Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik suche OPV Scaltung von 4-20mA auf -10 bis +10 Volt für Auwertung eines Sensors an Labjak U12


von Udo (Gast)


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Hallo
ich suche eine Schaltung, die meine Genauigkeit und mein Rauschen am 
Analogen Eingang von einem U12 verbessert.
Bisher habe ich den 4-20mA Sensor über einer Bürde auf 2-10V gebracht, 
und das meinem Labjak zum Auswerten gefüttert. Dabei habe ich ein tolles 
Rauschen was ich jetzt nach langen hin und her zwar Reduzieren konnte, 
aber immer noch nicht gut ist. Das Signal schwankt min 0,1V in jede 
Richtung. Ich weis nicht genau ob das jetzt von dem U12 kommt mit seinen 
12Bit Auflösung, oder vom Pc der das ganze ja in die Software übernimmt.

Jetzt kam mir die Idee, aus den 0-10V -10-+10V zu machen, und damit 
meinen U12 zu füttern, der das ja kann. Damit verdopple ich ja meine 
Genauigkeit enorm.
Jetzt habe ich nach so etwas gesucht, bin aber bis jetzt nicht auf das 
genau passende gestoßen. Ich bin halt auch nur ein Hobby bastler, der so 
etwas eher selten Entwickelt. Das es futzt ist mir zwar klar, bräuchte 
Tipps auf was ich Achten muss, und was für Bauteile geeignet sind.
Udo

von M. K. (sylaina)


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Was ist dein U12 denn für ein Baustein, wie schaut die Beschaltung aus 
und wie dein Messaufbau? Rauschen kann verschiedenste Ursachen haben.

von nfach (Gast)


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Udo schrieb:
> Damit verdopple ich ja meine
> Genauigkeit enorm.

Ich dachte "enorm" entspricht dreifach, manchmal auch vierfach, selten 
fünffach.

von Kai K. (klaas)


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>Bisher habe ich den 4-20mA Sensor über einer Bürde auf 2-10V gebracht,
>und das meinem Labjak zum Auswerten gefüttert.

Also eine 500R Bürde? Wo sitzt die? Hoffentlich direkt am Eingang des 
Labjack?

>Dabei habe ich ein tolles Rauschen was ich jetzt nach langen hin und her
>zwar Reduzieren konnte, aber immer noch nicht gut ist.

Woher weißt du, daß es Rauschen ist und nicht Brumm? Hast du an eine 
Brummschleife gedacht? Doppelte Erdung? Doppelte Masseverbindung? 
Verschwindet das Rauschen, wenn du den Labjack an ein 
batteriebetriebenes Laptop anschließt? Was passiert, wenn du der 500R 
Bürde einen 10nF Cap parallelschaltest? Oder einen RC-Tiefpaß zwischen 
500R Bürde und Labjack einfügst?

von Udo (Gast)


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Danke erstmal für die Antworten.

1. Mit Laptop ohne Netz das gleiche
2. Ja vielfach ist da nur 2fach, aber das ist auch vielfach

von M. K. (sylaina)


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Udo schrieb:
> Danke erstmal für die Antworten.
>
> 1. Mit Laptop ohne Netz das gleiche
> 2. Ja vielfach ist da nur 2fach, aber das ist auch vielfach

Und was ist mit den anderen Fragen? Hast du das schon versucht?

von Udo (Gast)


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Zu meiner Theorie nochmal: ich verdopple das Eingangssignal durch Opv 
auf -10 bis +10 Volt und kann dadurch mein Faktor in der Auswerte 
Software halbieren. Dadurch "Rauscht" mein Anzeige wert nur noch halb 
soviel.

von Udo (Gast)


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Hatte gerade ein ewig langen Text geschrieben, wo viel erklärt war, und 
nach dem Abschicken war alles weg

von M. K. (sylaina)


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Udo schrieb:
> Zu meiner Theorie nochmal: ich verdopple das Eingangssignal durch Opv
> auf -10 bis +10 Volt und kann dadurch mein Faktor in der Auswerte
> Software halbieren. Dadurch "Rauscht" mein Anzeige wert nur noch halb
> soviel.

Die Idee ist nett, jedoch kommt es drauf an was dein Rauschen 
verursacht. Ist es dein OPV dann halbiert sich vielleicht nicht das 
Rauschen sondern es verdoppelt sich wenn du die Eingangsspannung 
verdopplest.
Deshalb wiederhole ich mir gerne: Wie ist deine Schaltung genau 
aufgebaut? Ein Schaltplan, z.B. in Eagle (www.cadsoft.de, Freeware) 
gezeichnet wäre hier recht eindeutig.

von Udo (Gast)


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Ja habe ich, und ich glaube, das das Rauschen aus dem Labjak oder und in 
der Auswertung im PC kommt.

von Udo (Gast)


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Ich tippe grad auf einem Handy ohne sowas, aber das ist ja ganz einfach, 
ein 24V Elektronik Netzteil versorgt den Drucktransmitter, der über eine 
1,5 m Leitung geschirmt angeschlossen ist. Die Bürde befindet sich nur 
20 cm vom Labjack. Das ganze in einem Metall Gehäuse, nat. geerdet. 
Jetzt noch Usb Kabel zum Pc und Leitungen für Digital Eingänge.

von M. K. (sylaina)


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Aber wenn du meinst, dass es aus dem Labjack kommt dann kannst du ja 
eigentlich nix dagegen machen oder willst du die Schaltung im Labjack 
ändern?

von Udo (Gast)


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Ja darum mein Ansatz mit dem OPV
Jetzt brauch ich aber Hilfe.
Ich stöbere schon lange im Netz, aber hab nichts brauchbares gefunden.
Ich brauche Ratschläge für die Schaltung sowie für die Bauteile.

ich fasse nochmal zusammen:
1. Eingangssignal kommt von einen 4-20mA Drucksensor, welches natürlich 
mit einer Bürde in Volt umgewandelt werden kann.
Die Größe hierfür ist 2.Rangig, und kann angepasst werden. Für eine 
erste Berechnung können wir ja mal 2-10 Volt annehmen.
2. Das Ausgangssignal sollte -10 - +10Volt Analog der Eingangsspannung 
verlaufen, am günstigsten natürlich Linear.
3. Soo beschalten, das das auch stabil läuft und nicht Schwingt.

von Kai K. (klaas)


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>Ja darum mein Ansatz mit dem OPV

Das wird so gut wie nichts bringen.

>Jetzt brauch ich aber Hilfe.

Dann beantworte doch bitte meine Fragen.

von M. K. (sylaina)


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Udo schrieb:
> Ja darum mein Ansatz mit dem OPV

Aber wie willst du das Rauschen weg bekommen wenn es aus dem Labjack 
kommt? Bringt dir doch dann nix die Eingangsbeschaltung des Labjacks zu 
ändern wenn das Rauschen erst auf dem Ausgang des Labjacks drauf ist. 
Mal ganz davon ab, dass ich nicht glaube, dass der Labjack das Rauschen 
verursacht.
Hast du am OPV-Ausgang schonmal mit einem Osziloskope gegen gemessen? 
Ist das Rauschen auch da drauf?

von Udo (Gast)


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Ein Labjack misst die Spannung, digitalisiert diese, und gibt diese 
Werte über USB an den PC, meine Software mit integrierter Visualisierung 
wertet das aus.
http://shop.meilhaus.de/nocache/labjack+u12,w136689411518373,i5.htm

Das Rauschen ist an dem PC gut sichtbar, und da ich kein Oszi besitze, 
und der Fachgerechte Umgang auch nicht meine Stärke ist, habe ich die 
Skope Software von dem Labjack Toolbox genommen. Jetzt habe ich diverse 
Entstörmaßnahmen versucht, u.a. C und RC Glieder über meiner Bürde. Das 
brachte alles nichts. An eine Brummschleife habe ich direkt nicht 
gedacht, weis ehrlich gesagt zwar was das ist, aber nicht wie das in 
meinem Fall genau auszusehen hat. Aber an Erdung habe ich schon gedacht, 
versuche ohne ordentliche Masseverbindung, auch zum Pc führten zu 
massiven Schwingungen.

@Michael ich möchte gar nicht versuchen das Rauschen zu verkleinern, hab 
mich damit abgefunden.....
da mein Rauschen immer fast 0,1V ist, ist es doch klar, das wenn ich in 
der Software nur noch den halben Multiplikator habe, das mein 
Anzeigewert weniger schwankt.
Als Beispiel:
mit Eingang 0-10V
80 bar liegen an meinem Sensor an,ich messe 10V, meine Software rechnet 
10V*8=80bar Anzeigewert. Schwankung: 0.1V*8=0.8bar

mit Eingang -10- +10V
80 bar, ich messe auch wieder +10V, aber (10V+10)*40=80bar Anzeigewert
Schwankung: 0.1*40=0.4bar

das heist,wenn ich annehme, das meine Bürde Schaltung nicht Rauscht, 
halbiere ich meine Messfehler.

von Kai K. (klaas)


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Häng mal den Sensor vom Labjack komplett ab und schließe den Eingang des 
Labjack auf kürzestem Weg zum 0V Eingang kurz. Was wird jetzt angezeigt?

von M. K. (sylaina)


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Udo schrieb:
> mit Eingang -10- +10V
> 80 bar, ich messe auch wieder +10V, aber (10V+10)*40=80bar Anzeigewert
> Schwankung: 0.1*40=0.4bar

Du willst nur den Eingang des Labjacks umschalten? Und dabei hast du 
auch wieder 0.1V Spannungsschwankung? Dann würde ich sagen, dein Labjack 
ist defekt.
Generell finde ich 0.1V recht viel sofern es wirklich aus dem Labjack 
ist. Ist das auch kein Signalübersprechen von Nachbareingängen? Leg die 
mal auf ein konstantes Potential und schau ob sich was ändert.

von Udo (Gast)


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@ Michael nein, der Analogeingang misst immer -10- +10V, wobei man den 
auch konfigurieren kann. Allerdings sind die 10V max.

Jetzt muss ich doch ausholen...
Die Besagte Schaltung habe ich vor mehr als 3 Jahren gebaut und habe 
damals Wochenlang versucht das Rauschen zu vermindern. Am Labjack liegt 
auch nicht, habe 2, und musste einen schon mal tauschen weil er defekt 
war.
Das ganze ist ein Prüfstand, wo Druckschalter geprüft und eingestellt 
werden. Dieser läuft auch und ich darf und will jetzt dort weder 
eingreifen oder etwas verändern. Die reissen mir den Kopf ab, wenn das 
Ding ausfällt. Die leben jetzt mit den Schwankungen der Anzeige. Darum 
muss ich jetzt einen neuen bauen, der genau soo futzt. Danach 
überarbeite ich den alten und der ist dann Reserve. Soo den größten Teil 
des Materials habe ich schon, aber dauert min 2Wochen, das ich messen 
kann. Ich bereite grad paar I-O Module und dir Bürde vor, und wollte 
hierbei ev auch das mit dem OPV vorbereiten.
wie gesagt ich gehe davon aus, das ich das eigentliche Rauschen nicht 
weiter vermindern kann. Selbst wenn ich die Internen 5V auf den Eingang 
lege, erkenne ich ein Rauschen, auch wenn das weniger ist (0,03V).

Aber ich seh schon, wird nicht soo einfach wie ich mir das im Traum 
vorgestellt habe.

von Udo (Gast)


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@ Kai ich kann wie gesagt grad wenig machen, weis wie gesagt nur noch 
das mit den 5V sicher, bei 0beschaltung war glaub das Signal auch null 
ohne Rauschen.

von M. K. (sylaina)


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Kannst du das Rauschen denn auch messen wenn du statt des Labjacks z.B. 
ein Oszi anschließt?

von Kai K. (klaas)


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>Selbst wenn ich die Internen 5V auf den Eingang lege, erkenne ich ein
>Rauschen, auch wenn das weniger ist (0,03V).

Dann kommt das Rauschen ziemlich sicher nicht vom PC, sondern von der 
Beschaltung des Labjack am Eingang.

>Das ganze ist ein Prüfstand, wo Druckschalter geprüft und eingestellt
>werden.

Also eine Industrieschaltung! Die mußt du ganz anders aufbauen, als eine 
Bastelschaltung für den Wohnzimmertisch!! Die Bürde mußt du direkt am 
Labjack anschließen, nicht 20cm davor. Dann braucht die ganze Mimik eine 
Abschirmung, die du mit der Signalmasse verbindest, da der Labjack ja 
nur ein Plastikkästchen ohne irgendwelche Abschirmung hat. Dann brauchst 
du abgeschirmte Kabel. Dann mußt du dir über die gesamte Masseführung 
und Erdung Gedanken machen. Eventuell brauchst du irgendwo im Signalweg 
zusätzlich noch eine galvanische Trennung mit Optokopplern. Auf jeden 
Fall brauchst du aber wohl eine eigene, erdfreie Stromversorgung, um 
Erdschleifen zu vermeiden.

Dann mußt du bedenken, daß die 500R Bürde für den Labjack wie ein 
Quellimpedanz von 500R aussieht. Verkraftet der Labjack überhaupt eine 
solche Quellimpedanz oder will er nicht lieber viel niederohmiger 
getrieben werden? Diese Labjacks sind windige Sparschaltungen für 
Oberbastler, keine professionellen Datenwandler!

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