Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik ZTP-148SRC1 OP AMP


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von Christian S. (spiesbraten90)


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Guten Abend,

ich habe mich nun einschlägig in vieles zu OP Amps eingelesen und auch 
viel ausprobiert, doch so langsam übersteigt mein Problem mein Wissen.

Ich habe ein Thermophil oder Thermal Sensor ZTP148SRC1. Da eingebaut ist 
auch noch ein Thermistor.

Die Range von dem Thermal Sensor ist von -2mV bei 0°C bis ca 8mV bei 
100°C.

Mein Ziel war es, diese Werte mit einem OP Amp in irgendeine sinnvolle 
Region zu befördern. Da ich den Sensor als Anwesenheitssensor nutzen 
möchte, kann ich die negative Spannung bei der Verstärkung wohl 
ignorieren, zumindest war das meine Idee.

Ich habe die angehängte Schaltung mit einem LM358 gebaut (ohne den 10k 
Widerstand) und hatte einiges an Störungen, aber für Tests fand ich das 
Ergebnis mit 1000 facher Verstärkung ganz ok. Ich habe mich zwischen 0.7 
und 3V bewegt.

Dann habe ich gelesen, dass der OP Amp wohl zu ungenau wäre und ich habe 
mir einen OPA4990 besorgt, einen Rail-to-Rail OP Amp, der wohl viel 
besser geeignet sein sollte.

Genau dieselbe Schaltung aufgebaut (auf einem Breadboard zum testen) und 
ich habe eine Spannung von ca. 2.5V am Ausgang, wenn der Ausgang vom 
Sensor nicht am IN+ angeschlossen ist. Damit kommt der Sensor recht 
schnell an die 5V am Ausgang was mir zu wenig Range war.

(1) Daraufhin habe ich mich durch alles mögliche durchgelesen und danach 
ausprobiert und gemerkt, dass der 10k Widerstand meine Probleme insofern 
löst, dass die Spannung dann auf 0.6V ohne Eingangssignal fällt und der 
Sensor dann bis ca. 2.4V arbeitet.

(2) Ich habe gemerkt, dass die Erkennung von Personen in einem Bereich 
von 0.01 bis 0.1 mV je nach Entfernung schwanken kann und erst wenn man 
wirklich nah ist springt der Sensor um 1mV.


Nun meine Fragen:

Wieso funktioniert das (1)?
Wieso ist das Verhalten von den zwei OP Amps so unterschiedlich?
Was wäre die optimale Lösung(1)?
Wie kann ich dieses Verhalten auf einen Bereich mappen, den ein 
Mikrocontroller sinnvoll verarbeiten kann (2)? Also irgendwie so, dass 
die ersten 1mV auf 0 gemappt werden und danach die nächsten 2mV auf 
einen Bereich von 0V bis 5V oder so.

Achja der Thermistor ist in der Schaltung, weil ich den entweder von 
einem ADC auslesen lasse, um die Werte des Thermal Sensors anzupassen 
oder wenn ihr eine Idee habt, den in die Schaltung zu integrieren.

Vielen Dank und sorry für den vielen Text :)

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (spiesbraten90)


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Achja ich habe den Thermal Sensor in der Zeichnung durch eine Photodiode 
dargestellt, da sonst nichts in der Richtung zu finden war. Unten ist 
Out- und oben ist Out+.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Da du einzig die Spannung vom Thermopile am Eingang haben möchtest, 
solltest du über einen echten Differenzverstärker als erste Stufe 
nachdenken. Damit hast du schon mal weniger Offsetdrift und Störungen 
auf dem Eingang, weil sie sich auslöschen.
Treibe die Verstärkung nicht zu hoch. Nimm dann lieber zwei OpAmps. Ein 
R2R Opamp ist nicht unbedingt nötig, macht aber zumindest am Ausgang 
Sinn für Spannungen nahe 0V.
Übrigens ist ein Thermopile im Grunde ein Thermoelement (Seebeck) und 
keine Diode.
Der Thermistor könnte in der zweiten Stufe eines Verstärkers zur Offset 
Korrektur benutzt werden und kann dann die Basistemperatur des Elements 
subtrahieren.

von Christian S. (spiesbraten90)


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Danke für die schnelle Antwort, das heißt meine Grundidee war ja gar 
nicht so verkehrt. Dann probiere ich den Differenzialverstärker mal aus. 
Wäre als zweite Stufe der LM358 dann wieder geeignet? Ich habe nicht so 
viele OPA4990 gekauft :D

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Christian S. schrieb:
> Ich habe nicht so
> viele OPA4990 gekauft :D

Naja, das besondere des 4990 wird bei dir nicht gebraucht - der 40V 
Eingang. Ansonsten sind ja 4 der Verstärker in einem Gehäuse, so das du 
selbst für Sonderschaltungen (z.B. den Thermistorverstärker) noch Luft 
hättest.
Ein normaler LowNoise OpAmp als erste Stufe wäre auch ok gewesen.
Schau mal nach 'Instrumentenverstärker', das sind die Schaltungen, die 
du suchst.

von Christian S. (Gast)


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Okay vielen Dank. Aber mein opa4990 hat nur 5 Pins also jeweils einen 
Out In+ und In-. Ich schaue mir aber gerne auch mal die Verstärker an.

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