Hallo! Dies ist mein erster Beitrag in diesem Forum. Ich habe das Forum bereits bezüglich dieser Frage durchsucht, und bin auch mehrfach fündig geworden. Allerdings nicht exakt mit meiner Problemstellung: Ich möchte mir mittels Raspberry Pi und einem MCP3008 AD Wandler eine Wetterstation basteln. Bisher funktioniert bereits der Temperatursensor (ein NTC 10K). Nun habe ich mir einen Drucksensor gekauft, welcher einen Druckbereich von 0 bis 2.5 bar abdeckt. Im interessanten Bereich von 0.8 bis 1.2 bar liefert der Sensor Spannungswerte von 1.6V bis 2.4V. Um diesen Bereich ideal in den A/D Wandler Bereich zu transformieren, müsste ich also folgenden Spannungsbereich transformieren: [1.6,2.4] -> [0.0,3.2] Für diesen Zweck habe mich mir einen OpAmp LM358A gekauft. Ich wollte damit einen Subtrahierverstärker (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d4/Analoger_pegelumsetzer.svg/220px-Analoger_pegelumsetzer.svg.png) dimensionieren, allerdings mit asymmetrischer Versorungsspannung (0V, 5V), da diese Spannung direkt vom RaspPi geliefert werden. Ich habe folgende Dimensionierung: Uref= 1.6V Ra/Rb = 1/4 = (10kOhm/40kOhm) Rn/Rf = 1/4 = (10kOhm/40kOhm) Leider bekomme ich jedoch am Ausgang nicht die richtigen Spannungen. Jetzt meine Frage: Ich mein Vorhaben überhaupt mit dem LM358A möglich und hat jemand eine Idee, wo mein Fehler liegen könnte? Besten Dank und viele Grüße, Michael
GND an Vcc-
+5V an Vcc+
Bekomme aber, falls ich nicht nen groben Fehler im Aufbau habe:
Uin=0V -> Uout=0.06V
Uin=2.4V -> Uout=2.77V
Uin=2.0V -> Uout=1.58V
Im Datenblatt steht eigentlich:
"For example, these circuits can be directly supplied with the standard
+5V which is used in logic systems and will easily provide the required
interface electronics without requiring any additional power supply."
Besten Dank, Michael
Angehängte Dateien:
-
skalieren5.png
7,9 KB
Im Schaltplan sind die beiden Eingänge des Opamp vertauscht und ebenso Uin und Uref. In der realen Schaltung scheint dieser Fehler aber nicht vorhanden zu sein, sonst würdest du ganz andere Messwerte erhalten. Woher kommt Uref? Wenn du Uref mit einem Spannungsteiler aus den 3,2 V erzeugst, musst du auch den Innenwiderstand des Spannungsteilers berücksichtigen. In der Nähe von Uout=0V wird die Schaltung ungenau, weil der LM358 mit der Ausgangsspannung nicht ganz an die 0V herankommt. Besser wäre es, einen Ausgangspannungsbereich von 0,1V bis 3,2V vorzusehen, auch wenn du dadurch 3% des ADC-Messbereichs verschenkst. Ansonsten müsste die Schaltung aber funktionieren. Ich habe nach diesem Muster https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker_mit_Offset noch eine andere Schaltung angehängt, die ebenfalls 1,6..2,4V in 0,1..3,2V umsetzt.
Hey, vielen Dank, Yalu X. In der Tat bekomme ich die 1,6 V aus einem Spannungsteiler (je 10 kOhm). Ich werde morgen mal eine Tipps ausprobieren und mich dann melden, ob es funktioniert hat!! Besten Gruß, Michael PS: Echt super, dieses Forum und die schnelle Hilfe!!! PPS: Du hast recht, ich habe auf die schnelle einfach die Wikipedia Schaltung kopiert, allerdings die mit vertauschten Uref, Uin und Widerstand (http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/schalt/02101531.gif) zum Aufbau verwendet.
Michael S. schrieb: > Hey, vielen Dank, Yalu X. In der Tat bekomme ich die 1,6 V aus einem > Spannungsteiler (je 10 kOhm). Ich werde morgen mal eine Tipps > ausprobieren und mich dann melden, ob es funktioniert hat!! Der Spannungsteiler für die Referenz ist zu hochohmig und geht damit zu stark in die Verstärkerschaltung mit ein. -> Entweder den Teiler sehr niederohmig machen (z.B. 100R/100R) und/oder den Verstärker mit höheren Widerstandswerten beschalten z.B. 100k/400K und den Teiler auf 1k/1k
Ich nehme an, deine Schaltung sieht momentan so aus wie in sub1.png. Der Spannungsteiler aus R1 und R2 hat einen Ausgangswiderstand von R1||R2=5kΩ. Diese 5kΩ addieren sich zu Rn, weswegen die Verstärkung der Schaltung zu gering ist. Um das auszugleichen, reduzierst du einfach Rn um die 5kΩ, dann stimmt die Sache wieder (sub2.png). Du kannst R1 und R2 jeweils auf 20kΩ erhöhen, dann ist der Ausgangs- widerstand des Spannungsteilers gerade 10kΩ, so dass Rn komplett entfallen kann (sub3.png). Etwas unschön an der Schaltung ist noch, dass die Eingangsspannung erst durch Ra und Rb heruntergeteilt wird, um anschließend wieder verstärkt zu werden. Man kann die Eingangsspannung auch direkt an den Opamp- Eingang legen, wenn man dafür die Verstärkung durch Vergrößern von R1 und R2 entsprechend reduziert. Da sich dadurch aber auch der Offset der Schaltung ändert, muss auch die Referenzspannung, also das Verhältnis von R1 zu R2, angepasst werden. Heraus kommt eine Dimensionierung wie in sub4.png. Diese Schaltung entspricht derjenigen aus meinem letzten Beitrag, nur dass ich dort 5V statt 3,2V zur Erzeugung des Offsets genommen habe. In den Bildern sub2.png, sub3.png und sub4.png siehst du übrigens auch die von mir oben angesprochene Ungenauigkeit im Bereich von 0V, weswegen es besser ist, den Ausgangsspannungsbereich erst bei 0,1V oder 0,2V beginnen zu lassn.
Hm, mit deiner Schaltung in Abb.4 bekomme ich immer noch nicht ganz richtige Werte raus: 1.74V -> 0.23V (also ca. einen Faktor 2 zu klein) (Habe 41kOhm anstelle von 40kOhm verwendet). Kann es sein, dass RAY Recht hat und man die Widerstande zu niedrig gewählt hat? Also besser alle Widerstände mit einem Faktor 10 multiplizieren? Gruß, Michael
Michael S. schrieb: > Hm, mit deiner Schaltung in Abb.4 bekomme ich immer noch nicht ganz > richtige Werte raus: 1.74V -> 0.23V (also ca. einen Faktor 2 zu klein) > > (Habe 41kOhm anstelle von 40kOhm verwendet). Die 41kΩ lassen zwar die Ausgangsspannung etwas absinken, so viel macht das aber nicht aus. Statt der 20kΩ und 40kΩ kannst du aber auch 18kΩ und 36kΩ (beide sind in E24) nehmen, dann haben die Widerstände wieder das theoretisch richtige Verhältnis zueinander. Stimmen die 3,2V am oberen Ende von R1? Ein Fehler in dieser Spannung geht mit Faktor -2 multipliziert in die Ausgangsspannung ein. Ist die Spannung 3,33V statt 3,20V, würde das den beobachteten Fehler erklären.
Oh man, du hast recht! Es sind 3,3 V. Habe die Schaltung erst heute abend wieder vor mir, aber laut Internet liegt am ersten Pin des RaspPi 3,3V an: http://www.hobbytronics.co.uk/image/data/tutorial/raspberry-pi/gpio-pinout.jpg D.h. ich benötige ein anderes Widerstandverhältnis bei R1 und R2, oder? z.B. 16k und 33k? Wahrscheinlich muss dann Rf auch 33k werden? Gruß und besten Dank für deine hellseherischen Fähigkeiten ;) Michael
Okay, das in meinem letzten Beitrag war Blödsinn. Ich habe jetzt die Schaltung simuliert mit 41kOhm und 22kOhm und bin mit dem Ergebnis recht zufrieden. Mal schauen, ob die gelötete Schaltung nun das selbe Ergebnis bringt.
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