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Schaltung für Temeratursensor mit Op-Amp
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BID = 1016475
FS8001
Gerade angekommen
Beiträge: 6
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Hallo!
Mein Problem: ich habe gute Ideen aber null Ahnung! Da kommt man leider nicht immer weit mit.
Folgendes möchte ich realisieren:
Temperatursensor Kty81-121 (1kOhm kalt) der seinen Widerstand um etwa 500Ohm erhöht, wenn man ihn auf 100°C erhitzt.
Mit diesem möchte ich eine temperaturabhängige Spannungsänderung im Bereich von ca 0,5-4,5V bei einer Systemspannung von 5V bewirken.
Ich dachte an einen OP-Amp oä. Habe auch schon ein wenig mit einem LM358 rumexperimentiert, hat aber alles nix gebracht.
Hintergrund: Der Temperatursensor soll eine USB-Interface-Karte mit einem AD-Wandler ansteuern. Dieser Wandler misst die eingehende Spannung und gibt mir softwareseits Werte zwischen 0 und 255 (0-5V) wieder, die ich dann mittels einer Lineargleichung umrechnen muss. Nebenbei: das ganze wird eine Steuerung für die Automatisierung des Maischeprozess beim Bierbrauen.
Wer hat eine Idee?
Gruß
Frank |
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BID = 1016498
perl
Ehrenmitglied
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Wohnort: Rheinbach
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Schalte den KTY mit einem 1000 Ohm Widerstand in Reihe und speise diese Anordnung mit 5V.
Es ist von Vorteil, wenn du den KTY (R) an GND legst, und den Festwiderstand an Plus.
Für die Spannung U, die du am Verbindungspunkt der beiden misst, gilt dann:
U/5 = R / (R +1000) oder nach U aufgelöst:
U= 5*R / (R+1000)
beachte, daß das keine lineare Abhängigkeit ist.
Wenn der KTY 1000 Ohm hat, beträgt die Spannung also 2,5V,
und wenn der Widerstand R des KTY 1500 Ohmn beträgt, sind es 3,0V.
Um aus dieser Differenz von 0,5V eine Spannungsdifferenz von 4V zu machen, müsstest du den OpAmp mit einer Verstärkung von 8 laufen lassen.
Bei einem nicht invertierenden Versdtärker gehört dazu ein Verhältnis der Gegenkopplungswiderstände von 1:7.
Nun brauchst du noch eine Nullpunktsverschiebung von 2,75V, die man am einfachsten mittels eines Spannungsteilers am invertierenden Eingang macht.
Die Widerstände dieses Spannungsteilers sind etwas komplizierter auszurechnen, denn wenn der Gegenkopplungswiderstand z.B. 70 kOhm beträgt, müssen sie zwei Bedingungen erfüllen:
1) Ihr Widerstandsverhältnis muß 2,75 : 2,25 betragen, damit sich die 2,75V ergeben, und
2) Der Wert ihrer Parallelschaltung muß 10k betragen, damit sich die Verstärkung von 8 einstellt.
Weil man dabei wahrscheinlich auf nicht handelsübliche Werte kommt, wird man in der Praxis z.B. ein 20k Trimmpoti nehmen, mit dem man die 2,75V einstellt und ein 100k Trimmpoti, mit dem man die Verstärkung auf 8 justiert.
Stabiler wird das, wenn man Festwiderstände verwendet, und diese mittels der Trimmer nur geringfügig, z.B. um +/- 10%, verändert um auf die korrekten Werte zu kommen.
Ddr LM358 kann bei einer Betriebsspannung von 5V aber keine Ausgangsspannung von 4,5V liefern!
Entweder nimmst du ein anderes IC mit einem Rail-to-Rail Ausgang, oder du fügst am Ausgang noch einen Pull-up-Widerstand von z.B. 1kOhm hinzu.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 27 Mär 2017 3:57 ] |
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BID = 1016510
FS8001
Gerade angekommen
Beiträge: 6
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Vielen Dank lieber perl! Du verdienst den Titel Ehrenmitglied zurecht!
Das nenn ich mal eine ausführliche Beschreibung. Das habe ja sogar ich verstanden.
Werde das gleich mal nachbauen und berichten.
Liebe Grüße
Frank
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BID = 1016511
FS8001
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Hallo!
Leider funktioniert das nicht so ganz. Irgendwie bekomme ich keine entsprechenden Spannungsveränderungen. Der Gegenkopplungswdst geht vom Ausgang zum nicht-invertierenden Eingang? So kenne ich es zumindest aus der Gitarren-Verzerrer-Elektronik.
Würde es helfen, wenn man anstatt 5V 12V zur Verfügung hätte? Wie müsste ich die Schaltung dann ändern, damit ich eine Spannungsbreite von 0-ca 5V bekomme?
Gruß
Frank
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BID = 1016518
Offroad GTI
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Zitat :
| | Der Gegenkopplungswdst geht vom Ausgang zum nicht-invertierenden Eingang? |
Nein, das ist dann eine Mittkopplung --> Komparator.
Zitat :
| | wenn man anstatt 5V 12V zur Verfügung hätte? |
Ja, dann erreicht der OPV "sicher" 5V. Allerdings kann er dann auch bis zu 12V am Ausgang anliegen haben...
_________________
Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.
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BID = 1016521
perl
Ehrenmitglied
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Zitat :
| | Würde es helfen, wenn man anstatt 5V 12V zur Verfügung hätte? |
Dann riskierst du den Eingang des ADC zu beschädigen.
Nimm lieber den 1k Pullup nach +5V.
Zitat :
| | Der Gegenkopplungswdst geht vom Ausgang zum nicht-invertierenden Eingang? |
Falsch! Dann bekommst du nur noch ein Rechtecksignal am Ausgang.
Du musst die 70k (oder 68k Normwert) vom Ausgang zum invertierenden Eingang legen, und dort auch den Spannungsteiler für die Nullpunktsverschiebung anschliessen.
Merke: Ein Opamp im linearen Betrieb sorgt dafür, dass die Spannungsdifferenz zwischen seinen beiden Einbgängen Null wird.
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BID = 1016545
FS8001
Gerade angekommen
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Danke für die Hilfe!
Ich hatte unwissenderweise beide Versionen (Gegen- und Mitkopplung) ausprobiert, ohne wirklichen Erfolg.
Es geht mir drum im Temperaturbereich zwischen ca 15°C und 100°C die die größtmögliche Spannungsveränderung (optimalerweise zwischen 0 und 5V) zu erzeugen. Laut Meßblatt des
Sensors liegt der Wdst. dabei zwischen 900 (15°C) und 1800Ohm (ca 105°C).
Liebe Grüße
Frank
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BID = 1016548
Offroad GTI
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Zitat :
| | ohne wirklichen Erfolg. |
Nur auf gut Glück an den Trimmern zu drehen, wird auch kaum zu Erfolg führen.
Hier mal eine Schaltung, wie du sie grundsätzlich einsetzen kannst:
Dies ist "nur" ein Differenzverstärker: https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htm
Zur Bestimmung der nötigen Parameter nehme man sich ein linares Gleichungssystem her.
U a=R 2/R 1(U e2-U e1)
R1 setzen wir einfach mal auf einen runden Wert: 10k
U a und U e2 können wir jetzt für beide gewünschten Fälle einsetzen.
Ich habe einfach mal angenommen (mit I Sensor=1mA --> 1mA*1kOhm=1V; 1mA*1,5kOhm=1,5V):
U e2=1V; U a=0,5V
U e2=1,5V; U a=4,5V
Die Lösung für dieses LGS lautet: R 2=80k ; U e1=15/16V
Noch zwei Anmerkungen zum Schaltplan.
LM334 ist eine einstellbare Konstantstromquelle, welche ich der Einfachheit halber als ideale KSQ dargestellt habe.
Die Spannung der Quelle V3 müsstest du aus einer Referenzspannungsquelle, einem Trimmpoti und einem nachfolgenden Impedanzwandler generieren.
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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 27 Mär 2017 21:54 ]
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BID = 1016550
der mit den kurzen Armen
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Ich frage mich warum du da nicht einen Arduiono nimmst und einen digitalen Temperatursensor.
Für deine Steuerung brauchst du eh noch mehr zb http://www.funduinoshop.com/Arduino-Kit-UNO1
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Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
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BID = 1016553
Kleinspannung
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Zitat :
FS8001 hat am 26 Mär 2017 20:47 geschrieben :
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Wer hat eine Idee?
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- 1 Atmega 88
- 1 DS18B20
- 2 Widerlinge
- 1 100nF
- 1 Stück Loch/Streifenraster
- paar Zeilen Programm
>>> fertig.
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Manche Männer bemühen sich lebenslang, das Wesen einer Frau zu verstehen. Andere befassen sich mit weniger schwierigen Dingen z.B. der Relativitätstheorie.
(Albert Einstein)
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BID = 1016572
FS8001
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Hallo
@Kleinspannung: Ich kann Lazarus programmieren. Damit wollte ich den kompletten Ablauf des Maische-Prozesses steuern. Das Programm steht auch schon. Alleine die Erfassung Temperatur funktioniert nicht.
@Offroad GTI: Ich verstehe das mit den verschiedenen Spannungsquellen nicht wirklich... Sorry, ich bin Arzt und kein Elektroniker... 
Und da ich nunmal schon alles angeschafft und programmiert hatte, wollte ich jetzt nicht auf einen Arduino umsatteln.
Ich habe auch schon nach Lösungen mit digitalen Temp-Sensoren gesucht, aber dabei besteht die Schwierigkeit, die Daten dann in das Programm zu bekommen.
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BID = 1016586
Tom-Driver
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BID = 1016605
Offroad GTI
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Zitat :
| | Ich verstehe das mit den verschiedenen Spannungsquellen nicht wirklich.. |
Zugegeben, der Schaltplan ist stellenweise etwas vereinfacht gezeichnet, eher im Sinne eines Blockschaltbildes.
Ein Ausführlicher Schaltplan wäre für einen Laien wohl noch unübersichtlicher.
Für den Anfang kannst du die Spannung ja auch ohne Verstärkung einlesen, nur um das Konzept zu bestätigen.
Dann könntest du als einfachen zweiten Schritt einen herkömmlichen nichtinvertierenden Verstärker mit v=3 aufbauen. Der macht dann aus den 500mV Spannungsdifferenz schon mal 1,5V.
Danach kannst du dich ja mit den Differenzverstärkern auseinander setzen, um das Signal auf den vollen Eingangsbereich des ADC zu verteilen.
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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.
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BID = 1016607
Offroad GTI
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Nur für den Fall, dass du perls Ausführungen nicht so recht folgen konntest. So ist es gemeint:
Der Abgleich von R5 erfolt mit offener Rückkopplungsschleife.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 28 Mär 2017 20:38 ]
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BID = 1016608
der mit den kurzen Armen
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http://www.pollin.de/shop/dt/NTU4OT.....lkD4Q
Fix und fertig für PT1000 und der dürfte für deine Aufgabe deutlich geeigneter sein.
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