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Thema: OpAmp Ausgangsspannung

  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    OpAmp Ausgangsspannung

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    Hallo Leute,

    mein Projekt ist zwar kein Roboter, aber ein Sensor dieser Art könnte auch hierbei vorkommen. Ich habe länger nach möglichen Schaltungen für einen Temperatursensor gesucht, der einfach und preisgünstig ist und bin dann letzten Endes zu einem KTY81-110 mit einem Differenzverstärker gekommen, welcher das Eingangssignal von ca. 1 bis 1,5V (je nach Beschaltung) auf den für den ADC passenden Bereich von 0 bis 2,56V verstärkt/verschiebt. Der dazugehörige Schaltplan ist unten zu sehen.

    Nun zu meinem Problem: sobald die Ausgangsspannung laut Theorie mehr als 0,62V beträgt, ist diese meßbar und steigt auch wie vorhergesagt bei steigendem Widerstand des PTC an. Fällt der PTC jedoch soweit, dass die Spannung am Ausgang unter die besagten 0,6V fallen müsste, passiert nichts weiter. Die Eingangsspanungen stimmen in dem Fall noch mit den errechneten Werten überein, nur der Ausgang stimmt eben nicht. Ein zusätzlicher Widerstand am Ausgang bleibt bei 10kOhm wirkungslos, 1kOhm verbesster den Bereich bis auf ca. 0,4V, erst mit 100Ohm bekomme ich den Wert bis auf fast Masse heruntergezogen. Da der Verstärker kein Rail-to-rail Modell ist, ist klar, dass eine Restspannung übrig bleibt, aber die kann doch nicht erst eingestellt werden, wenn ca. 25mA aus dem Ausgang fließen

    Die Verkabelung hab ich überprüft und das ganez auch mehrfach aufgebaut und überprüft. Die Restspannung scheint unabhängig von der Beschaltung mit Widerständen zu sein (zumindest bei meinen errechneten Fällen). Den Verstärker konnte ich noch nicht tauschen, weil ich nur LM324 habe, aber eigentlich sollte der das doch hinbekommen.

    Bin für jeden Rat dankbar und bitte langsam und deutlich schreiben, OpAmps sind nicht mein Steckenpferd
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken sensorverstaerker.gif  

  2. #2
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    Der LM324 ist zwar kein Rail-to-Rail Opamp aber zumindest einer, der (normalerweise) bis zur negativen Versorgungsspannung runterkommt.
    Schreib mal bitte auf welche Widerstandswerte du in der Schaltung verwendet hast.

    MfG

  3. #3
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Zitat Zitat von dennisstrehl
    Schreib mal bitte auf welche Widerstandswerte du in der Schaltung verwendet hast.
    Zitat Zitat von Quincy
    R_P = R2 = 2700 Ohm
    R1 z.B. 1200 Ohm
    R3 z.B. 2200 Ohm

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Joah da ha ich nich hingeschaut

    Hängt irgendeine Last >20mA am Ausgang? Dann könnte die Strombegrenzung vom LM324 einschalten.
    Ansonsten:
    2. LM324 mal tauschen, vielleicht ist der kaputt
    3. (Was ich nicht glaube ^^) Masse am Opamp vergessen?

  5. #5
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Hier ist übrigns noch die interne Schaltung des LM324:


  6. #6
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Zitat Zitat von dennisstrehl
    Joah da ha ich nich hingeschaut

    Hängt irgendeine Last >20mA am Ausgang? Dann könnte die Strombegrenzung vom LM324 einschalten.
    Das verwunderliche ist ja, dass der Wert ohne Last nur so schlecht ist (0,62V) und mit Erhöhung der Last (100 Ohm gegen Masse, 25mA Ausgangsstrom --> 0,04V Ausgangsspannung unter sonst gleichen Bedingungen) besser wird.

    Ansonsten:
    2. LM324 mal tauschen, vielleicht ist der kaputt
    Schon probiert, der zweite macht dasselbe an allen vier internen Verstärkern

    3. (Was ich nicht glaube ^^) Masse am Opamp vergessen?
    Nein, die ist (leider) mit Sicherheit dran

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Crazy Harry
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    versuchs mal so


    je nach op und temperaturbereich sind die widerstandswerte zu wählen.
    ich hab die schaltung bisher ca. 100x aufgebaut (mit dem kty81-110 ). anfangs mit dem lm358, später dann mit einem TS912 (rail-to-rail).

    PT1 dient zum abgleichen von mehreren gleichen schaltungen (nullpunkt) - den kannst auch weglassen und per software eichen.

    R1 4,70k
    R2 kty81-110
    R3 4,70k
    R4 510ohm
    R5 10k
    R6 10k
    R7 47k
    R8 47k
    R9 1k
    PT1 100ohm
    OP TS912

    temperaturbereich -30 .. 150°C
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken op-temp.jpg  

  8. #8
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    Du linearisierst den KTY also über 4,7k.

    Ich hab die Schaltung jetzt schonmal aufgebaut (ehe du die Werte eingefügt hast) mit meiner alten Schaltung erweitert um R5 und R6 a 15k, R7 10k und R9 1k. Dabei komme ich minimal auf 0,4V, aber auch maximal auf 1,8V.
    Ich werde jetzt aber mal R8 tauschen, denn der ist bei mir ja um Welten kleiner.... Der Rest ist ja zumindest in derselben Größenordnung und verändert dann den Temperaturbereich. Meine Schaltung war für 0-90°C errechnet. Mir gehts ja im Moment um den nicht vorhandenen Nullpunkt...

  9. #9
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    Also ich hab die Schaltung jetzt komplett nach deinem Vorbild gebaut und sie funktioniert fast wie du beschrieben hast. Ich erreiche eine Temperaturbereich von -40 (576 Ohm) bis +70°C (1388 Ohm) . Vielen Dank dafür erstmal. \/

    Trotzdem würde mich natürlich interessieren, warum die "abgespeckte Version" nicht wie erwartet funktioniert bzw. welche Funktion die neu dazu gekommenen Widerstände (R5, R6, R7, R9) erfüllen. In der Simulation (pSpice) funktioniert nämlich auch diese.
    Ich würde gerne die messbaren Temperaturbereiche unterschiedlich gestalten und dazu muss ich ja wissen wie man das ausrechnen kann.

  10. #10
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    was für einen op hast du drin ?

    das verhältnis R8/R6 bzw. R7/R5 gibt den verstärkungsfaktor.

    den spannungsteiler R3, R4 so dimensionieren, daß die ausgangsspannung der brücke bei minimalem widerstand des fühlers 0 ist, wobei ich immer R4 sogar ein bisschen kleiner wähle. op's verstärken nicht unbedingt von 0V an

    theoretisch (!!!) ist R4 aber gleich dem fühlerwiderstand bei gewünschter minimaler temperatur.

    brückenausgangsspannung bei maximalem fühlerwiderstand berechnen und den verstärkungsfaktor mit betriebsspannung/max.brückenausgangsspannung ausrechnen.
    die verstärkung ein bisschen kleiner wählen.

    in diesem fall heißt das:

    betriebsspannung op = 5V

    ausgangsspannung brücke bei 150°C 1,11018V

    Verstärkungsfaktor 5V/1,11018V = 4,50
    der gewählte widerstand ist ja 47k - also eigentlich zu groß. ich hab das wohl doch anderst dimensioniert gehabt - sorry schon zu lange her und ich brauch eh nur temps bis 100°C
    also wenn du den gesamten bereich brauchst mach für R7 & R8 42...43k rein - dann bist auf der sicheren seite.

    [edit] war das ein verschreiber von dir ? R(-40°C)=567 ohm und R(70°C)=1392 ohm

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