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Thema: Signalanpassung für AD-Wandler

  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Signalanpassung für AD-Wandler

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    Hi,

    ich habe mich zur Zeit auf die ATtiny Serie eingeschossen und will den 13er benutzen um eine analoge Spannung mit 10Bit zu digitalisieren und per RS232 an einen Rechner zur Aufzeichnung der Werte zu schicken. Der ATtiny will 0-5V unipolar an seinem AD-Eingang sehen.
    Analoge Quelle ist ein "IR-550A", ein Infrarotthermometer-Vorsatz normalerweise zum Anschluß an ein DigiVoltmeter. Ausgang ist 1mV pro Grad, Meßbereich -30 - 550 Grad. Das Ding macht also -30 bis 550 mV. Die negativen Temperatur/mV - Werte sind mir wichtig und ich möchte nicht darauf verzichten. Wie "mappe" ich die -30 - 550 mV auf 0-5V für den AD-Eingang?
    Ein Addierer mit OPAMP realisiert würde sich wohl anbieten; allerdings waren alle analogen AddierVerstärker die ich im Inet fand INVERTIEREND.
    Ich bräuchte eine OPAMP Schaltung, die 30mV zum Ausgang des "IR-550A" hinzuaddiert und das Ergebnis mit 10 multipliziert. Ich möchte OPAMPs benutzen und kein Widerstandsnetzwerk, da ich nicht weiß welche Ausgangsimpedanz das IR-550A treiben kann (Das Ding ist ja zum Anschluß an ein DigiVoltmeter designt, und die sind ja recht hochohmig)

    Gruß,
    Stefan

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von Hubert.G
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    Warum stört dich ein invertierender Addierverstärker, dem µC ist es doch egal ob 1023 0V oder 5V sind. Ausserdem kannst du die interne Referenz verwenden, die ist wahrscheinlich konstanter als VCC.

  3. #3
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Ich wollte den Opamp mit einer einfachen Betriebsspannung versorgen (GND, Vcc) und nicht mit einer Doppelversorgung (-Vcc, Vcc).
    Benutze ich einen invertierenden OPAMP, legt er doch eine negative Spannung an den Ausgang, sobald ich ihn mit meiner positiven Meßspannung am Eingang belege. Da ich ihn nur unipolar betreibe, hängt der Ausgang dann doch kostant auf 0V (weils nicht tiefer geht)
    Irre ich jetzt?

    Gruß

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo
    Ein "normaler" nichtinvertierender Verstärker ist doch als Adder geeignet.
    Einfach die beiden Spannungen über Widerstände in den Eingang koppeln.

    Mit freundlichen Grüßen
    Benno
    Wo man nicht mit Vernunft handelt, da ist auch Eifer nichts nütze; und wer hastig läuft, der tritt fehl.
    Ein König richtet das Land auf durchs Recht; wer aber viel Steuern erhebt, richtet es zugrunde

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von Hubert.G
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    Kannst du an einen OP mit Single-Supply eine negative Eingangsspannung anlegen, ich glaube nicht das es funktioniert.
    Invertierend heisst 0V am Eingang sind V+ am Ausgang und umgekehrt.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Doch das geht, da am Knotenpunkt die Ströme addiert werden. Schau' Dir mal die Formeln für einen (invertierenden) Addierer an.

    EDIT: Du kannst dann nur keine negativen Spannungen ausgeben/darstellen. Aber das war ja auch nicht gefordert.

  7. #7
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Es gibt den Addierverstärker auch nicht-invertierend; das habe ich mittlerweile herausbekommen. Er taucht in diversen OPAMP Grundschaltungen im Web auf, jedoch recht selten. Die Berechnung der Summenströme an der virtuellen Masse scheint jedoch nicht ganz trivial... ganz im Gegensatz zum invertierenden Addierverstärker. (google: summing amplifier).
    Die Berechnung ist dermaßen heftig, daß man sich überlegen sollte, den Addierverstärker invertierend (dann allerdings mit symetrischer Spannungsversorgung für den OPAMP) aufzubauen. Mittels eines weiteren OPAMP, geschaltet als Impedanzwandler (voltage follower) sollte es möglich sein, künstlich +Vcc und -Vcc samt Masse zu generieren.
    Ich wollte es nicht aber es muß wohl sein: Generierung einer symetrischen Versorgung, damit die erste, invertierende Addierstufe eine negative Spannung an den Ausgang legen kann.

    Im Übrigen habe ich mir die Finger/Augen im Weg blutig gesucht nach einem Thermoscanner - das Teil was ich mir bauen will. Ich bin mittlerweile recht firm in Thermosäulen, PIR Detektoren, PBS- PBSe 3fach Peltiergekühlten Quantendetektoren, Chopper, Polyetylen - Fresnellinsen, Amtir Linsen und Mikrobolometerarrays, Gesetz von Planck & Wien, Sterlingkühlung und Stickstoffgefüllten Detektor Dewars - letztendlich ist es schon seltsam daß niemand versucht hat, sich eine Thermografiekamera zu bauen (eher einen Scanner; nicht realtimefähig) um beispielsweise die Isolierung des Hauses im Winter zu überprüfen. Naja, bin ich halt der Erste...
    Wenn Jemand Links zu dem Thema vorrätig hat immer her damit, (keine Herstellerfirmen, die Teile sind nicht unter 4 K€ bei 32 x 32 Pixel zu haben)
    Gruß,
    Stefan

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo
    Wenn die Widerstände im Eingang gleich sind und der Gegenkopplungwiderstand doppelt so groß(bei zwei Ue) wie der Ableitwiderstand ist , kannst Du einfach die Eingangsspannungen addieren.
    Die Ausgangsspannung entspricht dann der Summe der Eingangsspannungen.

    Ansonsten ist die Berechnung auch kein Problem.
    Mit freundlichen Grüßen
    Benno
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  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo
    Hoffe man kann's erkennen.

    Mit freundlichen Grüßen
    Benno
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  10. #10
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Hi Benno,

    das ist genau die Schaltung die ich meinte/suchte! Merci!

    Es wird offensichtlich, daß die Ausgangsimpedanz der vorhergehenden Stufen (IR-Meßgerät, Spannungsteiler für -30Grad-Offset) 2 bis 3 Größenordnungen kleiner sein muß als die Eingangswiderstände R1 und R2, sonst geht diese Ausgangsimpedanz in die Berechnung des Verstärkungsfaktors der Schaltung mit ein. Abhilfe: Impedanzwandler vor die Eingänge an R1/R2, vorzugsweise mit OPAMPs. Dann bin ich schon bei 3 Operationsverstärkern. Mit 3 OPAMPs kann ich auch gleich einen Instrumentenverstärker aufbauen, dessen Eingänge sind ja bereits per se recht hochohmig.
    Ich war wohl zu naiv zu glauben den -30mV-Offset mit nur einem OP wegzubügeln und gleichzeitig eine Verstärung von gerade mal 10 hinzukriegen.

    Irgendwie habe ich im Moment das Gefühl, das Rad neu zu erfinden. Zur Zeit ist es höchstens sechseckig. Ein Meßverstärker mit Offset. Ist in jedem Oszi. Und meine Ansprüche an Bandbreite enden knapp oberhalb von Gleichstrom. Ganz großes Kino was hier auf dem Steckbrett abläuft.

    Merci nochmals,
    Stefan

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