Ich habe mal eine Frage zu einem Thermoelement (Typ-S), wenn das Signal auf einen OPAMP geht und die Spannung zu verstärken, sollte das Signal vorher noch durch einen OPAMP als Impedanzwandler durch oder sind die Eingänge eines OPAMP so hochohmig das hier mit keiner/unbedeutender Belastung des Signal gerechnet werden muss. Da die Typ-S Elemente ja sehr wenig Spannung ausgeben, wird man sich über die Leitung (ca. 1,5 Meter) viel hochfrequentes Zeug einfangen. Nutzt ihr hier einen kleinen LC- Filter, mittelt ihr das in der Software aus oder bewerte ich das über. Ich will mir nur etwas die Grundlagen erarbeiten, Themen wie Drift, Kaltstellenkompensation usw. möchte ich hier gar nicht behandeln.
Thermoelemente liefern zwar wenig Spannung, dafür aber recht viel Strom, der Eingangswiderstand eines Operationsverstärkers ist kein Problem. Störungen sind auch kein Problem, wenn man die Verstärkerschaltung korrekt aufbaut. Beide Leitungen fangen sich die gleichen Störungen ein, die Spannung zwischen beiden Leitungen bleibt gleich. Ich kenne Designs mit und ohne RC-Tiefpass oder mit Software-Tiefpass. Kommt auch immer drauf an, was man möchte. Konstantes Signal vs. schnelles Signal.
ich verwende einen Dual OPAMP und habe jetzt noch einen Verstärker übrig, wenn ich jetzt einen als Impedanzwandler nutzen möchte, wäre es technisch besser das Signal erst in der Impedanz zu Wandeln oder dies mit dem 2ten Verstärker zu machen nachdem die Spannung verstärkt wurde?
Bei dieser Fragestellung wuerde ich erst mal annehmen du hast sicher den falschen OpAmp. zB einen LM358 ?
ich habe den LTC2051 hier https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/20512fd.pdf
Thomas O. schrieb: > ich verwende einen Dual OPAMP und habe jetzt noch einen Verstärker > übrig, wenn ich jetzt einen als Impedanzwandler nutzen möchte, wäre es > technisch besser das Signal erst in der Impedanz zu Wandeln oder dies > mit dem 2ten Verstärker zu machen nachdem die Spannung verstärkt wurde? Am besten wäre es, du würdest ihn überhaupt nicht als Impedanzwandler für dein Messignal nutzen. Wenn du den OPV-Verstärker als nicht invertierenden Verstärker schaltest ist sein Eingang bereits sehr hochohmig - ein weiterer OPV als Impedanzwandler davor macht das faktisch nicht besser. Und der Ausgang des OPV-Verstärkers ist bereits sehr niederohmig - ein weiterer OPV als Impedanzwandler danach macht das faktisch nicht besser. Ein zusätzlicher, unnötiger Impedanzwandler addiert aber seine eigenen Fehler und Störungen auf das Signal (siehe z.B. Abschnitt Clock Feedthrough im Datenblatt) und verschlechtert damit potentiell das Ausgangssignal. Wenn du diese Verschlechterung vor dem Verstärker machst, werden die Störeinflüsse mit verstärkt. Wenn du sie nach dem Verstärker machst, werden die Störeinflüsse nicht mit verstärkt. Der Impedanzwandler wäre also besser nach dem Verstärker, aber noch besser und naheliegend wäre, gar keinen Impedanzwandler einzusetzen. Wenn du unbedingt nach einer sinnvollen Verwendung des zweiten OPVs suchst, kannst du ihn ggf. nutzen, um ein Frequenzfilter zu bauen (also festzulegen, welche Signalfrequenzen du sehen/verstärken willst und welche Stör/Rauschfrequenzen du nicht verstärken willst). Ansonsten kannst du den zweiten OPV auch einfach stillegen (also z.B. als Spanungsfolger für die halbe Versorgungsspannung schalten und den Ausgang nicht weiter benutzen).
Noch ein Nachtrag: geht es dir um diese Schaltung aus deinem anderen Thread? Beitrag "Ist hier ein Fehler in dieser OP-Amp Schaltung?" Dann solltest du im Auge behalten, dass 24V am Eingang deinen LTC2051 sofort grillen werden. (siehe absolute max. ratings im Datenblatt).
Thomas O. schrieb: > sollte das Signal > vorher noch durch einen OPAMP als Impedanzwandler durch Nein. Du brauchst halt OpAmp mit geringer Offsetspannung wenn du gradgenau messne willst, eher LMP2021 oder MCP6V11 als LT1013A. Mit einem LM358 brauchst du nicht messen, dessen Messfehler ist grösser als der Messbereich. Thomas O. schrieb: > ich verwende einen Dual OPAMP und habe jetzt noch einen Verstärker > übrig, wenn ich jetzt einen als Impedanzwandler nutzen möchte Nein. Es wird nur schlechter (ungenauer) dadurch. Sebastian R. schrieb: > Ich kenne Designs mit und ohne RC-Tiefpass oder mit Software-Tiefpass. > Kommt auch immer drauf an, was man möchte. RC nützt nichts. Man will 50Hz/60Hz/100Hz und 120Hz Störungen loswerden, nimmt also eine Samplerate von 10sps.
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ok also lasse ich den 2ten OPAMP weg oder nutze Ihn zum Filtern. Wieso kommt ihr immer auf den LM358 diesen habe ich nie erwähnt? Ja vor 24V will ich ihn schützen die meisten anderen Schaltungen verwenden dazu nen Begrenzungswiderstand mit Z-Diode. Aber kommen hier wirklich 24V durch (Bild oben rechts) da ja die blaue Leitung geschaltet werden soll und das Thermoelement ansonsten an Masse hängt. Höchstens der Shunt der noch in die Masseleitung kommt verschiebt das ganze um 100 mV.
Thomas O. schrieb: > Aber kommen hier wirklich 24V durch keine Ahnung: in den Bild "oben rechts" sehe ich deinen OPV-Verstärker nicht. wenn du Mal einen vollständigen Schaltplan zeigst, dann kann man eine aussagekräftige Antwort geben. Thomas O. schrieb: > Wieso kommt ihr immer auf den LM358 diesen habe ich nie erwähnt? irgendwer hat das Gerücht in die Welt gesetzt, andere sind drauf reingefallen obwohl du deinen OPV schon genannt hattest.
Thomas O. schrieb: > Ich habe mal eine Frage zu einem Thermoelement (Typ-S), wenn das Signal > auf einen OPAMP geht und die Spannung zu verstärken, sollte das Signal > vorher noch durch einen OPAMP als Impedanzwandler durch oder sind die > Eingänge eines OPAMP so hochohmig das hier mit keiner/unbedeutender > Belastung des Signal gerechnet werden muss. Der Eingangswiderstand des OpAmps ist wahrscheinlich das kleinere Problem. Erstmal geht es um den Eingangswiderstand von deiner Schaltung und die ist von der Beschaltung des OpAmps abhängig. Beim reinen Impedanzwandler ist die Eingangsimpedanz der Schaltung gleich der des OpAmps. Darum bestehen z.B. Instrumentenverstärker immer aus so einer Kombination.
Der Verstärker muss keinen höheren Eingangsstrom als ein Impedanzwandler haben. D.h. ein extra Puffer ist Unsinn, zumal der Widerstand der Thermoelemte eher klein (Z.B. 10-100 Ohm) ist. Gegen HF Störungen solle man etwas Filter haben. Das kann eine RC oder LC Filter sein. Das hilft ggf. auch beim ESD-Schutz. Störungen bei 50 und 100 Hz filtert man besser über den ADC mit passender Mittelungszeit (20 ms oder vielfache).
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So habe mal schnell was zusammengeklickt. Was haltet ihr davon. Ich könnte evtl. noch die beiden Versorgungsleitungen des OP-Amps und ggf. die Eingänge über kleine CAN-Drosseln führen um hier etwas zu filtern.
Thomas O. schrieb: > So habe mal schnell was zusammengeklickt Grober Unsinn. Das Thermoelement wird gegenüber Masse verstärkt, hängt aber gar nicht an Masse sondern oberhalb des shunts. Und selbst wenn unterhalb: an einer Leitung, die von hohem Strom durchflossen wird. Das wird nichts. Verwende einen Masse-Sternpunkt oder Instrumentenverstärker.
Du willst natuerlich nicht die Shunt Spannung auf dem Themoelementsignal haben. Also, das Themoelement geht nicht so an die Heizung. Falls das so sein muss, entweder den Shunt oberhalb der Heizung, oder das Thermolement differentiell messen, dh nicht GND bezogen, sondern oberhalb. stichwort Instrumentenverstaerker. Ich wuerde das Letztere nehmen.
Der Heizer und das Thermoelement sind fest so verbaut/verschaltet, da kann ich nichts ändern. Das Thermoelement wird erst nach einer Verzögerung (zur Beruhigung) ausgewerten, nachdem der Heizstrom +seitig unterbrochen wurde und eine kleine Beruhigungsphase eingetreten ist. Es fließt also kein Strom mehr durch das Heizelement oder den Shunt. Die Strommessung erfolgt auch unterhalb des Heizers damit am Verstärker keine hohe Spannung anliegt. Umgekehrt braucht ich diese INA's die reletiv viel Spannung am Eingang erlauben. Die Strommessung wäre auch nur ein extra Goodie das könnte ich zur Not weglassen.
Thomas O. schrieb: > Was haltet ihr davon. noch stehen keine konkreten Werte an vielen Bauteilen. Im Prinzip sollte es gehen. Der LTC2015 braucht nach jedem Ausschalten des Strom ein paar ms an Overload recovery. Wenn die Zeit vorhanden ist, bevor die Messung angestoßen wird, dann passt das. Brauchst du bei deinem Shunt wirklich eine Verstärkung von 1000? Kommt mir viel vor.
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so ich habe mal die fehlenden Werte ersetzt und die Filter etwas angepasst. Nur bei der Ansteuerung des p-Kanal MOSFETs bin ich mir absolut unsicher, habe bisher nur mit n-Kanal gearbeitet. Das Gate darf ja nur max. 20V abbekommen, also habe ich einfach mal einen Spannungsteiler reingemacht. Welchen Spannungswert muss ich am Gate unterschreiten damit er durchsteuert oder muss da sogar eine negative Spannung an das Gate. Gate Thresholt sind 4,5V.
Thomas O. schrieb: > so ich habe mal die fehlenden Werte ersetzt und die Werte gegen nicht auf. hat dein Heizelement wirklich 4Ohm? dann fallen am shunt fast 2V ab - wozu willst du den so hoch verstärken? Thomas O. schrieb: > Welchen Spannungswert muss ich am Gate unterschreiten damit er > durchsteuert oder muss da sogar eine negative Spannung an das Gate. du musst immer die Spannung zwischen Gate und Source betrachten. Source liegt auf 36V - du musst an Gate z.b. 10V weniger haben damit er voll aufsteuert. Thomas O. schrieb: > Gate Thresholt sind 4,5V. das Datenblatt sagt was anderes. Thomas O. schrieb: > also habe ich einfach mal einen Spannungsteiler reingemacht der Teiler muss zwischen 36V und den kollektor von Q2
am Shunt sollen bei 10A 75mV abfallen, leider habe ich ihn noch nicht da, anscheinend habe ich mich da bei seinem Widerstand verrechnet, kontrollieren kann ich es noch nicht. Ich bin dann von diesen 75mV * 20 (Verstärkungsfaktor) ausgegangen also 1,5V zum ADC mit entsprechend niedriger Referenz am µC sollte das reichen. Wenn ich dich richtig verstehe steuer der MOSFET gerade durch, unabhängig davon was Q2 macht? Er würde durchschalten wenn das Gate weniger als 26V bekommt, aber ich darf ja nicht mehr als 20V drauf geben, das heißt ja das er immer durchsteuert. Wie kann ich Ihn dann überhaupt ansteuern? Wenn ich den Spannungsteiler oberhalb von Q2 setze dann funktioniert er ja nicht als Spannungteiler und würde 36V aufs Gate geben wenn Q2 gesperrt ist und wenn Q2 durchsteuert bekommt das Gate 18V ab.
Achim S. schrieb: > und die Werte gegen nicht auf. hat dein Heizelement wirklich 4Ohm? Falls das Heizelement eine Leistung vonn gut 300W hat, müsste das so sein, um die bei 36V Betriebsspannung zu erreichen.
Thomas O. schrieb: > am Shunt sollen bei 10A 75mV abfallen, leider habe ich ihn noch nicht > da, anscheinend habe ich mich da bei seinem Widerstand verrechnet, > kontrollieren kann ich es noch nicht. Also 7,5 mOhm? Und du kommst im Schaltplan auf 200 mOhm? Thomas O. schrieb: > Wenn ich dich richtig verstehe steuer der MOSFET gerade durch, > unabhängig davon was Q2 macht? Im aktuellen Schaltplan gibt es zwei Fälle: 1) wenn Q2 sperrt sieht der FET ein U_GS von -18V und steuert durch 2) wenn Q2 leitet sieht der FET ein U_GS von -36V und sein Gate wird zerstört. Thomas O. schrieb: > aber ich > darf ja nicht mehr als 20V drauf geben, Doch, darfst du. Du musst nicht den Absolutwert der Gate-Spannung betrachten. Sondern du musst U_GS betrachten. Für U_GS is im Datenblatt ein maximaler Bereich von +-20V zugelassen. Wenn die Source fest auf 36V liegt, dann muss das Gate immer zwischen 16V und 56V liegen damit U_GS im Bereich +-20V bleibt. Wolfgang schrieb: > Falls das Heizelement eine Leistung vonn gut 300W hat, müsste das so > sein, um die bei 36V Betriebsspannung zu erreichen. Und wenn das der Fall ist gehen der Shuntwert und die Verstärkung nicht auf - darauf habe ich hingewiesen.
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danke nochmal, ich glaube ich komme langsam dahinter. Ich muss am Gate entweder 18V abs.(zum Durchsteuern) oder 36V abs. (zum Sperren) anlegen. Was dann rel. -18V bzw. 0V wären. Jetzt verstehe ich auf warum Q2 den Spannungsteiler von der Masse trennen soll. Damit eben genau zw. diesen beiden Zuständen gewechselt werden kann. Ok der Shunt hat 7,5 mOhm, frag mich selber wie ich da auf 200 mOhm gekommen bin. Zum Heizelement, durch die ganzen Pausen zum Messen, fällt die PWM nicht ganz so hoch aus. Hier muss ich aber erst mal im Betrieb sehen wie groß ich die Pausen auslegen muss um dann etwas über die Pulsweite und Frequenz sagen zu können. Ich wollte eben kurzzeitig etwas mehr Power zum nachheizen haben die dann aber sehr schnell wieder sehr weit runtergeregelt wird.
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Man steuert so einen Mosfet niemals mít 18V Ugs an. Das ist viel zu hoch. Mehr als 12V nimmt da niemand. Deine Strommessschaltung hat einen Fehler. Korrektur siehe Anhang.
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Thomas O. schrieb: > Zum Heizelement, durch die ganzen Pausen zum Messen, fällt die PWM nicht > ganz so hoch aus. Eine schnelle PWM hätte auch kaum Vorteile, brächte aber unnötige Schaltverluste für deinen FET mit sich. Irgendwas im einstelligen Hz-Bereich ist gut.
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