Operationsverstärker als Komparator

[Johannes Bauer]

Hallo Gruppe,

ich habe hier im Moment ein wohl ziemlich triviales Problem, aber ich
krieg's einfach nicht hin. Der Aufbau sieht wie folgt aus: ich will
einen BLDC-Motor als Poti mißbrauchen. Dazu muss ich zunächst das Signal
aufbereiten, bevor ich es dem uC füttere. Als Aufbereitungsschaltung hab
ich mir folgendes gedacht (Vcc=5V), OpAmp ist ein LM324:

Vcc
Vcc BLDC(1) |
| | R
| | R 10k
R | R
R 100k | 10k | 10k
R | GND---RRR--+---RRR---+
| | | |
| | |\ | |\ |
P 10k +--|+\------+ +-|+\-----+---- uC
O----------------|-/ +---|-/
T U(Ref) |/ |/
|
+----- BLDC(Common)
|
---
GND

Also zwei Stufen: die Erste ein Komparator mit am Poti einstellbarem
Schwellwert, die Zweite ein Schmitt-Trigger.

Jetzt habe ich aber schon mit der ersten Stufe ein Problem: Der Ausgang
geht nur auf HIGH, wenn ich sehr stark am BLDC-Motor drehe, also eine
hohe Spannung induziert wird (ca. 500mV). Wenn man ihn langsam dreht
(ca. 100-200mV) schaltet der OpAmp nicht auf HIGH. Jetzt habe ich zuerst
den 100k-Widerstand auf 390k erhöht, damit ich noch tiefer runter komme
mit meiner Vergleichsspannung U(Ref). Hat aber nichts gebracht. Und
selbst als ich U(Ref) auf GND gelegt habe, ging's nicht - sehr
merkwürdig. Kann der LM324 möglicherweise nicht so weit in Richtung GND
"runter"? Ist es unklug, die Common-Wicklung des BLDC auf GND zu legen,
sollte ich die lieber so auf Vcc/2 oder so legen? ODer habe ich
irgendwas anderes übersehen? Ich tappe momentan voll im Dunkeln.

Und zu dem Schmitt-Trigger: wird der so funktionieren? OpAmps sind für
mich immernoch sehr mysteriös, ich krieg's echt teilweise mit der
Dimensionierung der umliegenden Bauteile gar nicht hin.

Naja ich hoffe, jemand kann mir einen guten Tipp geben.

Vielen Dank schonmal,
Gruß,
Johannes

 

[MaWin]

"Johannes Bauer" <dfnsonfsduifb@gmx.de> schrieb im Newsbeitrag
news:jf4gs2xfjq.ln2@snifftop.sniffdomain...

Jetzt habe ich aber schon mit der ersten Stufe ein Problem: Der Ausgang
geht nur auf HIGH, wenn ich sehr stark am BLDC-Motor drehe, also eine
hohe Spannung induziert wird (ca. 500mV). Wenn man ihn langsam dreht
(ca. 100-200mV) schaltet der OpAmp nicht auf HIGH. Jetzt habe ich zuerst
den 100k-Widerstand auf 390k erhöht, damit ich noch tiefer runter komme
mit meiner Vergleichsspannung U(Ref). Hat aber nichts gebracht. Und
selbst als ich U(Ref) auf GND gelegt habe, ging's nicht - sehr
merkwürdig. Kann der LM324 möglicherweise nicht so weit in Richtung GND
"runter"? Ist es unklug, die Common-Wicklung des BLDC auf GND zu legen,
sollte ich die lieber so auf Vcc/2 oder so legen? ODer habe ich
irgendwas anderes übersehen? Ich tappe momentan voll im Dunkeln.

Und zu dem Schmitt-Trigger: wird der so funktionieren? OpAmps sind für
mich immernoch sehr mysteriös, ich krieg's echt teilweise mit der
Dimensionierung der umliegenden Bauteile gar nicht hin.

Angenommen BLDC(1) ist der Spannungsabfall an einem Shunt nach
BLDC(Common). OP2 ist voellig sinnlos, mach die Schmitt-Trigger
Funktion gleich in den ersten rein.
Ein LM324 ist mit 100k und mehr Eingangswiderstand ueberfordert,
versuch mal 10k, aber das verschiebt nur die Schaltschwelle
(um Offseteingangsstromeffekte).
Der LM324 kommt schon auf GND herunter (aber nicht an V+ heran),
aber er ist langsam, vor allem als Komparator. Wie waere es mit
einem echten Komparator, oder nicht dem allerbilligsten OpAmp,
den es gibt ? Der Offset von deinem wird naemlich keine 0.5V
betragen.

Ich halte allerdings den Aufbau (Platinenlayout, Stoerungen)
bei BLDC-Auswertung fuer das Hauptproblem.
--
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.

 

[Johannes Bauer]

MaWin wrote:

Angenommen BLDC(1) ist der Spannungsabfall an einem Shunt nach
BLDC(Common). OP2 ist voellig sinnlos, mach die Schmitt-Trigger
Funktion gleich in den ersten rein.

Ah, stimmt, daran hatte ich gar nicht gedacht.

Ein LM324 ist mit 100k und mehr Eingangswiderstand ueberfordert,
versuch mal 10k, aber das verschiebt nur die Schaltschwelle
(um Offseteingangsstromeffekte).
Der LM324 kommt schon auf GND herunter (aber nicht an V+ heran),
aber er ist langsam, vor allem als Komparator.

Ich habe mal eben mit dem Oszi gemessen, wie schnell der Ausgang des
BLDC wird, wenn ich "ganz schnell" drehe: höchstens 50Hz. Das Signal ist
also wirklich wirklich langsam, ist da die Langsamkeit des 324 trotzdem
ein Problem?

Wie waere es mit
einem echten Komparator, oder nicht dem allerbilligsten OpAmp,
den es gibt ? Der Offset von deinem wird naemlich keine 0.5V
betragen.

Also soll ich auf OpAmps achten, die eine möglichst geringe Input
Offset-Spannung haben? Das Datenblatt des LM324 gibt da 2mV an (als
Feature), also verstehe ich bestimmt irgendwas falsch. Kannst du nochmal
vielleicht schreiben was genau du meinst? Die FAQ nennt so viele OpAmps
für die verschiedensten Einsatzgebiete, ich weiß gar nicht welchen ich
nehmen soll, hast du eine Empfehlung?

Ich hab in der Bastelkiste noch ein Paar 741er rumfliegen, die hab ich
aber genau nicht genommen, weil du mal irgendwann hier geschrieben
hattest, dass du nicht verstehen kannst, warum sich die Leute immer noch
diesen OpAmp antun. Gibts eine Empfehlung für einen preisgünstigen,
beziehbaren OpAmp, der besser als der 324 ist?

Ich halte allerdings den Aufbau (Platinenlayout, Stoerungen)
bei BLDC-Auswertung fuer das Hauptproblem.

Wenn ich nur schon so weit wäre...

Vielen Dank für deine Tipps,
Gruß,
Johannes

 

[MaWin]

"Johannes Bauer" <dfnsonfsduifb@gmx.de> schrieb im Newsbeitrag
news:2h9hs2x2pr.ln2@snifftop.sniffdomain...

Das Datenblatt des LM324 gibt da 2mV an (als
Feature), also verstehe ich bestimmt irgendwas falsch. Kannst du nochmal
vielleicht schreiben was genau du meinst?

Nein, ich sage das selbst der grosse Offset den LM324 deinen Fehler
von 0.5V nicht erklaeren kann, und selbst der hohe Widerstand von 100k
im Referenzspannungsteiler mit dem Eingangsoffset als Folge des
Eingangsstrom des OpAmps nicht als Erklaerung ausreicht.

Ich hab in der Bastelkiste noch ein Paar 741er rumfliegen

Aua. Tonne auf, 741 rein, Tonne zu.

Gibts eine Empfehlung für einen preisgünstigen, beziehbaren OpAmp,
der besser als der 324 ist?

TLC274, aber letztlich je nach Anforderungen. Man darf sich halt nicht

von Angaben wie 'GBW 1MHz' taeuschen lassen, solche OpAmps sind nicht
mal fuer Audio zu gebrauchen, aber fuer 50Hz schon

Ich habe mal eben mit dem Oszi gemessen, wie schnell der Ausgang des
BLDC wird, wenn ich "ganz schnell" drehe: höchstens 50Hz. Das Signal ist
also wirklich wirklich langsam

Dich interessieren also keine Stromspitzen die per PWM oder so
an den Motor angelegt werden. Dann wird auch den LM324 reichen.

Bau mal den Schmitt-Trigger mit 10mV in die BLCD Zugangsleitung ein,
also ein Widerstand 1k in die Leitung, und den + Eingang per 470k
an den Ausgang des OpAmp zur Mitkopplung und lass den zweiten OpAmp
weg.
--
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.

 

[Johannes Bauer]

MaWin wrote:

Ich hab in der Bastelkiste noch ein Paar 741er rumfliegen

Aua. Tonne auf, 741 rein, Tonne zu.

Soeben geschehen. Schweren Herzens. Sehr schweren Herzens, ich werf so
ungern Elektronikzeug weg.

Gibts eine Empfehlung für einen preisgünstigen, beziehbaren OpAmp,
der besser als der 324 ist?

TLC274, aber letztlich je nach Anforderungen. Man darf sich halt nicht
von Angaben wie 'GBW 1MHz' taeuschen lassen, solche OpAmps sind nicht
mal fuer Audio zu gebrauchen, aber fuer 50Hz schon

Bestellt.

Dich interessieren also keine Stromspitzen die per PWM oder so
an den Motor angelegt werden. Dann wird auch den LM324 reichen.

Bau mal den Schmitt-Trigger mit 10mV in die BLCD Zugangsleitung ein,
also ein Widerstand 1k in die Leitung, und den + Eingang per 470k
an den Ausgang des OpAmp zur Mitkopplung und lass den zweiten OpAmp
weg.

Hab ich gemacht und es tut tatsächlich! Vielen Dank, jetzt gehts. Und
die Software funktioniert auch schon, sogar sehr zuverlässig. Hurra

Gruß,
Johannes