Bitte um Hilfe bei einer Schaltung LM 385 + LM 358

[Jürgen R. (paulgeorg)]

Schönen Abend allerseits,

ich würde mich sehr freuen, wenn mir jemand beim Anpassen einer 
Schaltung etwas helfen könnte. Ich hatte bisher mit dieser Art von 
Elektronik noch nichts zu tun. Ansonsten sind Grundkenntnisse der 
Elektronik vorhanden, die für Nachbauten immer genügt haben.

Es geht um einen Sensor, zur Messung der Solaren Einstrahlungsleistung 
an einer Solaranlage.
Der Sensor hat folgende 3 Anschlüsse:
S1 liefert die Stromversorgung von +12 V.
S2 ist GND.
S3 liefert die Information, die sicher im Solarsteuercomputer 
digitalisiert und ausgegeben wird.

Das Problem:
Die Schaltung ist mit einem Solarsteuercomputer verbunden, der die Werte 
je nach Sonneneinstrahlung laut Datenblatt von 0 W/m² bis 1200 W/m² 
anzeigen sollte.
Das Signal für den Steuercomputer wird von einem Operationsverstärker LM 
358 ausgegeben. An dessen Eingang 5 hängt ein (mir unbekanntes) 
Fotoelement. Der Eingang 3 ist mit einer einstellbaren 
Referenzspannungsquelle LM 385 beschaltet.
Der Sensor und der Steuercomputer wurden über die Jahre 
weiterentwickelt. Es gab verschiedene Modelle. Die prinzipielle Funktion 
scheint sich aber nicht verändert zu haben.
Mein Problem ergibt sich meiner Meinung nach, durch eine veränderte 
Eichung des Sensors beim Nachfolgemodell. Das ältere Sensor-Modell, dass 
zu meinem Steuercomputer gehört, ist nicht mehr zu bekommen. Der Sensor, 
den ich aktuell verwende, zeigt eine Verschiebung der Werte.

Der Sensor funktioniert prinzipiell. Leider erfolgt bei mir aber eine 
Anzeige im Bereich von
510 W/m² (ohne Sonneneinstrahlung) bis 1530 W/m² bei maximaler 
Einstrahlung. Ich müsste daher irgendwie die Eichung anpassen 
(verschieben).

Da keine Schaltungsunterlagen zu bekommen sind, habe ich die Schaltung 
des Sensors analysiert. Bis auf wenige Leiterbahnen, die von 
Bauelementen verdeckt sind, habe ich die Schaltung dargestellt. Das 
sollte zum Verständnis sicher genügen. Bei Bedarf müsste ich sonst eben 
noch die störenden Bauteile entlöten, um zu sehen, wie die Verbindungen 
darunter verlaufen.
An welcher Stelle sollte man da eingreifen? Wie es aussieht, ist der 
Anschluss FB (5) des LM 385 nicht belegt. Laut Datenblatt sollte er je 
nach gewünschter Referenzspannung auf GND oder auf einem Spannungsteiler 
liegen. Ist das der richtige Punkt zur Anpassung?
Wie kann ich die Anzeige von 510 W/m² auf 0 W/m² herunterstellen?

Danke für Eure Tipps und Hilfe

[Dieter (Gast)]

Du müßtest an die Schaltung die Betriebspannung anlegen und den Ausgang 
für die Fälle Dunkel und Hell die Spannungen messen.
Auf der rechten Seite der Platine die Zwei Widerstände über dem Elko 
scheinen die Verstärkung zu beeinflussen. An dieser Stellschraube könnte 
gedreht werden.
Und die weitere Stellschraube ist die einstellbare Spannungsreferenz von 
1,2 bis 5,3V. Auch dessen Ausgangsspannung solltest Du messen.

[karadur (Gast)]

Mess doch mal mit einem Multimeter die Widerstände der Leiterbahnen die 
unter den LM358 gehen. Der Verstärker A arbeitet als Puffer und geht 
über einen Spannugsteiler 1k/4k99 auf den Ausgang S3.
Wie Verstärker B beschaltet ist sieht man nicht.

Beim LM385 kann die Verbindung nach GND unter dem Chip liegen.

Bei dem Sensor in der Mitte vermute ich eine Photozelle.

[Ach Du grüne Neune (Gast)]

Schalte doch mal Testweise einen 10k Widerstand zu dem von mir grün 
eingekreisten Widerstand. Das scheint der Gegenkopplungswiderstand von 
dem oberen OPV vom LM358 zu sein. Damit änderst Du zumindest schon mal 
die Verstärkung (wird dann weniger). Sie müsste bei Dir aber etwas 
größer gemacht werden, also noch einen Widerstand in Reihe zu dem 
eingelöteten Widerstand. Mach das aber erst wenn klar ist, ob sich die 
Verstärkung wirklich dadurch ändert!

ist: 1530-510= 1020
soll: 1200-0=  1200

Für die Gesamtverschiebung sind vermutlich die beiden Widerstände an der 
roten Leiterbahn zuständig. Im Moment kann ich noch nicht mehr dazu 
sagen.

[Michael B. (laberkopp)]

Ermittle erst mal, welche Spannung am Steuereingang welcher 
Beleuchtungsintensitäöt entspricht.

+12V --+
       |
     1kPoti---+---- Steuerungeingang
       |      |
       |     (V) Voltmeter Spannung messen
       |      |
      GND    GND

Vermutlich kommt raus: 0V = 0W/m2, 5V = 1200 W/m2

Deine Schaltung:

+12V --|>|-------+----------+
                 |          |
                 C         12k
                 |          |
           GND --+--LM385---+
   Photo                    |    +--------+
  +--|>|--+---R----+        |    |        |
  |       |        |       150k  +--|-\   |
  +--|>|--+--|-\   |        |       |  >--+--100R--+-- Steuer
  |          |  >--+--100k--+-------|+/   |        |
  +-------+--|+/            |            10k      499R
          |                Elko           |        |
         GND                |            GND      GND
                           GND

Der LM385 bringt also eine Spannung auch wenn keine Licht einfällt. 
Entferne den 150k, wenn kein Licht = 0V sein soll. Passe DANACH ggf. den 
unbenannten R an wenn die 1200 bei voller Beleuchtung nicht stimmen.

[paulgeorg (Gast)]

Ich habe noch den Leiterverlauf unter dem OPV angesehen und den Plan 
erweitert...

[paulgeorg (Gast)]

Referenzspannungsquelle FB (5) geht wie gezeichnet nirgendwo hin

Ich werde alle Tipps durchmessen. Danke dafür! Ergebnisse morgen.

[Michael B. (laberkopp)]

paulgeorg schrieb:
> Referenzspannungsquelle FB (5) geht wie gezeichnet nirgendwo hin

Doch, natürlich, über den R1503 zum OpAmp.

Du hast shunt-Referenzen nicht verstanden, ADJ darf offen bleiben.

Die Schaltung ist schon richtig, siehe meinen Schaltplan.

[karadur (Gast)]

Für den Offset ist der 150k zuständig

[paulgeorg (Gast)]

Ich habe die Schaltskizze nochmals angepasst.(Widerstände 
durchnummeriert).

Leider habe ich keine Möglichkeit gefunden, bereits hochgeladene Bilder 
nachzubearbeiten.

Der rote Leiterzug stellt das + Potential dar. Der LM358 bekommt +12 V.
Der LM385 darf glaube ich nur +9 V bekommen. Dafür sorgt soweit ich das 
einschätzen kann, R4 als Vorwiderstand. Was der LM385 ohne Beschaltung 
von FB (5) ausgibt ist mir nicht ganz klar. Ich nehme an 1,24 V.
Wo misst man da gegen was?

[paulgeorg (Gast)]

@ Dieter,
Der Sensor ist an der Solaranlage auf dem Dach montiert. Er ist mit 
Glasklarem Silikon vergossen. Hier komme ich nur an die 3 Anschlüsse 
heran, nicht an die Schaltung.
Zum Glück habe ich noch ein 2. Exemplar, das ich aus dem Silikon gepuhlt 
habe. Hier kann ich die Bauteile ablöten und auch messen. Der 
Solarcomputer befindet sich im Kellerraum. Wenn ich den 2. Sensor statt 
des Dachsensors anschließe, kann ich nur noch Einstrahlung = Null 
messen, da ich die Sonne nicht in den Keller bekomme. (Anzeige = 
510W/m²). Eine Taschenlampe hat nicht genug Power für Einstrahlung Max.

@ karadur,
Ich habe die ICs abgelötet um darunter schauen zu können. Erkenntnisse 
sind im Schaltbild neu_neu vermerkt. Zusätzlich habe ich zum klareren 
beschreiben die Widerstände durchnummeriert.
LM385 Anschluss FB (5) ist nicht belegt, auch nicht unter dem IC!
Michael Bertrandt meint, das ist OK!
Fotozelle klingt logisch. Aber irgendwie eine komische Montage. Die 
Rückseite muss dann Ball Grid Array gelötet sein auf GND. Ulkig auch die 
Brücke über die GND-Leiterbahn, wobei die Leiterseite ja mit einem 
grünen Lack isoliert ist.

@ Ach du grüne Neune,
die Parallelschaltung zu R6 kann ich probieren.
Die beiden Widerstände an der + Leitung (rot) würde ich wie folgt 
einschätzen:
R4 = Vorwiderstand für IC LM385, zum absenken der Versorgungsspannung 
von 12 V auf 9 V
R5 = Offset für den OPV-Eingang.

@ Michael Bertrandt,
ich habe eben schon mal nach shunt-Referenz im Netz gesucht. So langsam 
erschließen sich mir einige Zusammenhänge. Sagen wir mal, ich bin so bei 
50% Verständnis angekommen. Deine schicke Schaltung muss ich morgen erst 
noch mal in Ruhe betrachten. Danke dafür.
Kann ich riskieren, R5 zu überbrücken? Ich traue mich morgen mal. Könnte 
das nicht bestückte Bauteil zwischen R6 und R7 was mit dem Problem zu 
tun haben?

Ich gehe morgen den Tipps nach, erledige die Messungen und bin dann 
wieder auf Sendung
Vielen Dank und gute Nacht für heute!

[Michael B. (laberkopp)]

paulgeorg schrieb:
> Was der LM385 ohne Beschaltung von FB (5) ausgibt ist mir nicht ganz klar

Steht drauf, deiner 2.5V, er ist kein ADJ von dem du das falsche 
Schaltbild hast.

paulgeorg schrieb:
> Kann ich riskieren, R5 zu überbrücken?

Wie kommst du von

Michael B. schrieb:
> Entferne den 150k

auf überbrücken ? Weglassen.

[Jürgen R. (paulgeorg)]

Ich bin den einzelnen Hinweisen gefolgt und möchte die Ergebnisse 
mitteilen:

Da ich bisher nichts mit Referenz-Spannungsquellen zu tun hatte, war mir 
nicht bekannt, wie viele Typen es unter ähnlicher Bezeichnung gibt. Die 
erste die ich gefunden hatte, war, wie Michael Bertrandt schreibt, eine 
ADJ. Ich vermute mal, das heißt irgendwas mit Adjustable, also 
einstellbar. Dass es mit ähnlicher Bezeichnung auch eine nicht 
einstellbare Variante gibt, habe ich jetzt kapiert. Die ist hier auch 
verbaut und somit ist an dieser Stelle nichts einstellbar über TB (5).

Der Schaltplan wurde abermals korrigiert. Ich arbeite selten mit 
SMD-Bauteilen, daher machen mir die kryptischen Werte das Leben etwas 
schwer und es fehlt auch die richtige Ausrüstung. Selbst eine gute 
Lötstation ist da nur ein Notbehelf zum auslöten von Bauteilen, ohne 
Schaden zu machen.

R5 zu überbrücken wurde natürlich nirgendwo empfohlen. War wohl gestern 
etwas spät geworden. Ich bin sicher auf den Gedanken gekommen, weil beim 
Entfernen von R5 aus meiner Sicht die Referenzspannung vom OPV 
abgeklemmt wird. Vielleicht erläutert mir ja nochmal jemand die genaue 
Funktion der Schaltung, damit ich was lerne.


Ich habe nun die Platine vom Silikon befreit und im Keller am 
Steuercomputer angeschlossen.

- Sensor abgedeckt 504 W/m² (bisher geringster angezeigter Wert) sollte 
0 W/m² entsprechen
- Sensor fast am Glühwendel einer 60 W Lampe = 1530 W/m² (bisher 
höchster angezeigter Wert) sollte 1200 W/m² entsprechen
- Nach entfernen von R5 (150k) = 0 W/m² mit abgedecktem Sensor, OK!
- Bei voller Belichtung immer noch 1530 W/m², also noch R7 anpassen!
- Bei R7 ist der Wert etwas schlecht ablesbar. Ich würde das als 69:0 
lesen. Gemessen 0,695 kOhm.
- Nach Parallelschaltung eines Widerstandes von 690 Ohm zu R7 ergibt 
sich ein Wert von 1290 W/m². Das sollte OK sein.
Folglich muss ich R7 gegen einen 348 Ohm Widerstand austauschen, z.B. 
diesen:
https://www.conrad.de/de/dickschicht-widerstand-348-smd-0603-01-w-1-100-ppm-samsung-electro-mechanics-rc1608f3480cs-1-st-436238.html

Originalzustand, gemessene Spannungen:
(S1)       10,5 V          (S3)
(S1) +11,35 V (S2) 0,837 V (S3)
0,837 V bei Anzeige 504 W/m².

Großen Dank an alle, besonders an Michael Bertrandt, der hier den vollen 
Durchblick hat! Ohne Hilfe hätte ich das bestimmt nicht hinbekommen. 
Schön, dass es Euch und dieses Forum gibt.

Jetzt muss ich das Teil nur wieder mit UV-festem Silikon einkleben. Mal 
sehen wo man so etwas bekommt. Dann sollte alles laufen wie gewünscht.

[karadur (Gast)]

Verstärker B wandelt den Strom der Zelle in eine Spannung.
Die Spannung geht über R6 zum Eingang von Verstärker A. Über R5 wird 
eine Spannung von der Referenz addiert.