Hallo und guten Tag. Ich bin neu hier im Forum und möchte mich mal kurz Vorstellen : Ich bin 26 Jahre, gelernter Kfz-Mechaniker und versuche derzeit mich ein wenig Richtung Elektronik weiter zu entwickeln. Da wir gerade im Umbau sind soll das Homematic Wired Bussystem gleich mitinstalliert werden. Um Temperaturen auszulesen möchte ich eine Schaltung erstellen welche am 14/12er I/O Modul (6 analoge 0-10V Eingänge) betrieben werden soll. Daten der Schaltung: 24V Betriebsspannung 0-10V Ausgabespannung Sensor LM35 (im Bereich -35 bis 65 Grad) OpAmp LM358 Auf Genauigkeit kommt es erst mal nicht so an, funktionieren soll es und ich möchte auch dahinter steigen, da später weitere Sensoren erstellt und betrieben werden sollen. Also anfangen würde ich mit einem Spannungsteiler von 24 auf 10V, dahinter dann den LM358 der 10V an den LM35 gibt, das ganze mit einem Anleiterwiderstand wegen den neg. Temperaturen und einem Lastwiederstand um die Ausgabe auf bis zu 10V zu erhöhen. Ist dieser Ansatz soweit schon mal richtig? Schaltplan folgt, schreub gerad mit dem Iphone. Gruß Maik
> Sensor LM35 (im Bereich -35 -0.35V > bis 65 Grad +0.65V Macht Verstärkung um Faktor 10 und Offset von 0.35V. Den GND-Anschluss des LM35 sollte man auf 3.5V legen, das vereinfacht den Aufbau. Die 3.5V könnte man zwar per Spannungsteiler aus 24V gewinnen, aber die 24V werden nicht beonders genau sein. Am einfachsten wäre ein Präzisionsspannungsregler 3.5V, aber der ist nicht handelsüblich, daher ein einstellbarer TL431 +---+---------------+---- +24V | | | 10k LM35--+--43k--+---(--390k--+ | | | | | | +---+---(----+ +--|+\ | | | | | | >------+-- | 10k | +-----|-/ LM358 | | | 3.5V | TL431-+ 68k | | | | | | 25k | | | | | | +---+---+-----------+---- GND Die Schaltung ist hinreichend präzise und billig. Noch einfacher ging es natürlich mit einem anderen Temperatursensor, wie LM334.
Hmm. Der LM35 liefert bei -35 bis 65°C eine Spannung von 350 bis 650 mV und die sollen auf 0-10V hochgesetzt werden. Dazu würde ich eine Schaltung entwerfen, in der der Messspannung zunächst 350mV aufaddiert wird und dann das Resultat (0 bis 1000mV) um den Faktor 10 verstärkt wird. Ein Zweifach-Opamp in einem IC-Gehäuse (einer als Summierer plus einer als Verstärker) wäre da praktisch... Für mich spricht nix dagegen, den LM35 direkt mit 24V zu betreiben. Es gibt bestimmt auch Opamps, die sich mit 24V Single-Supply betreiben lassen. Deine Wahl des LM358 halte ich für nicht so optimal. Die Eingangsspannung (Input Voltage) muss mindestens -0.3V betragen (-350mV ist raus!) und die Einsatztemperatur (Operating Temperature Range) geht erst bei 0°C los.
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Hallo. Danke für eure schnelle Hilfe. Ich favorisiere den LM358 weil es den an jeder Ecke sehr günstig gibt. Ich kann ja nebenbei mal nach alternativen suchen. Und als Spannungsregler ein TL431, hab mir gerade das Datenblatt angesehen. Ist das richtig wie ich das im Anhang bezeichnet habe das die Annode auf Masse geht? Gruß Maik
> Ist das richtig Du hast es richtig abgezeichnet, ich hab jedoch den OpAmp vertauscht: +---+---------------+---- +24V | | | 10k LM35--+ +---(--390k--+ | | | | | | +---+---(--43k--+--|-\ | | | | | >------+-- | 10k +----------|+/ LM358 | | | 3.5V | TL431-+ 68k | | | | | | 25k | | | | | | +---+---+-----------+---- GND
Ah...ok. Also müssen Pin 2 und 3 vom LM358 auch getauscht werden. Als 10k und 25k Widerstände verwende ich Potis die sind günstiger als Dickschichtwiderstände, sollte doch eig. gehen? Gruß
> Als 10k und 25k Widerstände verwende ich Potis Na ja, so grosse kann man nicht genau einstellen. Falls du die Schaltung entgegen deiner Ursprungsvorstellung > Auf Genauigkeit kommt es erst mal nicht so an doch genauer einstellen willst als die ca. 2% Abweichung (1% bei Verwendung von TL431B und 0.5% Widerständen) die sie bei obiger Auslegung haben kann, dann besser | 10k | TL431--1kTrimmpoti | 25k |
Hi. So hab mich jetzt ein wenig mit der Schaltung befasst. Son bisschen Licht ist in das dunkele gekommen. Der Vorwiderstand des TL431 hat die Aufgabe die Spannung von 3,5V abzuteilen. Der TL431 dient zur Stabilisierung der Spannung. Die Widerstände 10k und 25k bilden einen Spannungsteiler um die Betriebsspannung von 2,5V für den TL zu erzeugen. Der Wiederstand 68k ist ein Ableiterwiderstand um in den neg. Spannungsbereich zu kommen. 43k und 390k bestimmen den Verstärkungsfaktor. Soweit richtig? Wie nennt sich diese Verstärkerschaltung? Und warum wird der LM35 zw. 24V und 3,5V geklemmt? Mit wieveil Spannung arbeitet der dann? Den Trimmpoti werde ich einsetzten. Vielen Dank. Maik
>Wie nennt sich diese Verstärkerschaltung? >Und warum wird der LM35 zw. 24V und 3,5V geklemmt? Hast du Figure 7 vom Datenblatt verstanden? >Mit wieveil Spannung arbeitet der dann? Hast du Figure 2 vom Datenblatt verstanden?
> Wie nennt sich diese Verstärkerschaltung? Nicht-invertierend. > Und warum wird der LM35 zw. 24V und 3,5V geklemmt? Woher sollen negative Temperaturen sonst kommen, wenn man nicht von 3.5V für 0 GradC aus weiter runter gehen kann ?
Ich glaub jetzt raff ichs. Der LM358 kann ja wie oben angesprochen nur max. -0.3V. Jetzt da der LM35 mit Masse auf 3,5V bei 0 Grad liegt brauchen wir gar nicht in den Bereich unter 0V, da bereits 3,15V=-35Grad. Wir erzeugen sozusagen eine virtuelle Masse. Ist das korrekt? Noch eine andere Frage, der 2 OpAmp im LM358 ist doch noch für andere Sensoren nutzbar, richtig? Gruß
> Wir erzeugen sozusagen eine virtuelle Masse Ja. > 2 OpAmp im LM358 ist doch noch für andere Sensoren nutzbar Ja, du kannst auch einen LM321 nehmen.
>Wir erzeugen sozusagen eine virtuelle Masse. Ist das korrekt? Ja genau. Und weil die am Ausgang als Offset erscheint, muß sie ganz stabil sein. Deswegen der TL431, als stabile Zenerdiode.
Hallo. Noch eine Frage zu den Datenblättern, ich bin gerade dabei die Schaltung mal durchzurechnen, einfach des besseren Verständnisses wegen. Um den Vorwiderstand vom TL431 zu errechnen benötige ich den min. Strom vom TL431 und den den Laststrom der nachgeschalteten Bauelememte. Den Aufnahmestrom des LM35 und des LM358 benötige ich doch nicht da diese am 24V Netz hängen? Welche Werte verwende ich dann? 0A? Und ganz allgemein : werden immer die MAX Werte oder die TYPICAL Werte verwendet? Gruß und Danke!
Die Schaltung ist so ausgelegt, daß der TL431 von 2mA durchflossen wird, ausreichend über seinem 1mA Minimum. Der Versorgungsstrom des LM358 fliesst nicht ein, weil er direkt an 24V hängt, aber der "Zustrom" vom LM35 (100uA) und der "Verlust" durch die 35k an 3.5V (-100uA), und die "Schwankung" über die 433k (+15uA..-8uA), was, wie ich inzwischen finde, recht wenig im Vergleich zu den maximal 4uA input Strom des LM358 ist, verringere die beiden Widerstände zu Gunsten der Messgenauigkeit mal lieber auf 2k4 und 22k oder nimm einen OpAmp mit weniger Eingangsstrom als ihn der LM358 hat, also irgendein CMOS-OpAmp wie CA3140A.
Der "reference input current" schwankt maximal um 1,2µA. Also wählst du den Strom durch die Widerstände parallel zum TL431 mindestens um den Faktor 100 größer, wenn du weniger als 1% Schwankung willst. Der "minimum cathode current" beträgt 1mA, "worst case". An dem 10k Vorwiderstand ergibt das einen Spannungabfall von 10V. Also funktioniert die Schaltung bis zu einer Versorgungsspannung von rund 10V + 3,5V = 13,5V herab. Der Strom durch die Widerstände parallel zum TL431 und durch den LM35 halten sich dabei ungefähr die Waage.
So nun bin ich durch. Macht richtig Spaß wenn mann das kapiert :D Die Widerstände werde ich tauschen. Vielen Dank für eure Hilfe. Melde mich wieder wenn ich weitere Sensoren (Feuchte usw.) in Betrieb nehmen möchte. Gruß Maik
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