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Thema: Spannungsverstärkung mV auf maximal 3,3V

  1. #1
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    Spannungsverstärkung mV auf maximal 3,3V

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    Hallo Zusammen,

    für ein Projekt von mir bräuchte ich etwas Hilfe.

    Es geht darum, dass ich diese Sensoren (http://www.sensortechnics.com/de/pro...ksensoren/rpo/) für die Druckmessung von Flüssigkeiten verwende. Leider hat dieser Sensor nur einen Ausgang von einigen mV was für eine ADC auf einem µC nicht ausreicht. Daher wäre mein Ansatz einen Operationsverstärker zur Spannungsverstärkung auf maximal 3,3V zu bauen.

    Leider verfüge ich im Bereich Elektrotechnik nur über ein gesundes Halbwissen, wobei Operationsverstärker nicht dazu gehören.

    Darum kommt ihr jetzt ins Spiel

    Kann mir vielleicht jemand etwas Grundlektüre empfehlen, womit ich mich mal in das Thema einlesen kann, oder vielleicht sogar ein fertiges Bauteil, Bausatz oder ähnliches nennen, was meine Anforderungen erfüllt? Gerne wäre ich auch zu einer geführten Entwicklung einer Schaltung bereit.

    Besten Dank schonmal

    Oreas

  2. #2
    Benutzer Stammmitglied Avatar von colindrovin
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    Hallo.
    Wie viel druck möchtest du denn messen? Welchen Sensor hast du denn?
    Beste Grüße
    Colin

  3. #3
    Benutzer Stammmitglied Avatar von colindrovin
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    Ich habe noch etwas weiter gesucht und eine gute Seite gefunden.

    http://www.elektronik-labor.de/Lernpakete/OPV1.htm

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	image020.jpg
Hits:	30
Größe:	13,1 KB
ID:	23243

    In dem Bild habe ich R1 und R2 so eingetragen, dass wenn am Eingang 150 mV sind, dann kommen an Ende 3,3 Volt raus.

  4. #4
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Hey colindrovin

    danke schonmal für deine Rückmeldung.
    Die Sensoren, die ich verwenden will sind für maximal 10 bar ausgelegt, also die RPOB010G6A sind das. Verwendet wird das ganze in einem (hoffentlich dichten) Hydrauliksystem
    Was würdest du denn für einen Operationserstärker (also Typbezeichnung) vorschlagen. An Strom muss der ja nicht viel liefern, weil der ja für die ADC egal ist, aber eben die Spannung wichtig ist.

    Eine Frage habe ich auch noch zu dem Bild und der Seite:
    Das ist ja, sofern ich das richtig verstanden habe, eine invertierende Schaltung. Also das Ausgangssignal ist bei einem Eingang von +1V dann als Ergebnis -1V. Da ein µC schlecht mit negativen Spannungen umgehen kann, müsste das nicht eine nicht invertierende Schaltung sein (Doppelte verneinung ist klasse )?

    Besten Dank für Erklärungen, bin immer Lernbegierig was das angeht

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Ich könnte fur dich schnell eine Schaltung skizzieren und ein OPV vorschlagen, habe aber keine Zeit (sprich: Lust) deine Sensoren zu "studieren". Du brauchst mir nur sagen die max. Eingangsspannung (am besten gemessene) und bereits vorhandene Versorgungspannungen für den Operationverstäker (OPV).
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Die Sensoren sind reine DMS Brücken, ohne interne Verstärkung. Da braucht man also schon einen recht guten Differenzverstäker, etwa einen INA118 oder ähnlich. Eine Alternative wäre ggf. einfach ein externe AD-wandler mit Differenzeingang, etwa ein MCP3421. Das könnt günstiger und kleiner werden als mit einem extra Verstärker, vor allem wenn nur eine langsame (z.B. 15 Samples/s) Messung benötigt wird. Mit der Ausgangsimpedanz müsste man ggf. noch mal sehen ob das passt oder ggf. noch einen Kondensator braucht.

  7. #7
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    Ich würde eher einen Signalconditioner verwenden der dafür ausgelegt ist. Ich kenne den PGA309 im TSSOP Gehäuse oder den TPIC83000-Q1 ebenfalls im TSSOP Gehäuse.

    Die gibt es auch als Samples von TI.

    Ansonsten würde ich einen nicht invertierenden Verstärker verwenden (im Link von colindrovin unter Punkt 10.3 -> erstes Bild).


    MfG Hannes

  8. #8
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    So super genau ist der Sensor nicht - da reicht ggf. schon eine Verstärkerschaltung mit OP. Mit nur 3 V als Versorgung hat man aber auch nur etwa 30 mV als maximales Signal - bräuchte also eine etwa 100 fache Verstärkung. Die Begrenzung auf 3.3 V geht am einfachsten mit R2R OPs.
    Das muss nicht mal ein voller Differenzverstärker sein, ggf. auch nur eine OP der die eine Spannung relativ zur anderen Verstärkt, also als Minimalversion der OP und 2 Widerstände: nicht invertierend für den einen Pin und invertierend für den anderen.

  9. #9
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    Auch wenn ein OP reicht würde ich einen Signalconditioner verwenden, da es diesen als Sample gibt (=kostenlos), kann die Kalibrierdaten in ein externes I2C EEPROM speichern (PGA309) oder in das interne EEPROM (TPIC83000-Q1). Dadurch muss man sich nicht mehr mit der Linearisierung, Temparaturkompensation o.Ä. herumärgern, da alles das IC macht.

    Der PGA309 hat als Ausgang eine Analogspannung und der TPIC83000-Q1 überträgt die Daten per UART, somit kann man es direkt mit einem µC oder über UART-RS232 Wandler bzw UART-USB Wandler direkt an den PC senden. Beim TPIC kann man auch die Temparatur auslesen.

    Es bleibt aber jeden selbst überlassen wie er es macht.

    MfG Hannes

  10. #10
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    Hallo 021aet04,

    der von dir vorgeschlagene TPIC83000-Q1 sieht etwas zu mächtig aus, für das was ich machen will. Der PGA309 wirkt jetzt nicht soooo erschreckend auf mich, jedoch schreckt mich da etwas die Kalibrierung ab, da die ja ein TWI vorschlagen. Ich habe hier zu Hause ein paar Sensoren, die über TWI angesprochen werden sollen, jedoch erzeugt mir mein µC jedoch nur verzerrte Signale, sobald ich versuche vom Bus zu lesen. Darum will ich mich für das Projekt erstmal vom TWI fern halten. Aber trtotzdem vielen Dank für deine Bemühungen und Vorschläge!

    Deswegen habe ich mich dafür entschieden einen nicht invertierenden Verstärker zu verwenden.
    Da meine Sensoren noch nicht da sind, kann ich mich für die Berechnung leider nur an das Datenblatt halten. Wenn ich das Datenblatt richtig gedeutet habe, dann müsste ich einen maximalen Peak von 92mV haben. Um auf 3,3V zu kommen maximal müsste ich dann ja eine Verstärkung von ungefähr v=35 haben (liegt etwas drunter zur Sicherheit). Um den gewünschten Verstärkungsfaktor zu erreichen könnte ich doch dann für R1 = 34k und R2 = 1k als Widerstände (E96-Reihe) nehmen.

    Wenns falsch ist, bitte verbessern.

    Bleibt jetzt die Frage, welchen OPV ich dafür am besten verwenden kann. Bitte um Vorschläge, werde aber selbst auch gleich bei Conrad, Reichelt etc suchen.

    EDIT: Jetzt ist bei mir gerade eine andere Frage aufgetaucht, nachdem die Sensoren vor na halben Stunde angekommen sind
    Der Sensor hat ja 4 Pins:
    - Pin 1: Vss
    - Pin 2: Out +
    - Pin 3: GND
    - Pin 4: Out -

    Pin 1 und Pin 3 sind ja klar, wie die angeschlossen werden. Für einen nicht invertierenden Verstärker würde ich jetzt einfach nur die Out+ (Pin 2) nehmen und an den OPV anschließen und den Pin 4 (Out -) entweder als NC oder auf Masse ziehen. Wäre das soweit richtig, oder wäre da die bessere Wahl eher ein Differenzverstärker, wobei dann die Frage aufkommt, ob nicht auch eine negative Differenz bei rauskommen kann, und ich mir damit meinem µC killen kann.

    Dazu wäre auch ne Meinung schön, oder habe ich da jetzt zu viele Sachen durcheinander gewürfelt?
    Geändert von Oreas (19.09.2012 um 15:35 Uhr)

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