ich möchte gerne 0-5V zu 0-3.3V wandeln und habe hierzu einen Spannungsteiler in Kombination mit einem OpAmp in voltage follower Konfiguration (ich glaube in Deutsch heißt es "Impedanzwandler" ^^) benutzt (siehe "schematic_lmv324.png" im Anhang). Der Ausgang geht an den ADC eines STM32F401. Der Input ist ein 360 Grad HAL Potentiometer das eine Spannung von 0-5V abdeckt.
Es ist das erste mal, dass ich mit einer OpAmp Schaltung spiele, entsprechend ist meine Erfahrung hier recht dürftig.
Generell funktioniert die Schaltung, bis mein Input eine Spannung von nahezu exakt 4V erreicht. Danach springt der Output direkt von 2.7V auf die vollen 3.3V. Heißt: Input 3.99V => 2.69V ... Input 4V => 3.3V
Ich bin mir gerade nicht sicher was ich übersehe bzw. falsch gemacht habe bzw. warum der OpAmp so reagiert?
...im Anhang zusätzlich noch der Datasheet des LMV324.
kennt jemand eine Alternative mit gleichem Pinout?
TLV9004. Das Pinout ist Standard, du kannst auch viele andere 4-fach Opamps nehmen, wenn du nicht die selben elektrischen Eigenschaften benötigst.
oder kann man mit dem Spannungsteiler was tricksen
Wenn du auf eine niedrigere Spannung herunterteilst, dann brauchst du eine Verstärkung mit einem Faktor größer als 1, also zusätzliche Widerstände. Und wenn du die Platine eh änderst, dann wäre eine Versorgung mit 5 V wahrscheinlich einfacher.
Wie bzw. womit wird der Spannungsteiler denn belastet? Evtl. kannst Du
ihn niederohmiger auslegen und ggf. auf den Spannungsfolger sogar
verzichten.
Ich arbeite gerade an einem Controller Board für Motion Rigs (z.B. Rennsimulatoren oder Flugsims). An den Controller können 6 Motoren Controller angeschlossen werden und eben auch der Eingang für die Feedback Loop. Diese wird zumeist (bei der Lösung die ich umsetzen will) mit einem Potentiometer umgesetzt. Dies kann ein HAL Potentiometer sein, ein klassisches mechanisches, ein linear Potentiometer oder aber eine andere Art an Feedback welches mit einem ADC auswertbar ist. Ich wollte auf Nummer sicher gehen mit dem Spannungsfolger, weil es einfach so viele Möglichkeiten gibt die Feedback Loop zu gestalten und zusätzlich noch eine Form an Schutz für den Eingang bieten soll... ich würde mich über Feedback freuen, ob dies der richtige Weg ist oder einfach total overengineered oder gar Blödsinn. :-D
Wie bzw. womit wird der Spannungsteiler denn belastet? Evtl. kannst Du
ihn niederohmiger auslegen und ggf. auf den Spannungsfolger sogar
verzichten.
Ich arbeite gerade an einem Controller Board für Motion Rigs (z.B.
Rennsimulatoren oder Flugsims). An den Controller können 6 Motoren
Controller angeschlossen werden und eben auch der Eingang für die
Feedback Loop.
Das heißt dass der Eingang für Feedback Loop von Deiner Schaltung angesteuert werden soll? Wieviel Strom nimmt der Eingang denn bei 3,3V auf?
Ich wollte auf Nummer sicher gehen mit dem Spannungsfolger, weil es
einfach so viele Möglichkeiten gibt die Feedback Loop zu gestalten
und zusätzlich noch eine Form an Schutz für den Eingang bieten soll...
Vor was soll der Eingang geschützt werden? Vor zu hoher Spannung?
Das heißt dass der Eingang für Feedback Loop von Deiner Schaltung
angesteuert werden soll? Wieviel Strom nimmt der Eingang denn bei 3,3V
auf?
Jaein. Generell läuft auf dem PC ein Programm das die Physikdaten der Simulationen auswertet und in Befehle für die Motoren umwandelt. Hierbei handelt es sich um simple Positionen in denen sich die Motoren befinden sollen (z.B. 0-1023). Diese werden via serieller Verbindung an das Controller Board übermittelt (mein Board). An das Controller Board sind Motorencontroller (z.B. sabertooth, cytron Controller oder die Problembehafteten BTS7960 Module aus China) angeschlossen so wie pro Motor ein Potentiometer. Mein Controller Board wertet die vom PC geschickte neue Position aus und fährt den Motor in die entsprechende Richtung um die Position (Zahl 0-1023) zu erreichen. An den Motor ist ein Potentiometer angeschlossen, welches über den ADC die aktuelle Position des Motors an das Board schickt, wodurch das Board die aktuelle Motorenposition weiss und entsprechend den Motor in die richtige Richtung bewegen kann und somit eine Feedback Loop bildet.
Sorry, es artet beim erklären manchmal aus bei mir. :-) Im Anhang Mal ein Bild von meinem Rig mit einem Motor und angebrachten Potentiometer über einen Zahnriemen.
Das Potentiometer ist an dem besagten Eingang angeschlossen an dem der OpAmp hängt. Wie gesagt, es kann ein HAL Potentiometer sein, ein mechanisches, ein lineares oder etwas ganz anderes (manche hängen noch ein weiteres Board dazwischen was die internen Encoder der Motoren auswertet). Was genau an dem Eingang ankommt kann man also nicht mit 100%iger Gewissheit sagen, außer das es eine Spannung zwischen 0-5V ist (sofern man sich daran hält ^^).
...und absichern wollte ich es gegen Überspannung bzw. Spannungsspitzen.
In meinem Fall ist das folgende Potentiometer verbaut:
Ich bin mir gerade nicht sicher was ich übersehe bzw. falsch gemacht
habe bzw. warum der OpAmp so reagiert?
Der LM324 hat weder Rail2Rail am Eingang noch am Ausgang. Die Besonderheit beim LM324 ist lediglich, dass er recht dicht an seine negative Betriebsspannung kommen kann/darf, das ist dann aber auch schon all der Zauber gewesen beim LM324. Für deine Schaltung wäre wohl eher sowas wie nen AD820 (glaub ich, müsste auch noch mal nachschauen) besser.
Common-mode input voltage VICR CMRR ≥ 50 dB V range 1.9 1.7 V
Bei 2,7V Versorgung. Also hier bei 3V3 Versorgung bis zu 2,5V.
Ergo müsste man nur dafür sorgen, dass die Eingangsspannung z.B. auf 0..2,25V geteilt wird, um sie anschließend um den Faktor 3,3V/2,25V wieder zu verstärken. Also etwa so:
1
0-5V 0-2,25V 0-3,3V
2
-----100k----o--------| + \
3
| | >------o----->
4
| .---| - / |
5
| | |
6
| o------100k-----'
7
| |
8
82k 220k
9
| |
10
GND GND
Allerdings würde ich für diese Anwendung "Poti von 0..5V einlesen" ganz einfach mit einem üblichen Spannungsteiler und kleinem 10nF-Kondensator gänzlich ohne jeden zusätzlichen OPamp-Buffer arbeiten.
Denn vermutlich ist dieses HAL-Poti soweiso schon gepuffert. Und falls nicht, dann könnte man mit einem Vorwiderstand für das Poti die maximal ausgegebene Spannung auf 3V3 reduzieren. Hier mal exemplarisch für ein 10k Poti:
erst mal herzlichen Dank für das Feedback, dass hilft mir weiter. Ich denke es macht keinen Sinn zu versuchen es mit den LMV324 hinzubekommen, also habe ich nun ein paar MCP6004 gekauft und werde es mal damit probieren und berichten. :-) Danke trotzdem an Lothar M., dass wird mir sicherlich noch nützlich sein.
...im Anhang mal die Platine um die es geht, damit man weiß wovon geredet wird. Ist die erste Version, sind mir noch zu viele Teile drauf, dass bestücken von Hand dauert ewig. :-D
schematic_lmv324.png
(11 KB)
