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Verstärker mit abschnittsweise linearer Verstärkung und Stromwandler

Hallo,

ich brauch irgendetwas ;) das mir folgende Transferfunktion bringt:

Uin 0 bis 0,01v ->G=30 Uin 0,01v bis 0,1v ->G=8 Uin 0,1v bis 0,2v ->G=5

Ich kenne zwar AoE (dt. Ausgabe) s.291, aber die Schaltung mit Dioden geht ja nicht bei einer max. Ausgangsspannung von 1v. Die Schaltung mit Komperator+Schalter ginge natürlich, aber ist schon irgendwie wieder aufwändig. Gäbe hier 2 Komperatoren und 2 Schalter, nochmal 2 ICs mehr (393 und 4066). Wenns nich anders geht, ok.

Und gleich Problem #2:

Aufgabe: Strom (50Hz, Netzspannung) isoliert messen von 0 bis 10A.

Erste Überlegung:Stromwandler. Beispielsweise Coilcraft CS60-10L (weil ich paar davon hier hab).

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Jetzt sagt das Datenblatt nicht grad viel... Die Typical response allerdings schon, und zwar dass ich ein Problem hab. Wie soll man da bitte 0,5A mit irgendeiner Genauigkeit messen können bei

10A Vollbereich?

Wird wohl nix damit. Wie dann am besten?

Als präzise und linear bekannt sind mir momentan nur hallstabilisierte Stromsensoren, z.b. von LEM. Leider haben die die Angewohnheit Schweineteuer zu sein.

Shunt und Isoverstärker z.b. ISO102 von BB: Noch deutlich teurer als ein LT25S und braucht noch ne isolierte Stromversorgung.

Hier liegt noch ein alter LT100P rum.100A max. DC+AC.

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$File/LT%20100-S%20SP30%20E.pdf Etwas andere Bauform (Platinenmontage und kleineres Loch) aber sonst gleich. Die Anwendung verlangt btw. nach 3 Messtellen (davon zweimal 10A und einmal 2,5A), von denen aber immer nur eine aktiv (und die anderen Stromlos) ist. Würde sich also anbieten alle 3 Drähte durchzustecken, endet aber bei dem Problem 30 Windungen durchzubekommen durch ein 10mm-Loch bei gleichzeitig 230v-tauglicher Isolation.6 1,5mm²-H07V-Drähte passen maximal rein.

Bliebe wohl, die 10A-Drähte 1x durchzustecken und den 2,5A 4x. Vielleicht gehts mit dünnerem Draht auch 2 bzw. 8x. Vollbereichsausgang wäre dann nur 10mA, das ist aber noch handhabbar, gibt an 10Ohm 100mV, was dem RMS-DC-Wandler gut taugt. Der Offset des Wandlers ist aber nicht ganz verschwindend bei ca. 0,4mA und der Drift leider auch nicht ganz (hoffentlich im Bereich 10-35° erträglich). Das Modul ist btw. nicht vergossen und innendrin ist ein LM201.Könnte man evtl. durch einen driftärmeren OP wie OP07 o.ä. ersetzen um den Drift zu reduzieren?

Bessere Idee?

Gruß, Robert

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Robert Obermayer
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Wenn das Ding für Meßgerät sein soll:

  • entweder A/D-Wandler mit hoher Auflösung nehmen und damit Bereichsumschaltung vermeiden. Für 50Hz sind die bis 16 Bit inzwischen recht gängig.
  • oder "programmable gain amplifier" entweder als Spezial-IC kaufen oder mit Analogschaltern ( bzw. Reedrelais ) & OPs bauen. Der macht das aber nicht in Abschnitten sondern schaltet eben Verstärkung um. Dynamikkompressor / Logarithmierer billig/genau/temperaturstabil/ keinBauteilgrab analog ist wohl nicht möglich.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Dann wirds wohl auf die Komperator/Schalter-Version rauslaufen. Bauteile dürften auf TL082/LM393/CD4066 rauslaufen. Teuer ist an der ganzen Chose nur der RMS/DC-Converter (ausgelötet aus defektem DMM, ist ja nur Einzelstück auf Lochraster). Präzisionsansprüche halten sich in Grenzen, +-5% wären gut, +-10% gehen.

Gruß, Robert

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Robert Obermayer

Robert Obermayer :

Naja, damit hast du doch aber Mehrdeutigkeiten drin?

0,01V*30 ergeben 0,3V und 0,0375*8 ebenfalls 0,1V*8 sind 0,8V was auch bei 0,16V*5 der Fall ist. Oder übersehe ich da etwas in Deiner Beschreibung?

M.

--
Bitte auf mwnews2@pentax.boerde.de antworten.
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Matthias Weingart

AoE s.291 wäre evtl. hilfreich.

Schaltung wäre das (steht so 1:1 in AoE drin):

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Ich bräuchte eben die Schalter-Komperator-Geschichte zweimal.

Sollte so eigentlich funktionieren, aber mal sehen was Spice dazu sagt.

Gruß, Robert

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Robert Obermayer

"Robert Obermayer" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@individual.net...

Vergiss TrueRMS und Bereichsumschaltung, mach es so, wie es alle Leistungsmesser machen: Direkt, galvanisch verbunden A/D-Wandler, Ergebnis per Optokoppler digital transferieren, vielleicht ein ADE7763 von Analog, kostet 1.40 und liefert 0.5%

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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.
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MaWin

Wie wäre es denn mit einem simplen log-Amp.

Die Transferfunktion ist dann in etwa so gestaltet, dass sie leistet, auf was Du wirklich hinaus willst, und so, dass Mehrdeutigkeiten entfallen und sich der Fehler in Grenzen hält.

Ein Offset führt beim log z.B. zu einer klar definierten Skalierung (Multiplikation) des Grundmesswerts, bei Deiner Messbereichseinteilung hingegen zu Merkwürdigkeiten. Wenn schon Komparator, dann gehört dessen Status mit übermittel, und sei es durch einen großen Offset. Alles andere ist Murks.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10
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Oliver Bartels

Soll es eine "auto-range" Funktion werden die den Pegel am Eingang des RMS-ICs begrenzt ? Läuft auf den schon genannten PGA raus, aber der typisch als Ansteuerung noch einen Auf-/Abwärtszähler und 2 Komparatoren die dann eben wenn Pegel dauerhaft zu tief bzw. zu hoch ist den Zähler nachstellen. Diskreter Aufbau von sowas war in den 70er Jahren angemessen. DVM-Meter ICs aus den 80ern die vielleicht etwas integrierter sind könnte man eventuell bei Händlern für obsolete Teile noch auftreiben. Hat das Gerät einen Mikrocontroller ? Wenn nein warum nicht ? Es gibt heute Controller in DIL8 und damit nichtmal die Ausrede daß kein Platz auf der Leiterplatte ist .,.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Am Sun, 03 Sep 2006 21:44:10 +0200 schrieb Rafael Deliano :

Meine Begründung wäre da eher, daß man OPVs, Komperatoren und Zähler nicht programmieren muß, sie funktionieren, sobald man sie auf die Leiterplatte gelötet hat.

--
Martin
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Martin

Sieht so aus als ob es funktionieren würde, vorausgesetzt der Analogschalter hat einen Low-aktiven Eingang.

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Robert Obermayer

Hallo Robert,

Geht schon analog. Entweder unter Zuhilfenahme eines LM339 oder indem man drei Verstaerker nebeneinander setzt und per Stromsumme am Ausgang kombiniert. Der erste geht bei 0,01V in die Saettigung, der zweite bei

0.1V und der dritte gar nicht oder man laesst ihn bei 0,2V abkappen, wenn gewuenscht. Ein Vierfach-Opamp kostet ja nicht die Welt.

Meine waren immer selbst entworfen und dann (meist in Asien) "Custom" gefertigt. Die Dinger sind schon sehr linear im Gegensatz zu manchen kaeuflichen. Im Prinzip nur ein Ringkern, bei dem das stromfuehrende Kabel in der Mitte durchgeht und damit eine Windung darstellt. Die Sekundaerseite hat soviele Windungen, wie fuer die passende Ausgangsspannung bei x ohm Belastung gewuenscht. Und niemals, nimmer, den Abschlusswiderstand vergessen. Wenn der fehlt oder aufgeht, gibt es Ungemach.

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$File/LT%20100-S%20SP30%20E.pdf

Ich glaube, die beste hattest Du schon. Zum Einlesen empfehlen sich App Notes zum Thema "Ground Fault Current Interruptor", oft kurz GFCI genannt. In Deutsch, glaube ich, "FI".

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com
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Joerg

Und das es ein Einzelstück bleibt. Gefädelt auf Lochraster. Kommt von den Bauteilen wohl so hin: LF412, LM393, CD4066, ICL7106, rms/DC-IC (Ausbauteil).

Ist übrigens nichts autorangemäßiges sondern ein Versuch ein Analog/Digital-Einbauinstrument zu bauen bei dem die Skala sinnvoll aufgebaut ist (unterer Bereich gedehnt, oberer gestaucht).

Aber der Teil hat sich eh erledigt, die Schaltung scheint in Spice zu funktionieren.Muss mir nur noch mal die Mühe machen die Widerstandswerte sinnvoll zu berechnen.

Bleibt der Stromwandler, was sinnvolles ist mir bisher nicht eingefallen. Die Coilcraft-Teile sind ganz einfach unbrauchbar, die gemessene Kennlinie ist fast noch schlechter als das Datenblatt und Coilcraft tat gut daran den Bereich unter 1A nicht einzuzeichnen...Ist wohl nix zum Messen sondern eher als grobe Last vorhanden/nicht vorhanden-Anzeige vorgesehen.

Bleibt wohl nur der LEM-Wandler.

Gruß, Robert

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Robert Obermayer

Hallo Oliver,

Muss kein Murks sein. Wir haben oefter mit nacheinander saettigenden Verstaerkern gearbeitet, was so aehnlich wie eine Komparatorloesung funktioniert. In Dioden hinein, damit der "Poller" etwas sanfter wurde. Von einem wurden dann so um die 30000 Module im Jahr gebaut, konnte kein Murks sein :-)

Log-amps sind schoen und manchmal billiger (aber nicht immer). Doch nachdem ich mal gesehen habe, wie davon einer ueber Nacht abgekuendigt wurde, bin ich vorsichtig. Es sei denn, er ist um Wald- und Wiesenbauteile gestrickt. Dann ist das Gedoene zur Tempco Kompensation aber fast schon so aufwendig wie ein piece-wise linear Design.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com
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Joerg

Hallo Robert,

Diesen Spruch von Martin sollte man sich echt einrahmen. Super!

Billisch Blesch Kerne?

Oder Ringkern nehmen und selber wickeln :-)

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Gute Idee. Wäre ja einfacher als die Komperator-Schalter-Lösung und sollte genau genug sein. Und der vierte Verstärker dann als Stromquelle geschaltet um das Drehspul-Messwerk anzusteuern. Werds wohl so machen.

Das hatte ich bei meinen Versuchen in Richtung induktive Erwärmung schon mal gehabt, nur halt bei 100Khz und ohne jeden Präzisionsanspruch, hauptsächlich um einen Rückkopplungspfad für einen PLL zu bekommen (um das Ding genau auf Fres zu bekommen). Der Abschluss-R ist mir mal durchgebrannt wegen zu schwacher Dimensionierung und in Folge hats einiges auf der Platine zerlegt...

Die Coilcraftwandler sind leider wirklich nix, ich hab schon mit 50Ohm Abschluss wie im Datenblatt gemessen.

Also LT100 nehmen und falls zu stark driftend den LM201 ersetzen?

Gruß, Robert

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Robert Obermayer

Hallo Robert,

Oder die Stromsumme gleich ins Messwerk schicken und den vierten Opamp an jemand anders vermieten :-)

Ich hatte das den Ings bei einem Kunden immer eingeschaerft, aber dann legte jemand das Ding mit einem Jumper an. Morgens den Jumper kurz vergessen, ein gepfefferter Knall und gut $100 an HF Transistoren war verschieden.

Ist mir ein Raetsel, warum manches von diesem Zeug so unlinear ist. Doch mein Grossvater hatte mal gesagt, dass man es eben selbst bauen muss, wenn es nichts gescheites zu kaufen gibt.

LT100 kenne ich nicht und ist auch nicht in der LT Lieferliste. LM201, wow, hatte vergessen, dass es ihn noch gibt. Meist nehme ich LM324 fuer solche Geschichten. Oder den Vierfachkomparator LM339. Kommt darauf an, wie genau gemessen werden soll (Offset) und wie schnell Dein zu messendes Signal ist.

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Hab ich grad mal durchgerechnet und probiert, bräuchte ob der geringen Spannungen 3 präzise OPs statt einem. Kommt also im Endeffekt mit Komperator+Schalter billiger.

Funktioniert zumindest in Spice ganz gut.

LT100 ist ja auch der Stromwandler von LEM. Schönes Teil, Funktionsprinzip wie bei den sehr teuren DC+AC-Currentprobes beim Oszi... Kostet wohl auch einiges.

LM201,

BTW, was veranlasst Spice dazu DAS zu machen?

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Was hat das Programm gegen 1210k? Besonders kritisch ist der Wert ja nicht, 1100 und 1300k haben kaum sichtbaren Einfluss auf die Übertragungsfunktion. Warum baut es bei 1210k plötzlich totalen Bockmist? Da tut übrigens der zweite Schaltungsteil plötzlich äusserst merkwürdigste Sachen, aus dem Komperator kommt plötzlich Müll.

Ich vermute mal dass 1210k in der Realität funktionieren (kommt am nächsten hin an den "richtigen" Wert).

Gruß, Robert

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Robert Obermayer

Hallo Robert,

Oder den Offset mit dem vierten herausklemmen, in der Annahme, dass er bei allen vieren auf einem Die relativ aehnlich ist.

Ah, so. Digikey hat einige LEM Sensoren. Faengt so um die $15 an. Habe mal den HX 02-50 ansehen wollen: "Lotus Notes Exception - Document has been deleted". Hmm...

Der Karton Ringkerne hier im Labor ist mir lieber. Da ist es bei uns wie beim Mehl in der Kueche. Wenn es unter zwei Pfund geht, muss nachgekauft werden.

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Die Schaltungen sind nur teilweise drauf. Oft laeuft Spice bei Mathe Operationen an einen Poller. Ich muss haeufiger RELTOL heruntersetzen, damit es nicht passiert oder damit es nicht aufhaengt.

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Mit Transistor als Logarithmierer gabs mal im Datenblatt des OP-43 von PMI etwas ähnliches als nichtlinearer Verstärker für Ampermeter mit Drehspule. OP obsolet, Datenblatt anscheinend nicht im www deshalb scan:

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Da wurde MAT02 als Transistorpaar verwendet.

Gegen Temperaturdrift des Transistors:

  • In der AN264 von National Semiconductor gibts die Schaltung mit Heizer basierend auf LM389 ( Reichelt 0,46 EUR ).
  • Jim Williams hat sie nochmal in der AN5 von LTC mit Heizer basierend auf CA3096 Transistorarray ( Reichelt 1,05 EUR ).

MfG JRD

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Rafael Deliano

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