Einen Messverstärker für C-Control

[Marcel Schmidt]

Hallo Newsgroup!

Für ein Wahlpflichtfach an der FH suche ich einen Ansatz für einen
Messverstärker mit folgenden Bedingungen:
Ein Heizelement ist an einen Kühlkörper angeschlossen. An dem wiederrum ein
Temperatursensor (ca. 1kohm bei 20°C) der mit Hilfe eines
Single-Supply-OPAMP ein Signal an (bis 6,5Volt DC) einen Analogeingang des
CControl-Boards liefern soll. Der OPAMP dient also als Verstärker. Das
Signal wird von einem Programm in einen IST-Wert umgewandelt und der mit
einem SOLL-Wert verglichen und bei Bedarf ein Heizprozess in Gang gesetzt.
Eine simple Regelstrecke also.
Was ich jetzt noch suche, ist ein schöner Ansatz für den Messverstärker.
Einen SingleSupply OPAMP habe ich schon gefunden(LM324 - 4 Stück in einem
DIL14 Gehäuse) bin aber auch da offen für Tipps, da mein Team und ich auch
auf die Kosten achten sollen.

Habt ihr irgendwelche Vorschläge für mich ?

Viele Grüße

Marcel

 

[Michael Eggert]

"Marcel Schmidt" <smiddy@gmx.net> wrote:

Hi!

Temperatursensor (ca. 1kohm bei 20°C)

Thermistor, nehme ich an. Leider nicht linear, sondern e-Funktion über
der Temperatur. Schaltet man den Thermistor in einen Spannungsteiler
mit einem konstanten Widerstand, heben sich die e-Funktion des
Thermistors und die (1/1+x)-Funktion des Spannungsteilers teilweise
auf, so daß man um den Arbeitspunkt herum wenigstens halbwegs linear
ist. Auch wenn man digital auswertet und anhand des Thermistor-
widerstands die Temperatur berechnen könnte, ist eine solche
Linearisierung doch sinnvoll, weil man den Bereich der D/A-Wandler
besser ausnutzt.

Anstelle Thermistor in Spannungsteiler und Spannungsverstärkung gibts
auch Schaltungen mit Opamp und Thermistor in der Rückkopplung. Hab auf
Arbeit nen Link in meinen bookmarks, könnte ich Montag raussuchen,
falls Du bis dahin noch nichts gefunden hast - hat aber keine
wesentlichen Vorteile gegenüber Spannungsteiler/Puffer.

Habt ihr irgendwelche Vorschläge für mich ?

Google: Thermistor Linearisierung, linearisation, linearization

Gruß,
Michael.

 

[MaWin]

"Marcel Schmidt" <smiddy@gmx.net> schrieb im Newsbeitrag
news:cn38if$b8b$02$1@news.t-online.com...

Habt ihr irgendwelche Vorschläge für mich ?

Ohne jegliche Genauigkeitsanforderungsbeschreibung und Messbereichsangabe ?

Nein.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Marcel Schmidt]

"MaWin" <me@private.net> schrieb im Newsbeitrag
news:2vkpk6F2mk66pU1@uni-berlin.de...

Ohne jegliche Genauigkeitsanforderungsbeschreibung und Messbereichsangabe
?

Messbereich ist nicht vorgegeben bzw. ich habe noch keine Daten von dem
Pelitieemt, d.h. ich weiß nicht, wie hoch die maximale Heizleistung (max.
Temp.) ist. Es handelt sich erstmal um eine Vorpräsentation für dieses
Projekt, deswegen kann ich noch nicht mit Labordaten dienen. In der Gruppe
haben wir 15°C bis 40°C ausgemacht in 0,1°C Schritten. Ich habe übrigens
einen Fehler gemacht: es sind nicht 0 bis 6,5V sondern 0 bis 5V an dem
Eingang des C-Control Boards. Damit entspricht 0.1°C = 0,02V, wenn 0V =
15°und 5V = 40°C. Kann ein Opamp eigentlich genau 0V ausspucken ?

 

[Marcel Schmidt]

"Michael Eggert" <m.eggert.nul@web.de> schrieb im Newsbeitrag
news:l0aap0l109helf2k64gc6s3gg34l3b8ib6@4ax.com...
[...]


Super! Danke Dir!
Ich werde mal meine Bücher und das Internet durchstöbern, ob ich was zu dem
Thema finde. Das hat mir fürs erste echt weitergeholfen. Unser
Laboringenieur meinte übrigens, dass der Verlauf des Sensorwiderstands
annähernd linear sei.

 

[Michael Eggert]

"Marcel Schmidt" <smiddy@gmx.net> wrote:

Hi!

Unser
Laboringenieur meinte übrigens, dass der Verlauf des Sensorwiderstands
annähernd linear sei.

Wie heißt das Teil?

Gruß,
Michael.

 

[MaWin]

"Marcel Schmidt" <smiddy@gmx.net> schrieb im Newsbeitrag
news:cn3foc$lgi$02$1@news.t-online.com...

haben wir 15°C bis 40°C ausgemacht in 0,1°C Schritten.

Das sind 250 Schritte und weil so weit ich weiss der CControl nur eine
Aufloesung von 8 bit also 256 Schritten im Analogeingang hat,
heisst das, das die Temperatur LINEAR auf den Bereich 0V (15 GradC)
bis 5V (40GradC) abzubilden ist, obwohl der Thermister ein unlineares
Signal auswirft. Also muss deine 'Verstaerkerschaltung' die Kennline
linearisieren. Das macht die Sache nicht einfacher.

Ich habe übrigens einen Fehler gemacht: es sind nicht 0 bis 6,5V sondern 0 bis
5V an dem Eingang des C-Control Boards. Damit entspricht 0.1°C = 0,02V, wenn
0V = 15°und 5V = 40°C. Kann ein Opamp eigentlich genau 0V ausspucken ?
Ja. Nennt man Rail-To-Rail (Ausgang). Voraussetzung ist, das er nicht

zu stark belastet wird, meist mehr als 10kOhm. Aber obwohl A/D-Wandler
Eingaene oft gerne mit weniger asl 100 Ohm Quellimpedanz arbeiten wollen,
damit ihr Eingangsstrom nicht zu zu grossen Fehler fuehrt, reicht es den
Eingang mit einem Kondenstaor (100nF) nur einen differentiell niedrigen
Widerstand zu verpassen. Und ueber den 10k Widerstand kann dann auch
der OpAmp diesen Kondensator ansteuern und langsam aufladen.

Ihr wuerdet euch das Leben leicher machen, wenn ihr einen linearen
Sensor verwenden wuerdet (Bandgap-Halbleitersensor wie LM334/335)
oder unlineare Eingangswerte akzeptieren koenntet (also die
Temperatur je nach A/D-Wandlerwert MESSEN und in deiner Tabelle
eintragen).

Der LM324 taubt als Messverstaerker wenig (er ist der allerbilligste
Operationsversaterker den es auf der Welt gibt) und kommt auch nicht
wirklich an 0V heran. Ich schlag mal den LMC6484 vor.
--
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[Michael Eggert]

"Marcel Schmidt" <smiddy@gmx.net> wrote:

Hi!

Messbereich ist nicht vorgegeben bzw. ich habe noch keine Daten von dem
Pelitieemt, d.h. ich weiß nicht, wie hoch die maximale Heizleistung (max.
Temp.) ist.

Nur nebenbei: Peltierelemente können nur eine bestimmte Spannung und
einen bestimmten Strom ab, was nicht weiter schlimm wäre, würde sich
nicht je nach Temperaturdifferenz (und -Vorzeichen relativ zum
Vorzeichen der Spannung) der Innenwiderstand ändern. Du kannst also
nicht davon ausgehen, daß bei einer bestimmten Spannung nur ein
bestimmter Strom fließt, konkret: Schaltest Du im Zustand "heiß" auf
"Kühlen" oder umgekehrt, zieht das Teil erstmal so richtig Strom und
geht evtl kaputt. Du solltest also beides begrenzen (am einfachsen,
indem Du die Endstufe aus einem Labornetzteil versorgst, an dem Du
max. Strom _und_ Spannung einstellen kannst).

Achja: Als "Endstufe" fürs Peltier kann ich ICs wie TDA2050 oder
ähnliche aus der Reihe empfehlen. Getakteten Betrieb (PWM) mögen
Peltiers nicht so und quittieren ihn mit einem schlechteren
Wirkungsgrad.

Gruß,
Michael.

 

[Michael Eggert]

"MaWin" <me@private.net> wrote:

Hi!

Ihr wuerdet euch das Leben leicher machen, wenn ihr einen linearen
Sensor verwenden wuerdet (Bandgap-Halbleitersensor wie LM334/335)

334 ist Konstantstromquelle, 335 Temperatursensor.

Soweit die Wahl besteht, würde ich sowas auf jeden Fall auch einem
Thermistor vorziehen. Vorspannung dran und es kommt ein Strom raus,
linear zur Temperatur -> auf Widerstand geben und puffern, oder gleich
auf OP als invertierenden Strom-Spannungs-Wandler, kommt halt drauf an
ob negative Vorspannung möglich ist.

Und wenns ein wenig genauer (aber auch deutlich teurer) sein darf:
AD590, funktioniert genauso.

Gruß,
Michael.

 

[MaWin]

"Michael Eggert" <m.eggert.nul@web.de> schrieb im Newsbeitrag
news:1siap0pn6sv6f3lbr4gtrdk2m62767sbqd@4ax.com...

334 ist Konstantstromquelle, 335 Temperatursensor.

334 ist nur eine Konstantstromquelle, wenn die Temperatur konstant
ist, ansonsten ist er ein wunderbar linearer Temperatursensor
schau mal ins Datenblatt.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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[Rafael Deliano]

Kann ein Opamp eigentlich genau 0V ausspucken ?
Der bipolarer LM324 kommt nahe hin, ein TLC274

ist ca. ein LM324 in CMOS und kommt noch näher
gegen GND. Beide gehen aber bei 5V Versorgung
am Ausgang nur bis 4V.

0 bis 5V an dem Eingang des C-Control Boards.
Es empfiehlt sich, wie schon gesagt, ein OP mit

rail-to-rail Ausgang.
Ein Oldtimer wäre CA3160 von Intersil, gibts
auch bei Reichelt.

MfG JRD

 

[Marcel Schmidt]

Wie heißt das Teil?

Meine Name ist Hase...ich habe keine Ahnung. Ich habe es auch noch nicht
live gesehen und vermute dass wir es als BlackBox betrachten sollen, da wir
im Rahmen des WPs auch Messwerte aufnehmen sollen. Bei Reichelt habe ich
auch schon versucht passende Bauteile zu finden und bin schon auf 2,3 Sachen
gestoßen die passen könnten. Es ist auch erstmal nicht von großer Bedeutung,
da wir erstmal eine Vorpräsentation machen sollen in der dann präsentiert
wird, wie es funktionieren _könnte_. Deswegen habe ich auch nach einem
ersten Ansatz gefragt, den du/Sie (?) mir ja gegeben hast, wofür ich
unendlich dankbar bin .

Grüße

Marcel

 

[MaWin]

"Marcel Schmidt" <smiddy@gmx.net> schrieb im Newsbeitrag
news:cn4ta0$4p0$00$1@news.t-online.com...

Wie heißt das Teil?

Meine Name ist Hase...ich habe keine Ahnung.

Das wird ein Platin RTD sein,
eine LMC6484 OpAmp-Schaltung mit Linearisierung steht in der
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
unter "Platinwiderstandssensoren".
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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[Marcel Schmidt]

Achja: Als "Endstufe" fürs Peltier kann ich ICs wie TDA2050 oder
ähnliche aus der Reihe empfehlen. Getakteten Betrieb (PWM) mögen
Peltiers nicht so und quittieren ihn mit einem schlechteren
Wirkungsgrad.

Die "Endstufe" gibt es bereits und ist ebenfalls fest vorgegeben.

 

[Marcel Schmidt]

Beide OPAMPs in die Liste aufgenommen und die Datenblätter sind auf dem Weg
zur Festplatte

Danke!

MfG

Marcel
"Rafael Deliano" <Rafael_Deliano@t-online.de> schrieb im Newsbeitrag
news:4195B3C3.A68DC352@t-online.de...

Kann ein Opamp eigentlich genau 0V ausspucken ?
Der bipolarer LM324 kommt nahe hin, ein TLC274
ist ca. ein LM324 in CMOS und kommt noch näher
gegen GND. Beide gehen aber bei 5V Versorgung
am Ausgang nur bis 4V.

0 bis 5V an dem Eingang des C-Control Boards.
Es empfiehlt sich, wie schon gesagt, ein OP mit
rail-to-rail Ausgang.
Ein Oldtimer wäre CA3160 von Intersil, gibts
auch bei Reichelt.

MfG JRD

 

[Marcel Schmidt]

Wow, ich das erste was ich gemacht habe als ich diese Newsgroup betreten
habe, war die FAQ lesen...und anscheinend war die Antwort näher als ich
dachte!
(Das ASCII Schalttbild steht übrigens in der Textversion in <pre> Tags)

Grüße Marcel

"MaWin" &lt;me@private.net&gt; schrieb im Newsbeitrag
news:2vmc08F2nben9U1@uni-berlin.de...

"Marcel Schmidt" &lt;smiddy@gmx.net&gt; schrieb im Newsbeitrag
news:cn4ta0$4p0$00$1@news.t-online.com...
Wie heißt das Teil?

Meine Name ist Hase...ich habe keine Ahnung.

Das wird ein Platin RTD sein,
eine LMC6484 OpAmp-Schaltung mit Linearisierung steht in der
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
unter "Platinwiderstandssensoren".
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Marcel Schmidt]

Ihr wuerdet euch das Leben leicher machen, wenn ihr einen linearen
Sensor verwenden wuerdet (Bandgap-Halbleitersensor wie LM334/335)
oder unlineare Eingangswerte akzeptieren koenntet (also die
Temperatur je nach A/D-Wandlerwert MESSEN und in deiner Tabelle
eintragen).

Mag sein, aber der Sensor ist unabänderlich vorgegeben. Ich musste im ersten
Jahr ein geregeltes Netzteil mit Strombegrenzung bauen. Dort war die
Vorgabe, nur diskrete Bauteile zu benutzen. Im Endeffekt wurde die Aufgabe
dadurch schwerer, aber der Lerneffekt um so höher.
Ob wir die Werte messen und eintragen wird sich erst im weiteren Verlauf des
Studienjahres aufklären lassen, da wir noch keinen "Labortermin" hatten, in
dem wir praktisch was testen konnten. Ich bin nämlich mehr der praktische
Mensch, der erstmal mit etwas neuem spielen und ausprobieren muss. Dann
fallen mir auch Ideen ein, wie man ein Problem lösen ode rumindestens
angehen kann. Aber bei C-Control stehe ich momentan wie der Ochs vom Berg
und muss mich erstmal in die Geschichte reinlesen. Genauso ist es bei
OPAMPs, da fange ich gerade erstmal an mich richtig damit zu beschäftigen.

Also muss deine 'Verstaerkerschaltung' die Kennline
linearisieren. Das macht die Sache nicht einfacher.

Bei der Vorstellung des Projekts wurde eine Abschlussarbeit wurde eine
Schaltung kurz gezeigt, in der genau das vorkam, was Michael Eggert als
erstes geantowrtet hat. Also eine Linealisierung mit Widerständen. Wir
werden uns erstmal darauf konzentrieren.

0V = 15°und 5V = 40°C. Kann ein Opamp eigentlich genau 0V ausspucken ?
Ja. Nennt man Rail-To-Rail (Ausgang)...[..]

Ich werde diesen Vorschlag mal studieren und schauen wie das ganze
funktioniert. Danke vielmals für diesen Hinweis.

Ich schlag mal den LMC6484 vor.

Datenblatt habe ich mir besorgt (National Semiconductor)

 

[Michael Eggert]

"Marcel Schmidt" &lt;smiddy@gmx.net&gt; wrote:

Hi!

[Temperatursensor]

Meine Name ist Hase...ich habe keine Ahnung. Ich habe es auch noch nicht
live gesehen und vermute dass wir es als BlackBox betrachten sollen, da wir
im Rahmen des WPs auch Messwerte aufnehmen sollen.

Okay. Was Du in jedem Fall _vorher_ rausfinden/erfragen solltest ist,
ob es sich um einen Thermistor (temperaturabhängiger Widerstand) oder
Halbleiter (temperaturabhängige, spannungsunabhängige Stromquelle)
oder sonstwas handelt, denn das erfordert unterschiedliche Schaltungen
und Messmethoden.

Nehmen wir mal an, es wäre ein Thermistor, dann kannst Du Deine
Blackbox mit nem Multimeter am Thermistor und nem Digitalthermometer
am Metall in den Backofen werfen und erstmal den Widerstand in
Abhängigkeit der Temperatur ausmessen. Hast Du keinen Thermistor
sondern LM335/AD590/..., wirst Du mit ner Widerstandsmessung nur Mist
messen. Darum solltest Du diese Information schon vorher haben.

Es ist auch erstmal nicht von großer Bedeutung,
da wir erstmal eine Vorpräsentation machen sollen in der dann präsentiert
wird, wie es funktionieren _könnte_.

Dann wärs wohl praktisch, wenn Du für die verschiedenen Sensortypen
mögliche Beschaltungen sammelst, damit wärst Du dann auf der sicheren
Seite.

Deswegen habe ich auch nach einem
ersten Ansatz gefragt, den du/Sie (?) mir ja gegeben hast, wofür ich
unendlich dankbar bin .

"Du" natürlich. Und bitteschön!

Die "Endstufe" gibt es bereits und ist ebenfalls fest vorgegeben.

Das ist schonmal praktisch, eine Sorge weniger.

Gruß,
Michael.

 

[Martin]

Am Sat, 13 Nov 2004 01:03:14 +0100 schrieb MaWin &lt;me@private.net&gt;:

"Michael Eggert" &lt;m.eggert.nul@web.de&gt; schrieb im Newsbeitrag
news:1siap0pn6sv6f3lbr4gtrdk2m62767sbqd@4ax.com...

334 ist Konstantstromquelle, 335 Temperatursensor.


334 ist nur eine Konstantstromquelle, wenn die Temperatur konstant
ist, ansonsten ist er ein wunderbar linearer Temperatursensor
schau mal ins Datenblatt.
Ich frag mich bei dem Ding eh, was die entwickeln wollten Aber

praktisch ist es.


--
Martin