Hallo, vielleicht ist der Titel nicht ganz richtig formuliert - mir viel keine bessere Kurzfassung ein. Es geht um folgenden Patienten: http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/182389-an-01-de-Drucksensor_FSR-149NS.pdf einen FSR-Drucksensor, oder auch Kraftsensor. Das mir vorliegende Exemplar hat zu Beginn des mich interessierenden Messbereiches einen Widerstand von ca 6 MOhm und bei Messbereichsende ca. 10 KOhm. Zudem möchte ich gerne 2 Funktionen mit dem Sensor abdecken: 1. ich möchte eine "Kollisionserkennung" 2. ich möchte eine aufzubauende Kraft begrenzen, d.h. bei einem bestimmten Grenzwert abregeln. Für Punkt 2 liege ich wahrscheinlich im Bereich von den 10kOhm. Der ist auch nicht weiter problematisch. Den alleine könnte ich wahrscheinlich selbstständig packen. Für Punkt 1 wäre der Messbereich so um die 6 MOhm herum. Wenn ich mit Vorspannung arbeite, komme ich vielleicht auf 1 MOhm. Hier interessiert mich nicht der absolute Wert des Sensors, nur ein Anstieg der Spannung (bzw. Abfall des Widerstandes) soll möglichst schnell erkannt werden. Jetzt habe ich 2 Probleme: a) Ich habe aus einem OP-Tutorial eine Messverstärker-Schaltung mit Berechnungsproggy, was auch z.B. mit einem optischen Sensor ganz gut funktionierte. Für den FSR-Sensor erhielt ich eher unsinnige Werte, d.h. ich weiß nicht genau, wie ich den Verstärker (LM324) beschalten soll. b) bei dem gewünschten Messbereich von 6 MOhm reagiert der Sensor extrem träge. Ich habe den versuchsweise mit 2 Multimetern versucht auszumessen, das Eine lieferte nix Brauchbares (die Methode der Widerstandsbestimmung erscheint mir suboptimal), beim Anderen war die Kollision recht gut zu erkennnen, aber danach war der Sensor ca. 1 Sekunde mit sich selbst beschäftigt (wenn ich ihm keine größere Kraft zur Auswertung gab). Beide Sensorzustände wollte ich per ADC eines ATmegas erfassen (schätze ich brauche 2 Kanäle mit unterschiedlicher Verstärkung). Geht das überhaupt, was ich mir so vorgestellt habe? Wenn ja, wie kann ich den Sensor mit 2 unterschiedlichen/unabhängigen Verstärkern auswerten? Oder kann ich einen Verstärker so beschalten, dass der Anfangsbereich sehr stark verstärkt, der Endbereich (so ab 100k) kaum noch oder nur linear verstärkt wird?
Du kannst mit Hilfe von Impedanzwandlern praktisch ganz viele einzelne Verstärkungen erzielen. Du kommst also mit der Messpannung vom Kraftsensor auf zwei verschiedene Impedanzwandler hinter denen du nochmal einen Verstärker mit beliebiger Verstärkung steckst. Praktisch gesehen beinflussen sich dann die Messungen nicht bzw. vernachlässigbar wenig.
Hallo Hannes, herzlichen Dank für die aussagekräftigen Suchbegriffe. :) Nur zur Kontrolle, ob ich es auch richtig verstanden habe (ein LM324 hat ja 4 separate OPs.): Dann könnte ich den Spannungsteiler vom Sensor auf 2 OPs als Spannungsfolger geschaltet geben (die Eingänge der beiden also kurzgeschlossen) und den jeweiligen Ausgang der OPs auf einen noch freien OP-Eingang, diesen jetzt aber als Messverstärker beschaltet? Das gäbe dann 2 unabhängige Eingänge für den ADC-Wandler? - OK so?
ein logarithmischer Verstärker könnte die gewünschte Funktion bieten. Eine einfache Applikation steht im Datenblatt zum LM13600: http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/8638/NSC/LM13600.html Log-Amps sind allerdings sehr temperaturabhängig.
Hallo Christoph, danke für den Hinweis und insbesondere für die Warnung. Mein Englisch reicht leider nicht aus, die einzelnen Schaltungen in dem Datenblatt zu verstehen (zu viele Fachbegriffe, mit denen ich nix anfangen kann). Ich bin Anfänger in der ganzen HW-Materie, d.h. es reicht mir (noch?) nicht, nur einen Schaltplan zu sehen. Andererseits ist Temperaturabhängigkeit nix, was ich mir ans Bein binden mag. Der Sensor soll mal in eine robuste Maschine rein, die ich Sommers wie Winters benutzen möchte, ohne drüber nachdenken zu müssen, ob sie noch neu kalibriert werden muss. Kann sein, dass der Sensor nicht der Richtige ist, muss sich zeigen. Wichtig ist mir, dass ich beide Zustände sicher und schnell erfassen kann. Nachdem kein Veto zu meinem obigen Verständnis kam, werde ich den Ansatz mal weiter verfolgen.
Genau so hätte ich mir das gedacht, ja. Hab den LM324 nicht im Kopf und weiß ja nicht wie genau das ganze sein soll. Es kann vielleicht sogar schon reichen, dass du (wenn die Pegel passen) dir den Instrumentenverstärker sparst und einfach ne normale Spannungsverstärkung machst. Also 2 OPVs für die Spannungsfolger und noch zwei für die zwei verschiedenen Verstärkungen. /hannes
Würde evtl. schon ein einfacher nichtinv. Verstärker ausreichen, dem man mittels Zener/LED/... parallel zum Rückkopplungswiderstand (evtl. mit zus. Serienwiderstand) einen Knick in der Kennlinie verpasst? Der Knick läge vor der Region, wo nur die Änderung erfasst werden soll, also duerfte die Temperaturabhängigkeit und der nichtlineare Widerstand der Zener/LED egal sein. Wozu mehrere Impedanzwandler? Grüße
Der Knick würde genauso temperaturabhängig sein. Für temperaturkompensierte Logarithmierer gibt es immerhin fertige Schaltungen. Das Einstellen der Kompensation ist auch relativ einfach. Lötkolben in die Nähe des aktiven Elements halten und dann die Kompensation eingestellt. Den LM324 solltest du in dem Zusammenhang auch durch etwas besseres ersetzen.
@Hannes Danke für's Viehtbäck :) Also nen Instrumentenverstärker hatte ich nicht vor zu bauen. Schätze wir liegen auf gleicher Linie. Der LM324 hat 4 OPs und das paßt dann genau für 2 Spannungsfolger und Verstärker. Ich hatte Meßverstärker geschrieben, weil in der Beschaltung, wie ich sie habe, eine Verstärkung und eine Offsetanpassung erfolgt. Aus dem Grund lasse ich mir die 4 Widerstände auch dann ausrechnen. Bei der Kollisionserkennung ist mir Genauigkeit piepe. Hier möchte ich nur wissen, wann's losgeht. Werde hier mal mit einer Verstärkung von 1000 kalkulieren. Beim linearen Bereich, in dem dann die (Sicherheit-)Abschaltung erfolgen soll, ist mir Genauigkeit ebenso wichtig, wie eine hohe Reproduzierbarkeit. Gut, ich werde noch einen Sicherheitsfaktor mit einbauen, aber wenn die Abschaltung zu spät erfolgt, gibt es Schaden - und den soll ja diese Sensorschaltung "eigentlich" vermeiden. Hier werde ich mit einer Verstärkung von 10 arbeiten, weil die Abschaltschwelle variabel sein soll und ich noch nicht genau weiß, in welchem Bereich die liegen kann. Hoffentlich reicht die Genauigkeit dann. @Matt Mag sein, dass ein Impedanzwandler reichen würde - dann wäre der entsprechende OP trotzdem auf der Platine. LOL Du warst schneller als ich :) Wollte gerade schreiben: "Ich bin noch nicht so fit, dass ich Deinen Gedankengang einfach umsetzen könnte." Da sehe ich, dass Du diese Antwort erwartet hast. Danke für den Plan. Ich werde also etwas experimentieren. > Der Knick würde genauso temperaturabhängig sein. Also da hätte ich kein Problem mit. Den könnte ich in einen Bereich legen, der mich garnicht interessiert. Ist nur die Frage, wie sieht es nach dem Knick aus? Vor dem Knick soll die Gerade steil sein und nach dem Knick genau. Genau! > Den LM324 solltest du in dem Zusammenhang auch durch etwas besseres > ersetzen. Hm - wenn die Schaltung klappen sollte, dann kann ich immer noch optimieren. Von den Teilen habe ich etliche hier rumfahren, warum also nicht verwenden? Ich möchte auch erstmal feststellen, ob ich mit dem Sensor und der ganzen Idee überhaupt klarkomme.
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