigte.

von MaWin (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
> Einige R2R-OPV können negative Spannungen im mV-Bereich auch ohne
> negative Betriebsspannung verarbeiten.

Er meint den Ausgang, nicht den Eingang, da geht schon ein LM324 bis 
-0.3V

> Es gab z.B. ein Voltmeter-
> IC, welches -99mV bis +999mV anzeigte.

Und das in einer Zeit ohne R2R. Es war der Eingang.

von Jens G. (jensig)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)

>Ergänzend sei angemerkt, dass bereits für kleine Ausgangsspannungen um
>0V ein OP auch eine negative Versorgungsspannung benötigt, auch wenn es
>sich um einen reil to rail OP handelt. Der rail to rail OP wäre
>allerdings mit negativen Versorgungsspannungen im 100mV Bereich schon
>zufrieden.

Da der Sensor aber offenbar immer einen endlichen Widerstand hat, hat 
der OPV es auch nie nötig, bis auf genau 0V runtergehen zu müssen.

von Rainer V. (a_zip)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Käptn Balu schrieb:
> Ich dachte, dass wäre der eigentliche Grund für den Einsatz des
> Operationsverstärker, damit das kleiner werdende Spannungssignal
> aufgrund der hohen Kräfte überhaupt messbar wird.

Jain...der OP verstärkt das Signal immer gleich (von Randbedingungen mal 
abgesehen). Entweder du schaltest den OP erst zu, wenn dein Signal in 
den schlecht aufzulösenden Bereich kommt oder du teilst - aus Sicht des 
AD-Wandlers - den Gesamtbereich von vornherein in mehrere Bereiche auf. 
Die Frage wäre auf jeden Fall, welche Auflösung du denn in dem oberen 
("kleiner werdenden") Druckbereich überhaupt benötigst? Da sind noch 
wichtige Angaben nötig!
Gruß Rainer

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.