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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frage zu OpAmp, verstärkung PTC Tempsensor


Autor: Paul H. (powl)
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Hi!

Ich habe hier einen PTC KTY-81 110 rumliegen. Ausserdem OpAmps µA 741. 
Mit dem PTC habe ich über einen 2,7kOhm Widerstand an 5V einen 
Spannungsteiler aufgebaut.

Nun möchte ich erstmal erreichen dass der Tempsensor empfindlicher wird. 
Kann ich einen zweiten Spannungsteiler auf die Spannung des Tempsensors 
bei Raumtemperatur einstellen und dann mit einem OpAmp die Differenz 
dieser beiden Spannungen verstärken? Wenn ich sie einfach nur so 
verstärke dann macht der Opamp ja aus meinen 1,4V die da zwischen 
Widerstand und Tempsensor anliegen gleich mal 2,8V.

mfg PoWl

Autor: Arno H. (arno_h)
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Hallo,
mit welcher Spannung wird der OPAmp versorgt?

Arno

Autor: markus (Gast)
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Ich habe deine Frage nicht ganz verstanden aber:

es kommt auf die Widerstanddimensionierung des OPs --> 
Differenzverstärkers an, was für eine Ausgangsspannung du bekommst.

Bei so einer Aufgabenstellung benötigt man aber doch meist nur ein 
Signal, ob die Temperatur drüber oder drunter liegt --> Schmitt-trigger.

Wenn du die IST-Temperatur weiterverarbeiten willst, empfehl ich dir zu 
dem PTC noch einen Widerstand parallel zu schalten. Das linearisiert die 
Kennline des Kaltleiters.

gruß Markus

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Also das soll eine Widerstandsbrücke mit Differenzverstärker werden, 
hier als Subtrahierer bezeichnet:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Operations...

Bei Zimmertemperatur stehen Null Volt Diffeenz an, damit ist auch die 
Ausgangsspannung des Subtrahieres Null, was in der Schaltung hier 
allerdings zwei Versorgungsspannungen voraussetzt. Wenn R7 nicht nach 
GND, sondern auf die halbe Betriebsspannung führt reicht eine Spannung 
aus.
Der 741 ist schon sehr alt, war mal für +/-15V gedacht und hat bei +5V 
nur wenig Spielraum. Besser wäre ein rail-to-rail-OP z.B. TS912. 
Außerdem haben beide Typen relativ große Offsetspannungen von mehreern 
Mllivolt , wenns genauer werden soll gibts bessere OPs.

Autor: Branko Golubovic (Gast)
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In Prinzip sollte Schaltung wie in Anhang aussehen.
Ich vermute mal das du KTY-81 auch an ein µC anschließen 
willst(vielleicht ein ATmegaxx?).
In dem Fall ist die  Signalverstärkung nicht unbedingt notwendig. Sieche 
auch:
Beitrag "Re: KTY81 am mega128 berechnen"

Branko

Autor: Paul H. (powl)
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Danke für die Antworten! Nein das soll mal ein kleines Experiment zur 
Analogtechnik werden, ohne µC.

Ich habe mal versucht einen Impedanzwandler aufzubauen. Also 
Invertierenden Eingang auf Ausgang und Nichtinvertierenden auf einen 
Spannungsteiler von Vcc gegen Masse. Tiefer als 1,9V geht der Opamp aber 
leider nicht :-( was ist hier falsch?

//Edit: Also irgendwie geht hier garnix, was mich beim Verständnis 
dieses Bauteils nicht gerade weiter bringt. Habe jetzt Zwischen GND und 
(-) des OpAmps einen 10k R geschaltet. Dann noch einen R 10k zwischen 
(-) und Ua. Das wäre dann der Nichtinvertierende Verstärker. Wenn ich 
jetzt an (+) Meine Spannung vom Tempsensor von 1,36V anlege kommen am 
Ausgang nur 1,93V an obwohl es eigentlich 2,72V sein müssten. Denn Laut 
der Formel ist Ua = Ue * (1+ R6/R7). Und da die beiden Rs gleichwertig 
sind müsste Ua = Ue * 2 sein. Ist aber leider nicht so :-(

der OpAmp wird mit GND und 5V gespeist.

mfg PoWl

Autor: Helmi (Gast)
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Sieh mal in das Datenblatt
Stichwort "Output voltage swing" und "input voltage range".

Da ist beschrieben das der 741 bei +-15V Versorgung nur einen
Ausgangsspannungshub bis ca. +-12 V (Worst case) machen kann.
Der Eingangsspannungsbereich darf auch nur bis maximal +-12 V (Worst 
caser)
gehen. Wenn du nun eine Versorgungsspannung von +5V hast bleibt
fuer den 741 nicht mehr sehr viel ueberig.
Fuer solche anwendungsfaelle gibt es bessere OP's.
z.B OPA2340 von TI.
Die koennen mit ihren Eingangs und Ausgangspegel bis fast an
die Versorgungsspannung reichen.
Selbst ein alter LM324 kann mit seinem Eingang bis auf das 
Massepotential
arbeiten und kommt mit +5V aus. Allerdings kann er nicht am Eingang
bis an die Betriebsspannung ausgesteuert werden.


http://cache.national.com/ds/LM/LM741.pdf

Autor: Paul H. (powl)
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[So, habe nun die Versorgungsspannung des OpAmp auf 12V erhöht. Leider 
haut er immernoch nur 1,93V raus]

Tja wenn man zu doof is das ding anzuschließen >.<

Autor: Helmi (Gast)
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Wie gesagt schau mal ins Datenblatt unter "output voltage swing"

Der 741 kann nicht bis an die Versorgungsspannung ausgesteuert werden.

Die einzige moeglichkeit den Ausgang auf 0 V zu bekommen ist
den 741 mit +-15V also zwei Betriebsspannungen zu versorgen

Gruss Helmi

Autor: Branko Golubovic (Gast)
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Dann hast du nicht alles nach Schaltplan aufgebaut.
>Habe jetzt Zwischen GND und (-) des OpAmps einen 10k R geschaltet.
>Dann noch einen R 10k zwischen (-) und Ua. Das wäre dann der >Nichtinvertierende 
Verstärker.

Eben nicht.
Was du jetzt gemacht hast ist Spannungsteiler und an (-) hast du
1/2 Versorgungsspannung,ohne Gegenkopplung, Warum machst du nicht wie in 
Schaltplan?

R1(KTY 81)=1K
R2=2K7
R3=2K7
R4=1K
R5=R7=10K
R6=R8=20K
VCC=12V
Gain=2

Bei Umgebungstemperatur solltest du an Ausgang 
Vcc/(1+2,7/1)=12V/3,7=3,24V haben.
Anbei eine Excel Tabelle  als kleine Hilfestellung.

Autor: Paul H. (powl)
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Also ich versuche mal den Schaltplan zu verstehen. Das ist ein 
Subtrahierer? Der Versucht also nun die Differenz seiner beiden Eingänge 
verstärkt am Ausgang auszugeben.

Mit R3 und R4 bestimmt man also U2. U1 kommt vom Spannungsteiler des 
Tempsensors.

Also bei Zimmertemp messe ich am Tempsensor 1.36V (Schaltung hat 12V). 
Wenn ich mal ein bisschen den Heizlüfter vor die Schaltung stelle steigt 
die Spannung auf 1.56V.

Die Schaltung verstärkt aber den "Nullpunkt" mit, hm? Bei einem 
Verstärkungsfaktor von 10 und einem Nullpunkt von 1,25V ergäbe das z.b. 
1,1V und 3,1V. D.h. wohl ich muss Nullpunkt und Verstärkungsfaktor so 
ausrichten dass ich eine Geeignete Steigung und einen geeigneten Anfang 
hab.

Wie bau ich nun noch eine geeignete Ausgangsstufe so dass ich daran ne 
Last, also einen PClüfter anschließen kann? Habe da mal was mit dem 
LM317 gesehen.

mfg PoWl

Autor: Branko Golubovic (Gast)
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>Wie bau ich nun noch eine geeignete Ausgangsstufe so dass ich daran ne
>Last, also einen PClüfter anschließen kann? Habe da mal was mit dem
>LM317 gesehen.

Also endlich bist du auf dem Punkt gekommen was du eigentlich vor hast, 
PC Lufter steuerung.
Offensichtlich ist Analogtechnik nicht deine Stärke.
Nein du brauchs kein LM317, sonder nur ein Transistor am Ausgang als
Stromverstäskung:
           12V
           |
           C
OPA-OUT---B  BD…
           E
           |
         Lüfter
           |
          0V(GND)

Transistor sollte ein BD Typ sein wie BD139, oder BD241
(je nach Lufterstrom) aber unbedingt mit dem Kühlkörper.


Branko

Autor: Paul H. (powl)
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Hm, durch den Transistor wird aber nur der Strom geschaltet und nicht 
wirklich die Spannung, d.h. ich müsste wohl zwischen OpAmp und Basis 
nochn Trimmer reinmachen um das ganze zu regeln oder?

Der LM317 zeigt eine eigenschaft, die ich zwar nicht ganz verstehe, mir 
aber durchaus zunutze machen kann. Die Ausgangsspannung beträgt 
scheinbar immer 1,25V weniger als die Spannung, die man an Adjust anlegt 
:-)

mfg PoWl

Autor: Paul H. (powl)
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Merke grad dass an meinem Laptop ja nur 5V rauskommen. Naja, ich nehm 
einfach einen Mosfet um dem Lüfter zu regeln :-)

Das geht genau so gut. Der Ausgang des Messchaltung muss dann im Bereich 
30 bis 50 oder 60° zwischen 3V und 5V geregelt werden. Darüberhinaus 
geht ja auch nichts.

Der Lüfter läuft erst ab 3,25V am Gate des Mosfets an. Eine 
Lüfteranlaufsteuerung wäre optional. Dann würde der Lüfter gleich 
gedrosselt loslaufen, ehe er durch die erhöhte Temperatur des Kühlers 
deine Anlaufspannung erreicht und dann runterkühlt.

mfg PoWl

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