Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Messbrücke mit Differenzverstärker


von Kubi (Gast)


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Schönen guten Abend,

Ich bastel derzeit an einer Messbrücke, welche aus zwei Kondensatoren 
(einmal 100nF und einmal variable 90-110nF) und zwei 220R Widerständen 
besteht und von einem Funktionsgenerator mit 6kHz Rechteckspannung 
(High:5V Low:0V) angetrieben wird.

Die Spannung allerdings ist bei einer unausgeglichenen Brücke relativ 
gering,d.h 200-300mV bei 110nF, und deswegen wollte ich die Spannung mit 
einem Differenzverstärker auf 2-3V wie folgt verstärken:

siehe Anhang

Als OP verwende ich einen UA471CP.

Allerdings funktioniert das nicht so wie geplant und mein Multimeter 
zeigt mir ungewünschte Ergebnisse.

Sieht jemand ein Fehler?:)

Noch einen schönes Schaffen...

Kubi

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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na ja, 100 <> 110 nF...

von Kubi (Gast)


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Was kann ich daraus deuten? Du bist der Meinung der Unterschied ist 
nicht gravierend genug?

Die Messbrücke funktioniert auf jeden Fall und ich erhalte bei einer 
unausgeglichenen Brücke z.B 110 - 100nF eine messbare Brückenspannung 
von 0,23V. Allerdings funktioniert mein Differenzverstärker nicht 
richtig.Müsste mir in diesem Fall ja ca. +/- 2,3V ausspucken. Tut er 
aber nicht, der Schlingel. :(

von Harald W. (wilhelms)


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Kubi schrieb:

> Als OP verwende ich einen UA471CP.

Hast Du den aus irgendeinem Museum geklaut?
Gruss
Harald

von Kai K. (klaas)


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Die RC-Glieder bewirken eine Differenzierung des Signals. Vom Rechteck 
bleibt deswegen nicht viel übrig...

von egonotto (Gast)


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Hallo,

mit Tina simuliert.

MfG
egonotto

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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Du willst also nicht das Brücken-Null nutzen, sondern abhängig von der 
Differenzspannung der nicht abgeglichenen Brücke den C-Wert bestimmen? 
Ist das erst mal so beabsichtigt?

Falls ja, wäre der Einwand von klaas richtig; mit einem Cosinus-Signal 
ginge das eindeutig.

Dann fällt auf, dass dein Verstärker die Brücke schief belastet: Bei R3 
sieht man 12 k Eingangswiderstand (virtueller Nullpunkt am OP-), bei R4 
132 kOhm. Ist nicht soo schlimm, aber die 
Instrumentenverstärker-Schaltung böte sich hier an.

von Kevin K. (nemon) Benutzerseite


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miss mal mit einem Oszi statt einem Multimeter.

von Kai K. (klaas)


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>Ist nicht soo schlimm, aber die Instrumentenverstärker-Schaltung böte
>sich hier an.

Wahrscheinlich baut die ganze Schaltungsidee auf einem Denkfehler auf. 
Bevor wir Lösungsmöglichkeiten diskutieren, sollte der TE erst mal im 
Detail erklären, was er überhaupt machen will.

von Ersteller (Gast)


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Günter Richter schrieb:
> Du willst also nicht das Brücken-Null nutzen, sondern abhängig von der
> Differenzspannung der nicht abgeglichenen Brücke den C-Wert bestimmen?

Ja fast. Möchte nun keine konkreten Werte errechnen, sondern wenn ein 
Kondensator mit einer zu großen Toleranz verbaut ist, möchte ich diesen 
Umstand anhand der Differenzspannung schlussfolgern können.Verstärkte 
Spannung über 2V --> zu hohe Toleranz. Unter 2V --> alles im Grünen 
Bereich.
Später möchte ich das ganze dann noch mit einer LED visualisieren, denke 
ich...

Vielen Dank für das Interesse. :)

von Ersteller (Gast)


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Messbrücke(aus 4 Kondensatoren) liefert mir folgende Wert:

4x94nF:
Brückenspannung = ca. 6mV
1x110nF 3x94nF:
Brückenspannung = 140mV
1x84nF:
Brückenspannung = ca. 0,323V

Messbrücke aus 2x Kondensator und 2x Widerstände ergben ähnliche Werte.

Die Ausgangsspannung bei ausgeglichener Brücke liegt bei 2,4 und die 
anderen Werte setzen sich dann wieder mit den obigen Werten ab, d.h 2,5 
und 2,9V...
Also kurzzum: Müll. Oska zeigt mir einfach eine verunreinigte und total 
verzogene Rechtecktspannung an, wenn man es noch nennen kann. 
Sinusspannung brachte zu kleine Werte, außerdem kann ich eine 
Sinusspannung selber schwer erzeugen. Rechteck-Spannung kann man da 
wesentlich einfacher zusammenbasteln.

Ps.: Rechtecktspannung und Instrumentenverstärker funktioniert besser 
als mit Differenzverstärker?

von Kai K. (klaas)


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>Also kurzzum: Müll. Oska zeigt mir einfach eine verunreinigte und total
>verzogene Rechtecktspannung an, wenn man es noch nennen kann.

Ich habe schon geschrieben, daß deine RC-Glieder das Rechteck 
differenzieren. Da ist kein Rechteck mehr!

>Rechteck-Spannung kann man da wesentlich einfacher zusammenbasteln.

Und wohin das führt, hast du ja gesehen...

von Kubi (Gast)


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Ich schalte morgen noch 2 Ops zwischen Brücke und Differenzverstärker 
und haue eine Sinusspannung drauf,ungern.Bin dennoch gespannt wie ein 
Flitzebogen.
Melde mich dann nochmal :)


Schönen Abend noch.

von Ersteller (Gast)


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Aufgebaut sind nun 4 Kondensatoren mit jeweils 94nF. Die Brückenspannung 
sollte nun gegen 0V laufen, tut es zwar auf dem Multimeter , aber mein 
Oscar zeigt mir eine leicht unschöne Sinusspannung an. Schon der erste 
unverständliche Punkt.
Verwende ich 2 Kondensatoren 100nF und 2 Widerstände 220R ist die 
Sinusspannung kaum noch vorhanden. Darum hab ich halt zu 4 Kondis 
gewechselt.

Mein Instrumentenverstärker funktioniert eher bis gar nicht. Die 
Widerstände sind bei mir alle 12kR bis auf Rv. Rv ist um die 300R groß. 
OPs werden mit +-6V versorgt. Ausserdem beeinflussen die Ops dann meine 
Meßbrücke. Anstatt mit dem Multimeter einige mV zu messen, messe ich 
dort bei einer abgeglichen Brücke 120mV.

http://www.jens-wesemann.de/op_instr.gif

Hab mich langsam tot gebastelt... : )

von Ersteller (Gast)


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Rv ist ein 1kR.

von Kai K. (klaas)


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>...aber mein Oscar zeigt mir eine leicht unschöne Sinusspannung an. Schon >der 
erste unverständliche Punkt.

Wie sind Oszillatormasse und Verstärkermasse miteinander verbunden?

von Kubi (Gast)


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Ich bezog die Aussage auf die reine Messbrücke ohne Verstärker. Mit 
Verstärker verschlimmert sich das ganze nur noch und fängt an zu 
schwimmen. Ich messe mit Tastkopf(1x) und Erdungsklemme, welche ich 
entweder direkt auf Masse des Verstärkers lege oder ich mess direkt die 
Brückenspannung als Potentialdifferenz ohne Masse.

von Kai K. (klaas)


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>Ich bezog die Aussage auf die reine Messbrücke ohne Verstärker. Mit
>Verstärker verschlimmert sich das ganze nur noch und fängt an zu
>schwimmen. Ich messe mit Tastkopf(1x) und Erdungsklemme, welche ich
>entweder direkt auf Masse des Verstärkers lege oder ich mess direkt die
>Brückenspannung als Potentialdifferenz ohne Masse.

Kubi, wir reden ständig aneinander vorbei. Ich möchte von dir einfach 
nur wissen, wie die Oszillatormasse, die Meßbrückenmasse und die 
Verstärkermasse miteinander verbunden sind. Wie speist du den 
Oszillator? Und wie speist du den Verstärker? Wie hängen die Speisungen 
miteinander zusammen?

von Kubi (Gast)


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Massen einfach in Reihe miteinander verbunden. Messbruecke zu verstärker 
zu oscar.

jetzt richtig verstanden?

von Ersteller (Gast)


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Gehe nun über einen Transformator auf meine Schaltung und es 
funktioniert bis zum Verstärker schon mal blendent. Raus kommt ein 
wunderbarer Sinus :)

Ich schließe mal meinen Verstärker an und hoffe auf mehr...;)

von Ersteller (Gast)


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Es funktioniert. Vielen Dank für die Denkanstöße. :)

von Kai K. (klaas)


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>Massen einfach in Reihe miteinander verbunden. Messbruecke zu verstärker
>zu oscar.

Das erklärt natürlich alles...

von Ersteller (Gast)


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Schönen guten Tag,

Ich steh vor einem neuen Problem :) und zwar:

Meine Messbrücke besteht aus 4 Kondensatoren, 3 davon 94nF. Der letzte 
ist variable und sollte bei 94nF abgeglichen sein, allerdings erzeugt 
erst ein 83nF Kondensator dies.

Aufbau im Anhang zu erkennen. Ich schätze es liegt irgendwie am Abgriff 
der Spannung wegen GND .

Blauer Graph beschreibt die Spannung bei versch. Kondensatoren nach der 
Messbrücke. Gelb ist die Gleichspannung nach dem Verstärker und 
Gleichrichter.

von Simon K. (simon_k35)


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Bild 2

von Kai K. (klaas)


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Du solltest die Oszillatorspannung auf Masse referenzieren und dann an 
beiden Abgriffen der Brücke gleiche Impedanzen nach Masse schalten.

von Ersteller (Gast)


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Verstehe ich nicht ganz. Wie kann ich die Spannung auf Masse beziehen?

Und wird die Veränderung darauf hinauslaufen, dass ich gezwungen sein 
werden Differenzverstärker/Instrumentenverstärker zu benutzen anstatt 
ein nicht-invertierenden Verstärker auf Masse? :)

von Kai K. (klaas)


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>Meine Messbrücke besteht aus 4 Kondensatoren, 3 davon 94nF. Der letzte
>ist variable und sollte bei 94nF abgeglichen sein, allerdings erzeugt
>erst ein 83nF Kondensator dies.

Falls die drei 94nF Caps wirklich exakt 94nF haben, kann unsymmetrische, 
kapazitive Belastung der Signalquelle dafür verantwortlich sein, wie im 
Anhang gezeigt.

>Verstehe ich nicht ganz. Wie kann ich die Spannung auf Masse beziehen?

Einfach einen Anschluß der Signalquelle mit der Signalmasse verbinden. 
Vorher natürlich den direkten Masseanschluß in der Brücke wegnehmen und 
beide Brückenabgriffe gleichartig gegen Masse belasten.

von Ersteller (Gast)


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Hab ich natürlich sofort ausprobiert und das Ergebnis war nicht von 
Erfolg gekrönt. Hatte dann auch kein Bock mehr auf diese Variante und 
habs wie am Anfang vorgeschlagen mit einem Instrumentenverstärker 
versucht.

Messbrücke gibt annehmbare Werte herraus. Instrumentenverstärker 
funktioniert mal wieder gar nicht. Siehst du auf die Schnell einen 
groben Patzer?:)


Mit freundlichem und langatmigen Gruß,
Kubi

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