OP-Schaltung geht nicht?

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo zusammen,

ich entwickle im Rahmen der Technikerschule eine einfache Dehnungsmessstreifenschaltung.

Das Ausgangssignal der Brückenschaltung muss meines Kenntnisstandes nach mit einem Differenzverstärker um ein vielfachen verstärkt werden.
Viel Erfahrung mit OP-Schaltungen habe ich noch nicht.
Da muss ich mich jetzt im Rahmen des Projektes rein arbeiten.

Würdet ihr mir bitte sagen woran es liegen könnte, das mein Differenzsignal von 0,833V nicht um das 2fache verstärkt wird.
Am Ausgang der OP-Schaltung verändert sich die Ausgangsspannung nicht, wenn ich das Poti der Brückenschaltung verändere.

Ist es nur ein Simulationsfehler von Multisim oder was mache ich noch falsch?
Ich habe die Schaltung so, ohne sie schon im Detail zu verstehen, aus einer Beispielschaltung aus dem Netz nachgebaut.

Herzlichsten Dank für die Hilfe,

http://imageshack.us/photo/my-images/827/opdifferenz…
Matthias.

#2

Hallo!

http://imageshack.us/photo/my-images/827/opdifferenz…
Matthias.

Schwachpunkt der Schaltung ist die unipolare Spannungsversorgung des OP. Ich hab mir die interne Schaltung des TL082 nicht angesehen, aber mir erscheint fraglich, ob dieser Typ so nah an seiner negativen Versorgungsspannung arbeiten kann. Lege also Beinchen 4 des OP nicht auf Gnd, sondern auf -12 V. Dann sollte die Schaltung sowohl in der Simulation als auch im praktischen Aufbau funktionieren.

Gruß
Wolfgang

#3

huhu,

wenn ich beim schnell überfliegen der schaltung, und der daraus resultierenden ergebnisse analysiere, kann die schaltung so nicht funktionieren.
der op steuert seinen ausgang so gut er kann auf gnd - die ca 1,5 volt ausgangsspannung ist seine niedrigst mögliche. um die schaltung (bei den gegebenen eingangsspannungen) in einem stabilen zustand zu bekommen, müsste der op die ausgangsspannung jedoch auf ca -2 volt einstellen können - geht aber nicht wg fehlender negativer versorgungsspannung.

du müsstest mit dem poti die spannung an xmm4 auf 2,5 volt und grösser einstellen - dann sollte es funktionieren.

gruss wgn

ps: sorry wenn ich falsch liegen sollte

#4

Hallo,

Das Ausgangssignal der Brückenschaltung muss meines
Kenntnisstandes nach mit einem Differenzverstärker um ein
vielfachen verstärkt werden.

Ja, je nach Messsignal des DMS (uV bis wenige mV)braucht
man Verstärkungen von 100 bis über 1000.
Da gibt es dann ganz erhebliche Probleme, wenn du solche
Schaltung mit 0815-OPV aufbauen wolltest.

Da gibt es spezielle Instument-OPV oder auch
OPV mit Offsetspannungen gegen Null.

Würdet ihr mir bitte sagen woran es liegen könnte, das mein
Differenzsignal von 0,833V nicht um das 2fache verstärkt wird.

Wie schon geschrieben müßte der OPV bei solcher
Instrument_Verstärkerschaltung eine Differenzspannung
von 0mV als Vout = 0mV ausgeben.
Das kann er nicht, weil die neg. Betriebsspannung fehlt.

Außerdem ist die Gleichtakteingangsspannung ca. 2,5V.
Da muß der TL8x noch nicht stabil arbeiten.
Lau Datenblatt darf bei Us=+/-15V der Eingang im Bereich
von min. +/-11V liegen. Also bis 4V Abstand zur
Betriebsspannung. Praktisch reichen 3V gerade so.
Gruß Uwi

#5

Hallo zusammen,

vielen Dank für Eure Hilfe.
Ich werde an dieser OP-Schaltung weiter arbeiten und Euch sicher nochmal fragen.

Viele Grüße,

Matthias.

#6

Hallo zusammen,
ich hatte jetzt Zeit mir weitere Gedanken zu meiner OP-Schaltung zu machen.
Ich habe herausgefunden, dass der INA102 ideal dafür geeignet ist sehr kleine Brückenspannungen zu verstärken.
In meinem Fall müssen 0-25mV auf 0-10V verstärkt werden. Also keine negativen Spannungen.
Ich schätze, dass doch eine negative Spannungsversorgung von beispielsweise 5V benötigt wird, um ohne Probleme am Ausgang des OP an Null Volt zu gelangen.

Was haltet ihr von meinem jetzigen Ansatz der Schaltung aus Ina102, der negativen Versorgung von -5V und der +5V für die Brücke aus einer Referenzspannungsquelle?

Um aus maximal 25mV 10V zu machen würde eine Verstärkung von 400 ausreichen. Der Ina102 bietet mir als nächste Stufe aber gleich 1000 an.
Sollte ich die zu hoch verstärkte Spannung einfach über einen Spannungsteiler verkleinern?

Ich habe aber gerade auch möglich Alternativen wie den AD620 entdeckt. Der hat wohl eine von außen individuell einstellbare Verstärkung. Das schaue ich mir noch an.

Mir fehlt noch die positive Versorgungsspannung des INA102. Soll ich die Ausgangsspannung der Ref für die Brücke und den OP zusammen auf 15V einstellen?
Dann würde eine Ref für beide reichen oder soll ich zusätzlich einen Festspannungsregler nehmen?? Wäre das aber nicht überdimensioniert und eine Ref für 15V würde für die gesamte Schaltung reichen?

Dann müßte ich eventuell die Brückenwiderstände erhöhen, damit der Stromfluß nicht zu hoch wird.

Ich würde mich über ein paar weitere Tipps von Euch sehr freuen, damit ich meine Schaltung dann Schritt für Schritt weiter ausbauen kann.
Viele Grüße,
Matthias.

http://imageshack.us/f/824/ina102opinstrumenten.jpg/

http://imageshack.us/photo/my-images/546/wdwqe.png/

#7

Hallo,

Ich habe herausgefunden, dass der INA102 ideal dafür geeignet
ist sehr kleine Brückenspannungen zu verstärken.

Da du andere Verstärkung brauchst, wären auch andere
Instrument-Verstärker gut geeignet
z.B. INA114 oder AD620

Über den Offsetanschluss kann man auch die
Ausgangsspannung anheben (z.B auf 2,5V, wenn man eine
symetrische Aussteuerung im Bereich 0-5V braucht.

In meinem Fall müssen 0-25mV auf 0-10V verstärkt werden. Also
keine negativen Spannungen.
Ich schätze, dass doch eine negative Spannungsversorgung von
beispielsweise 5V benötigt wird, um ohne Probleme am Ausgang
des OP an Null Volt zu gelangen.

Muß nicht sein.
Bei so genannten Rail-to-Rail Verstärkern kommt man auch
so sehr dicht an die untere und obere Betriebsspannung ran.
http://focus.ti.com/paramsearch/docs/parametricsearc…

Was haltet ihr von meinem jetzigen Ansatz der Schaltung aus
Ina102, der negativen Versorgung von -5V und der +5V für die
Brücke aus einer Referenzspannungsquelle?

Das wäre schon ok.

Um aus maximal 25mV 10V zu machen würde eine Verstärkung von
400 ausreichen. Der Ina102 bietet mir als nächste Stufe aber
gleich 1000 an.

Dann mach halt Gain = 100 und hinten dran einen normalen
OPV mit Gain = 4.

Sollte ich die zu hoch verstärkte Spannung einfach über einen
Spannungsteiler verkleinern?

Das kann man machen, ist aber nicht intelligent, mehr zu
verstärken als nötig, um es dann wieder runter zu teilen.
Da fängt man sich nur unnötig Fehler und Probleme ein.

Ich habe aber gerade auch möglich Alternativen wie den AD620
entdeckt. Der hat wohl eine von außen individuell einstellbare
Verstärkung. Das schaue ich mir noch an.

Ja, das geht. Ist auch preiswert.
http://www.reichelt.de/ICs-AD-BUF-/AD-620-AN/index.h…

Mir fehlt noch die positive Versorgungsspannung des INA102.
Soll ich die Ausgangsspannung der Ref für die Brücke und den
OP zusammen auf 15V einstellen?

Kommt drauf an, was die Brücke braucht und verträgt.
Je höher der Brückenstrom, desto mehr Messsignal, aber bei
zu hohem Brückenstrom erwärmt sich die Brücke und du hast
zusätzliche Temp.-Drift oder die Brücke brennt weg :wink:

Dann müßte ich eventuell die Brückenwiderstände erhöhen,
damit der Stromfluß nicht zu hoch wird.

eben.

Ich würde mich über ein paar weitere Tipps von Euch sehr
freuen, damit ich meine Schaltung dann Schritt für Schritt
weiter ausbauen kann.

Gruß Uwi

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#8

Hallo Matthias,

Was haltet ihr von meinem jetzigen Ansatz der Schaltung aus
Ina102, der negativen Versorgung von -5V und der +5V für die
Brücke aus einer Referenzspannungsquelle?

Eigentlich nicht viel, da der INA 102 bei TI obsolete ist, also nicht mehr hergestellt wird, ist schon ein älteres Teil.

Um aus maximal 25mV 10V zu machen würde eine Verstärkung von
400 ausreichen. Der Ina102 bietet mir als nächste Stufe aber
gleich 1000 an.
Sollte ich die zu hoch verstärkte Spannung einfach über einen
Spannungsteiler verkleinern?

Im Datenblat steht, wie man mit einem externen Widerstand auch andere Werte einstellen kann :smile:

http://imageshack.us/photo/my-images/824/ina102opins…
Wieso verlinkst du nicht das Datenblatt, die Werbebildchen brauchen wir nicht :wink:
http://www.ti.com/product/ina102#technicaldocuments

MfG Peter(TOO)

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