ich möchte meinen IBC-Füllstand in die Hausautomation mit aufnehmen. Dafür habe ich mir einen Füllstandssensor besorgt, welcher 0-190 Ohm ausgibt. Doch kann ich das leider nicht direkt auswerten. Ich benötige 0-10V als Signal. Ein fertiges Modul konnte ich bisher leider nicht finden und andere Foreneinträge haben mich auch nicht weiter gebracht. Ich habe heute einmal mit Spannungsteilern experimentiert, doch werden die Widerstände sehr heiß, bzw gehen in Rauch auf. Aufbau war 12V aus einem Labornetzteil, 36 Ohm Widerstand und ein Poti, welches ich bis 190 Ohm gedreht hatte und ein Multimeter. Die 12V würde ich später aus einem LM7812 ziehen oder ich stelle mir direkt 10V mit einem LM317 bereit. Kann mir jemand sagen, ob das klappt oder mir einen Schaltplan bereitstellen, wie ich meine 0-190 Ohm in 0-10V wandeln kann, ohne meinen Tanksensor zu schrotten? (In diesem sind ja glaube auch nur kleine Widerstände, welche über Reedkontakte geschaltet werden.) Das Eingangsmodul ist übrigens eine Homematic IP Multi IO Modulplatine.
Na dann nimm halt keine 12V für den Spannungsteiler sondern nur 1.2V (mit LM317 als Referenz) und verstärke die Spannung mit einem Operationsverstärker auf 10V Hub.
Dafür habe ich mir einen Füllstandssensor besorgt, welcher 0-190 Ohm
ausgibt. Doch kann ich das leider nicht direkt auswerten. Ich benötige
0-10V als Signal.
Einen Widerstand kann man leicht in eine proportionale Spannung umwandeln indem man ihn von einem konstanten Strom durchfließen läßt. Näheres regelt ein Bundesgesetz^W^W das Ohmsche Gesetz: U = I × R
Wenn man die 10V nicht am Sensor anliegen haben darf (Erwärmung, er verträgt den Strom von 53mA nicht), dann kann auch eine kleinere Endspannung verwenden (z.B. 1V) und dann nachverstärken.
Wenn man die strenge Linearität nicht benötigt, Z.B. weil die Tankgeometrie ungleichmäßig ist und man den Meßwert ohnehin korrigieren muß, dann kann man statt Konstantstrom auch einen Spannungsteiler mit einen Festwiderstand an der (meist ohnehin stabilisierten) Versorgungspannung verwenden. Z.B. 2.2kΩ and 12V ergibt bei 190Ω Sensorwiderstand 0.95V (12V×190÷(190+2200)). Die Kennlinie ist dann leicht gekrümmt, aber das kann man ja rausrechnen.
Im letzten Jahr habe ich den IBC noch per kapazitiven Sensor aus dem Homematicbaukasten überwacht, doch schwankte der Messwert sehr stark, je nachdem, wie warm das Wasser war. Von daher sollte der neue Sensor besser funktionieren. Es kommt mir auch nicht auf den Liter genau an.
Mit Operationsverstärker habe ich noch nie gearbeitet. Heißt aber für mich, ich erstelle mir eine kleine Spannung von ca. 1V, schicke diese durch den Sensor und lege diese dann auf einen Operationsverstärker um eine genauere Auflösung am Eingang zu erzielen? Was für einen OP könnte man benutzen? Wenn ich bei Reichelt schaue, gibt es da diverse OPs mit echt hohen Preisunterschieden.
einen Schaltplan bereitstellen, wie ich meine 0-190 Ohm in 0-10V wandeln
kann
Wenn die Konstantstromquelle besonders genau sein soll, dann könnte man die beiden Transistoren Q1 und Q2 noch face to face mit der flachen Seite gegeneinander montieren und mit einem Schrumpfschlauch verschrumpfen. Wichtig ist, dass die 12 Volt stabil sind.
Bei der Größe von R2 bin ich mir nicht ganz sicher. Es können auch 6k8 oder 10k sein.
Für R1 sollte man, für den genauen Abgleich einen Spindeltrimmer einsetzen und in die Zuleitung zum Operationsverstärker könnte man noch ein Low Pass Filter aus 10k und 1uF dazwischenbauen, um 50Hz Netzbrummen zu eliminieren.
Ich würde mir den Zinnober mit der diskreten KSQ sparen und einfach die 12V und einen Vorwiderstand im Bereich um 4k7 nehmen. Dann ergibt sich eine "ziemlich lineare" Spannung von 0..0,46V (der resultierende Linearitätsfehler ist vermutlich immer noch kleiner als der des Sensors). Das dann mit dem Faktor 25 verstärkt ergibt die gewünschten 0..10V.
Wenn die Konstantstromquelle besonders genau sein soll, dann könnte man
die beiden Transistoren Q1 und Q2 noch face to face mit der flachen
Seite gegeneinander montieren und mit einem Schrumpfschlauch
verschrumpfen.
Falls das etwas bringen soll, ist es wichtig, dass sie dabei auch thermisch gekoppelt werden, d.h. dass der unweigerliche Luftspalt mit Wärmeleitpaste überbrückt wird.
ich erstelle mir eine kleine Spannung von ca. 1V, schicke diese
durch den Sensor und lege diese dann auf einen Operationsverstärker um
eine genauere Auflösung am Eingang zu erzielen?
Du sollst dir keine "kleine Spannung von ca. 1V »erstellen«". Einfach mit einem passenden Vorwiderstand und der Betriebsspannung als Spannungsteiler verschalten.
Wenn das wie schon mal gesagt 12V und 2.2kΩ sind, dann schwankt der Strom zwischen 5.45mA und 5.02mA (wenn der Sensor seinen Widerstand von 0..190Ω verändert). Entsprechend gibt es eine kleine Nichtlinearität.
Wenn die wirklich stört, dann den Vorwiderstand durch eine Stromquelle ersetzen. Schaltungen findest du im Artikel Konstantstromquelle. Ich würde aber eher die Ube-Stromquelle empfehlen als den Stromspiegel von Ottokar.
Du sollst dir keine "kleine Spannung von ca. 1V »erstellen«". Einfach
mit einem passenden Vorwiderstand und der Betriebsspannung als
Spannungsteiler verschalten.
Das ist sowas von schlecht: wenn die Betriebsspannung schwankt, schwankt auch das Messergebnis! Was spricht dagegen, meinem Vorschlag zu folgen und einen LM317 als 1.2V-Referenz zu verschalten und damit den Spannungsteiler aufzubauen. Den OPamp dahinter kann man ja verwenden.
Wenn ich mir den Sensor anschaue, dann ist das ein dicht verschweißtes Edelstahlrohr und ein Schwimmer.
Er hat aber nur 2 Anschlussdrähte. Weiß jemand wie genau der funktioniert? Es gibt ja keinerlei direkte mechanische Kopplung zu einer Widerstandsbahn. Ich würde auf einen Magneten im Schwimmer tippen.
Du sollst dir keine "kleine Spannung von ca. 1V »erstellen«". Einfach
mit einem passenden Vorwiderstand und der Betriebsspannung als
Spannungsteiler verschalten.
Das ist sowas von schlecht: wenn die Betriebsspannung schwankt, schwankt
auch das Messergebnis!
Und was bringt dich zu der Annahme, daß die Betriebsspannung schwanken würde? Und ich schrieb ja auch:
dann kann man statt Konstantstrom auch einen Spannungsteiler mit
einen Festwiderstand an der (meist ohnehin stabilisierten)
Versorgungspannung verwenden.
Was spricht dagegen, meinem Vorschlag zu folgen
und einen LM317 als 1.2V-Referenz zu verschalten und damit den
Spannungsteiler aufzubauen. Den OPamp dahinter kann man ja verwenden.
1.2V sind viel zu wenig. Die Nichtlinearität ist nur dann gering, wenn der Spannungshub am Sensor klein gegenüber der Gesamtspannung ist. Für 12V und 1V habe ich es ja oben vorgerechnet. Und knapp 8% bzw. ±4% Fehler sind schon grenzwertig.
Bei nur 1.2V dürften es für die gleiche Nichtlinearität nur noch max. 100mV am Sensor sein. Da wird die Gefahr zu groß, daß man sich Störungen und Fehler durch die Verkabelung einfängt. Die Spannung von 10V für Prozeßsteuerung wurde ja nicht ohne Grund so hoch gewählt.
Diese Idee ist ausgezeichnet, dann könnte man sich die ganze face to face Geschichte mit der Wärmeleitpaste und dem Schrumpfschlauchgedöns komplett sparen und die Versorgungsspannung muss dann noch nicht einmal stabilisiert werden. Die darf dann sogar zwischen 11,5V und 18V schwanken. Den LM317 könnte man auf 11mA einstellen und parallel zum Sensor noch einen Elko (10uF) und dann hätte man am Sensor auf einen Schlag exakt rauschfreie 2 Volt.
Den Widerstand R4 am Operationsverstärker muss man dann von 82k auf 39k verkleinern, dann kommt man am Ausgang auf exakt 10 Volt.
Er hat aber nur 2 Anschlussdrähte. Weiß jemand wie genau der
funktioniert? Es gibt ja keinerlei direkte mechanische Kopplung zu einer
Widerstandsbahn. Ich würde auf einen Magneten im Schwimmer tippen.
Könnte eine Kette von Widerständen sein, von jeder Verbindung ein Reedschalter zum Ausgang.
An der TO:
Wie fein sind die 0-190R gestuft, wenn man den Ringmagneten verschiebt?
Wie hoch ist die Spannung davor?
Ein LM317 als 52,6mA Konstantstomquelle verschaltet braucht mindestens 10+1,25+2,5= 13,75V Eingangsspannung für 0-10V am Geber. Fig.14 https://www.ti.com/lit/gpn/LM317
