Messverstärker für Temperatursensoren

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Autor
Messverstärker für Temperatursensoren

    







BID = 833539

Abrax

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Beiträge: 48
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Hallo Helfer der Elektronikunbegabten,

ich habe ein kleines Problem mit Messverstärkern, grundsätzlich brauche ich einen Verstärker,
der mir möglichst günstig das Messsignal meines Thermosensors LM335 auf den für mich messbaren Bereich (0..10V) für meine Steuerung bringt.

Meine Versorgungsspannung liegt bei 24V +-1%
Die Genauigkeit ist zwar schon interessant, aber dem Preis deutlich unterzuordnen, da das ganze Projekt eher Spaßfaktor hat.

Das Datenblatt des Sensors ist bei Conrad zu finden:
Datenblatt

Wichtig zu erwähnen ist, dass ich ein absoluter Neuling im Elektronikbereich bin.
Ich weiß zwar, wie ein Lötkolben bedient wird, und kann Schaltungen löten,
aber selbstständig Schaltpläne entwickeln leider nicht.

Wenn möglich und sinnvoll sollte die Schaltung 3 Sensoren parallel verarbeiten können, sonst halt für jeden Sensor eine eigene.


Vielen Dank im Voraus

Abrax

BID = 833557

Offroad GTI

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Beiträge: 12669
Wohnort: Cottbus

 

  


Zitat :
meines Thermosensors LM335 auf den für mich messbaren Bereich (0..10V) für meine Steuerung bringt.
Wichtig wäre noch zu wissen, in welchem Temperaturbereich du messen willst.
Je kleiner dieser Bereich ist, desto größer die Auflösung.


Zitat :
Wenn möglich und sinnvoll sollte die Schaltung 3 Sensoren parallel verarbeiten können, sonst halt für jeden Sensor eine eigene.
Also drei Sensoren und drei Ausgänge?


Zitat :
Ich weiß zwar, wie ein Lötkolben bedient wird, und kann Schaltungen löten,
aber selbstständig Schaltpläne entwickeln leider nicht.
Hast du dir das Datenblatt auch mal angesehen? Da sind gefühlte 100 Schaltungsvarinaten drin.
Für dich passend wäre diese: Centigrade Thermometer (Seite 6)



_________________
Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

BID = 833574

Abrax

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Beiträge: 48
Wohnort: Bremerhaven

Temperaturbereich liegt zwischen 15°C und 30°C.

3 Sensoren 3 Ausgänge ist so auch korrekt.

Was die Schaltung angeht, ist sie leider nicht an meine Spannung angepasst und aufgrund meiner schlichten Unwissenheit konnte ich weder die Widerstände für meine Spannung und meinen Messbereich umrechnen noch den entsprechenden Messverstärker bei Conrad finden.

BID = 833590

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
noch den entsprechenden Messverstärker bei Conrad finden
Falls der überhaupt einen hat.
Eigentlich sollten die Conrad Leute diese Frage beantworten können.
Hast du dort schon gefragt?

BID = 833599

Offroad GTI

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Beiträge: 12669
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Zitat :
3 Sensoren 3 Ausgänge ist so auch korrekt.
Dann brauchst du im Großen und Ganzen schon drei einzelne Schaltungen. Lediglich die Spannungsversorgung kann man für alle Schaltungen verwenden.

Noch eine Frage zu deinen Messeingängen: Sind diese Potentialfrei?


Offtopic :

Zitat :
Eigentlich sollten die Conrad Leute diese Frage beantworten können.



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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

BID = 833608

Abrax

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Beiträge: 48
Wohnort: Bremerhaven

Zuerst nein, Conrad habe ich noch nicht gefragt, bisher habe ich mit Kundenservice generell kaum positive erfahrungen gemacht, speziell was Elektronik und Computer angeht. Und bevor ich keine genaueren Spezifikationen für den benötigten Verstärker habe, bringt das glaub ich auch nicht viel.

Zu den Messeingängen:
Die Messeingänge sind potentialfrei, ABER insgesamt hat der von mir verwendete Baustein 4 Eingänge, alle vom Messbereich her zwischen -10 und + 10 V mit Überspannungsschutz, sollte aber nicht genutzt werden. Wichtig ist noch, dass die Massen der 4 Eingänge eine maximale Potentialdifferenz von +-1 V haben dürfen.
Ein Eingang wird bereits von einem Sensor verwendet, der als Masse die Masse des 24V Netzgerätes nimmt.

Wer es ganz genau wissen möchte (vll irre ich ja auch), der kann das Handbuch meiner Steuerung (Simatic S5) mit Spezifikationen der Bausteine finden unter:
Handbuch
Der verwendete Baustein findet sich auf Seite 394.
Baugruppe: 6ES5 464-8MC11

BID = 833615

Offroad GTI

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Beiträge: 12669
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Anbei ein Schaltungsvorschlag.
Den Messbereich habe ich ein wenig angepasst, damit noch etwas Marge bleibt.
Zudem reicht die Ausgangsspannung nicht von Null bis 10V, sondern von 1V bis 10V. Der Grund dafür ist, dass nur eine unipolare Versorgungsspannung vorhanden ist, und normale OPV damit nicht mehr an Null Volt heranregeln können.

Auf einen unterlagerten Spannungsregler für die LM335 und die Referenzspannungsteiler habe ich verzichtet, da deine Betriebsspannung nur um max ±1% schwankt.

Dieses Problem könnte zwar mit einer virtuellen Masse, Rail-to-Rail OPVs, oder einem Spannungsinverter umgangen werden, nur macht es das Unterfangen nur unnötig kompliziert.


Zitat :
Wichtig ist noch, dass die Massen der 4 Eingänge eine maximale Potentialdifferenz von +-1 V haben dürfen.
Von Massen steht da nichts, sondern:

Zitat :
Zulässige Potentialdifferenz
- Eingänge
gegeneinander max. ±1 V

Diese Angabe verstehe ich jedoch auch nicht so recht.




Hochgeladene Datei ist grösser als 300 KB . Deswegen nicht hochgeladen


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BID = 833624

Abrax

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Beiträge: 48
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Genau deshalb hab ich das noch dazugeschrieben,
diese Angabe hab ich auch nicht verstanden,
daher hab ich mich diesbezüglich im Forum für SPS-Programmierung umgehört.

Von dort hab ich die Information mit den Massen erhalten.

Leider wurde der Schaltplan nicht hochgeladen, sonst vll. bei einem Hoster hochladen oder als zip.

BID = 833634

Offroad GTI

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Zitat :
sonst vll. bei einem Hoster hochladen oder als zip.
Oder als PNG - und nicht als Bitmap



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BID = 833637

Abrax

Neu hier



Beiträge: 48
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Erstmal vielen vielen Dank ,
sowas habe ich gesucht,
das einzige, was mich noch etwas stört ist der Preisfaktor.

Sofern ich richtig sehe kostet jeder LT1001 ca 7€.
Bei 3 Stk pro Schaltung und 3 Schaltungen sind das 63€ .

Die Widerstandswerte sind etwas seltsam, sollte jedoch mit potis relativ günstig machbar sein.

Außerdem ist sofern ich richtig sehe der Sensor unkalibriert verbaut,
inwiefern ist das Ergebnis, dass die Schaltung liefert denn noch genau?

An welcher Stelle muss die Schaltung dem Sensor angepasst werden?

BID = 833638

Offroad GTI

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Zitat :
Erstmal vielen vielen Dank
Gerne.


Zitat :
Sofern ich richtig sehe kostet jeder LT1001 ca 7€.
Achso, das waren nur die ersten, die bei LTSpice auftauchen. Es können natürlich auch ganz einfache LM324 (vier OPV pro Chip und <1€) verwendet werden.


Zitat :
Die Widerstandswerte sind etwas seltsam
Tja, so ist das eben, wenn die richtige Spannung herauskommen soll


Zitat :
sollte jedoch mit potis relativ günstig machbar sein.
So war es gedacht.
Um eine gute Einstellbarkeit zu erreichen, bietet es sich an, eine Reihenschlatung aus Festwiderstand und Potentiometer zu verwenden.
Also bei 29,64k bspw. einen 27k Festwiderstand und ein 5k Poti.


Zitat :
Außerdem ist sofern ich richtig sehe der Sensor unkalibriert verbaut,
Das stimmt. Habe der Einfachheit halber ein normales Diodensymbol verwendet. Das Abgelichpoti müsste noch dazu kommen.


Zitat :
An welcher Stelle muss die Schaltung dem Sensor angepasst werden?
Am Referenzspannungsteiler. Und am Sensor selber.



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BID = 833670

Abrax

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Das hat mir schon sehr geholfen, bei dem geringen Kostenpunkt würde ich das Thema aber gern vertiefen und auch eine modifizierte Schaltung für den letzten Sensor (Entfernungsmesser) im Bunde einsetzen, der an dem Messbaustein angeschlossen ist.

Der Sensor ist dieser hier:
http://www.produktinfo.conrad.com/d.....F.pdf

Momentan bin ich noch etwas unsicher, was meinen Aufbau diesbezüglich angeht.
Die 24 V werden für den Sensor über einen DC/DC Printwandler auf 5 V gebracht.

Printwandler:
http://www.produktinfo.conrad.com/d.....S.pdf

Da schließe ich direkt den Sensor an und den Ausgang des Sensors wollte ich dann mit der Masse des 24V Netzteils an den Messeingang klemmen, sofern mir da nicht schon ein Fehler unterlaufen ist.

Das Signal würde ich gern, wie das der Temperatursensoren, verstärken.

Mein Zweites Problem ist die Auswahl des OPVs, die quad-Verstärker hab ich zwar bei conrad gefunden, nur gibt es da auch wieder dutzende in verschiedenen Ausführungen und welcher da überhaupt infrage kommt, kann ich leider nicht sagen.
Vom Preis her auf jeden Fall gut, solange pro Verstärker nicht mehr als 2€ (Quadverstärker dementsprechend bis zu 8€) draufgehen.

Vielen Dank an alle beteiligten Helfer.

Grüße

Abrax

BID = 833678

Offroad GTI

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Zitat :
Die 24 V werden für den Sensor über einen DC/DC Printwandler auf 5 V gebracht.
Einen DC/DC-Wandler brauchst du nicht. Denn der isoliert die Ausgangsspannung von der Eingangsspannung, wodurch der Massebezug verloren geht und zudem sind die Teile recht teuer. Nimm also einfach einen 7805.


Zitat :
Das Signal würde ich gern, wie das der Temperatursensoren, verstärken.
Dies ist fast nicht nötig, weil der Sensor schon eine brauchbare Ausgangsspannung liefert. Diese aber bspw. um den Fakter 3 zu verstärken, ist kein Problem. Dafür braucht es nur einen nichtinvertierenden Verstärker.


Zitat :
Mein Zweites Problem ist die Auswahl des OPVs, die quad-Verstärker hab ich zwar bei conrad gefunden, nur gibt es da auch wieder dutzende in verschiedenen Ausführungen und welcher da überhaupt infrage kommt, kann ich leider nicht sagen.
Die SO14 Typen (also SMD Gehäuse) kannst du ja schon mal ausklammern. Und dann ist es eigentlich egal. Die verschiedenen Typen bezeihen sich dann auf irgendwelche Betriebstemperatur-Bereiche, welche für einfache Anwendungen aber so gut wie keine Rolle spielen.


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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

BID = 833683

Abrax

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Beiträge: 48
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Zitat :
Nimm also einfach einen 7805.


Also einen Festspannungsregler positiv, so mich google nicht enttäuscht hat.
Da muss ich aber für Kühlung (Kühlkörper) sorgen, oder?



Zitat :
Dafür braucht es nur einen nichtinvertierenden Verstärker.



BID = 833704

Offroad GTI

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Beiträge: 12669
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Zitat :
Also einen Festspannungsregler positiv, so mich google nicht enttäuscht hat.
Nein, Google hat dich nicht getäuscht


Zitat :
Da muss ich aber für Kühlung (Kühlkörper) sorgen, oder?
Nicht zwingend.
Der Spannungsregler im TO220 Gehäuse bspw. verträgt ohne Kühlung ca. 1W Verlustleistung. Laut Datenblatt nimmt der Sensor maximal 22mA auf. Die Verlustleistung beträgt damit: PV=(24V-5V)22mA=418mW
Es bleibt also noch ein wenig Luft nach oben, schaden kann ein kleiner Kühlkörper (Rth≈25KW-1) allerdings auch nicht. Dann bist du auf der sicheren Seite.


Zitat :

Zitat :
Dafür braucht es nur einen nichtinvertierenden Verstärker


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