Schaltung eines Drehspulmesswerks reverse engineering

[Marc B. (Gast)]

Hallo zusammen,

ich habe die beigefügte Schaltung gegeben und bin aktuell dabei diese 
nachzuvollziehen. Die Messinstrumente ganz rechts sind 100µA 
Drehspulmesswerke welche Spannungsschwankungen darstellen sollen. Mit 
den Potentiometern kann ich die Spannungen die von "Cali-freq" und 
"Cali-vol" kommen variieren um die Anzeige auf den Drehspulmesswerken zu 
Nullen.

Die Spannungen liegen im folgenden Bereich:
Cali-Freq: -2,5V ... -3,5V
Cali-Vol:  0,3V ... 1,2V

Die OPVs werden mit +/-5V gespeist.

Kann mir jemand die Funktionsweise und die Aufgaben der einzelnen 
Bauteile erklären?! Und wieso kann ich wenn ich bei bestimmten 
Spannungen bin, nicht mehr Nullen?

Ich hoffe Ihr könnt mir weiterhelfen.

Vielen Dank schonmal

Liebe Grüße aus Berlin

[Peter R. (pnu)]

R2 bestimmt den Skalenmaßstab (Empfindlichkeit)
R3 zusammen mit D6 und D7 stellt eine annähernd logarithmische Skale her 
(dB-Verlauf))
IC8b ist Komparator
R35 stellt die Schaltschwelle ein. Das ist keine Nustelle sondern eine 
Spannung ab der das Instrument reagiert. Darunter zeigt es halt nichts 
an.

Das "nicht mehr Nullen" ?  liegt möglicherweise an den Komparatoren. 
Wenn sie eingangsseitig übersteuert werden, können sie solche Effekte 
zeigen.

[Route_66 (Gast)]

Hallo!

Peter R. schrieb:
> R2 bestimmt den Skalenmaßstab (Empfindlichkeit)

Fast: R2+R3+Innenwiderstand der Instrumente bestiimen den Skalenmaßstab.

Peter R. schrieb:
> R3 zusammen mit D6 und D7 stellt eine annähernd logarithmische Skale her
> (dB-Verlauf))

Falsch: D6 und D7 (bzw. D9 und D10) dienen dem Überlastschutz der 
Zeigerinstrumente.

Peter R. schrieb:
> IC8b ist Komparator

Hier als Komparator eingezeichnet. Nach der Funktion der Schaltung hat 
der TO sicher die PINs falsch abgemalt und 6 und 5 vertauscht 
gezeichnet.

Peter R. schrieb:
> Das ist keine Nustelle sondern eine
> Spannung ab der das Instrument reagiert. Darunter zeigt es halt nichts
> an.

Fast: damit wird der Zeiger des Instruments in Mittelstellung gebracht, 
wenn der Sollwert von Spannung bzw. Frequenz anliegt. Danach kann man 
jede Abweichung nach oben bzw. nach unten durch entsprechenden 
Zeigerausschlag erkennen.

Peter R. schrieb:
> Das "nicht mehr Nullen" ?  liegt möglicherweise an den Komparatoren.
> Wenn sie eingangsseitig übersteuert werden, können sie solche Effekte
> zeigen.

Nein. Der Einstellbereich der Regler R34 und R35 wird durch die 
Vorwiderstände R1 bzw. R32 begrenzt.

Marc B. schrieb:
> Die Messinstrumente ganz rechts sind 100µA
> Drehspulmesswerke

Aus den Widerstandswerten tippe ich auf 1 mA Instrumente.

[Route_66 (Gast)]

Route_66 schrieb:
> Aus den Widerstandswerten tippe ich auf 1 mA Instrumente.

Präzisierung: Es sind wahrscheinlich sogar Instrumente mit 
Mittelstellung und plus/minus Zeigerausschlag.
100 µA Instrumente (+/- 50 µA) würden sicher auch funktionieren. Der 
Überlastschutz mit den Dioden greift dann aber erst, wenn sich der 
Zeiger schon fast um die Achse wickelt.

[Peter R. (pnu)]

Route_66 schrieb:
> Falsch:

Danke, dass Du so Vieles besser weißt.

OMG

Bloß, ein Besserwisser sollte auch die Rechtschreibung beachten und es 
auch in allen Punkten wirklich besser wissen. z.B. Frage der Nullstelle 
des Instruments und Polung von IC8b.

Bei Cali-Werten von -3,5V und 5V Betriebsspannung kommt man sicher in 
den Übersteuerungsbereich des Opamp. Da kommen viele Opamps in Sättigung 
und gehen nach dem Spitzenwert erst mit einigen 100µs Verzögerung am 
Ausgang wieder zurück.
Polung: FRQ wird mit negativen Spannungen übergeben, VOL mit positiven. 
Deshalb auch die unterschiedliche Polung an den Komparatoranschlüssen.

Route_66 schrieb:
> Aus den Widerstandswerten tippe ich auf 1 mA Instrumente.

Bei 1mA im Instrument wären an den Dioden mindestens 2,2V notwendig, 
aufgrund der 2k2. Die 2,2V möchte ich an einer 1N4148 mal sehen.
Also sind 100µA wahrscheinlicher. Und dann je nach Innenwiderstand des 
Messwerks 300 bis 400 mV an den Dioden, also in dem Bereich in dem die 
Dioden Einfluss haben und eine dB-ähnliche Kennlinie bewirken.

[Route_66 (Gast)]

Peter R. schrieb:
> Deshalb auch die unterschiedliche Polung an den Komparatoranschlüssen.

Nochmal: Die Schaltung soll nicht als Komparator funktionieren, sondern 
als analoger Vestärker! Eine Abweichung vom eingestellten Normalwert, 
soll durch einen relativen Zeigerausschlag angezeigt werden. In der 
vorliegenden Schaltung mit IC8A ist deutlich zu sehen, dass bei 
eingestelltem "Cali-Vol" am Ausgang des OV Null Volt anliegen sollen, 
und je nach Abweichung der Ausgang dann nach Plus oder Minus wandert.
An IC8B (unten) funktioniert das genau so, wenn der Zeichenfehler 
korrigiert wird.
Der Wert für Vollausschlag des Instrumentes hat auf die Funktion der 
Schaltung keinen Einfluss. Es geht da nur um Ablesbarkeit und 
Funktionsfähigkeit des Überlastschutzes.

Du widersprichst dir selbst, denn Logarithmierung und Komparator 
schließen sich gegenseitig aus!

[Peter R. (pnu)]

Route_66 schrieb:
> Nochmal: Die Schaltung soll nicht als Komparator funktionieren, sondern
> als analoger Vestärker!

Das weiß das IC aber ohne Gegenkopplung nicht, sondern arbeitet mit 
voller Verstärkung, also als Komparator.

[Jakob (Gast)]

Sie arbeitet als analoger Verstärker - und begrenzt
auf +/-0,7 V über 2,2 k + R_Messwerk: < +/-0,32 mA.

[Marc B. (Gast)]

Hey danke für die Hinweise und Anregungen! Ich führe mir das morgen mal 
zu Gemüte, analoge Schaltungen sind leider nicht meine Spezialität. 
Route_66 hat genialer Weise meinen bereits korrigierten Fehler entdeckt: 
bei eagle habe ich die Mirror Funktion genutzt und dadurch die Eingänge 
von IC8b vertauscht! Korrekt ist die Beschaltung ähnlich von IC8a nur 
eben für negative Spannungen.

Wie gesagt, vielen Dank für die schnellen Antworten und macht euch nicht 
gegenseitig fertig!?!

LBG

[Marc B. (Gast)]

Sorry für den Doppelpost:

Route_66 schrieb:

> In der vorliegenden Schaltung mit IC8A ist deutlich zu sehen, dass bei
> eingestelltem "Cali-Vol" am Ausgang des OV Null Volt anliegen sollen,
> und je nach Abweichung der Ausgang dann nach Plus oder Minus wandert.

Meinst Du wirklich 0V oder die Spannung von 0,75V die durch die 
Widerstandswerte von R29 und R31 an dem "-" Eingang von IC8a anliegt? 
Dann wäre ja keine Spannungsdifferenz Zwischen Pin 1 und 2 des 
Operationsverstärkers und somit kein Strom und die Mittelstellung des 
Zeigers wäre erreicht.

Den Rest habe ich dann verstanden, auch wenn ich nicht weiß woher ich 
den Innenwiderstand des Messwerks (CV16XCZ100UA) bekomme... ich denke 
aber, das der sowieso vernachlässigbar ist!?

Achso eine Frage habe ich doch noch: wieso sind die Dioden zwischen R28 
und R33 (bzw. R3 und R2) und nicht davor oder danach?