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Differenzverstärkerproblem

NEUES THEMA

elektroda.net NewsGroups Forum Index - Electronics DE - Differenzverstärkerproblem

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Henrik Faber
Guest

Wed Jan 25, 2012 3:31 pm   



On 25.01.2012 15:26, hannes glueck wrote:

Quote:
Du weißt, wie man mit Operationsverstärkern einen idealen(!)
Geichrichter baut?
Also auch für den mV-Bereich?

Ich weiß wie man mit Opamps einen aktiven Gleichrichter baut. Einen
idealen Gleichrichter habe ich aber bisher noch nie gesehen, zeig mal.

SCNR,
Henrik

Matthias Weingart
Guest

Wed Jan 25, 2012 3:45 pm   



Roland Ertelt <rertelt_at_yahoo.de>:

Quote:
Und so sprach Matthias Weingart:

...

Wenn ich das richtig verstehe, hast Du über dem Shunt - bezogen auf die
Masse des OPV - einen Spannungsabfall von -200mV bis +200mV, wobei er in
dem Bereich von -2mV bis +2mV, "Gleis leer" melden soll, und sonst "Gleis
belegt".
Den Messbereich -200mV bis +200mV kannst Du über einen Spannungsteiler -
der mit einem Ende auf 5V liegt - auf über 0V ziehen, so dass Du mit den
negativen Betriebsspannungen gar keine Probleme haben solltest.

Messkreis:
-12V .. +12V
|
Rlast
|
(-) Shunt -+- 10k ---(+Komparator1)--------(+Komparator2) ---- 10k --- 5V
...

Das wäre zu einfach ;-)

Der Spannungswechsel erfolgt über das tauschen von (+) und (-) an den
Klemmen. (Es steckt eine Wechselschaltung dahinter). Da aber alles aus
einer Quelle versorgt wird, ist (-) des Gleises immer das GND der
Messchaltung.

Also:

GND/..+12V
|
Rlast
|
Rmess
|
(..+12V/GND)

Damit sehen die Komparatoren am Arbeitseingang immer eine positive
Spannung, und versuchen diese zu verarbeiten. Und das geht halt bei 2
von 4 möglichen Fällen schief Wink

Achso, du kannst die Messschaltung nicht fest mit einer Schiene verbinden.
Wäre die einfachste Lösung. Warum misst Du nicht vor der Wechselschaltung?

M.

Roland Ertelt
Guest

Wed Jan 25, 2012 3:45 pm   



Und so sprach Matthias Weingart:

Quote:
...

Achso, du kannst die Messschaltung nicht fest mit einer Schiene verbinden.
Wäre die einfachste Lösung. Warum misst Du nicht vor der Wechselschaltung?

M.

Ich habe 4 Spannungsquellen mit 4 Umschaltern, muss aber an die 50
Abschnitte überwachen. ;-)

Roland

Roland Ertelt
Guest

Wed Jan 25, 2012 3:55 pm   



Und so sprach hannes glueck:

Quote:
...

Du weißt, wie man mit Operationsverstärkern einen idealen(!)
Geichrichter baut?
Also auch für den mV-Bereich?


Äh.. Nö?
Einen idealen kenne ich nur aus Theorie-Büchern.

Einen realen aktiven Gleichrichter habe ich für die
Weichenendlagenerkennung im Einsatz. Der tut aber bei 1mV Messpannung
(und ~30mV Ungenauigkeit des OPV) nicht wie gewünscht. Soll heissen, das
Ergebnis ist eher von der aktuellen Sonnenlage abhängig, als von der
Schaltung. Vor allem im interessanten Bereich für einige Dekoder-Loks.
Deren Stromaufnahme liegt nämlich <2mA, wenn das Gleis weniger 3V führt.
Und bei >3V fahren sie los, bzw versuchen es.

Und nein, ein OPV für >50ct/2St kommt bei der zu erwartenden Stückzahl
nicht in Frage...

Und nein, in den gekauften Besetzmeldern habe ich noch keinen aktiven
Gleichrichter gesehen. Sonst hätten die nämlich nicht die 0,7V
Spannungsfall in der Messtrecke.

Roland

Joerg
Guest

Wed Jan 25, 2012 6:36 pm   



Roland Ertelt wrote:
Quote:
Und so sprach Joerg:

...

DC hoert sich nach Fleischmann an. Ist lange her und wir haben unsere an
Verwandte verschenkt, aber IIRC polt man da um zum Rueckwaertsfaehren.


Fast. Piko, Roco, Brawa, Liliput/Bachmann... halt alles ausser Märklin ;-)


Oha, bei den kleinen Spurweiten waere ich mit PC Netzteilen vorsichtig.
Die koennen bei einem Kurzschluss soviel Strom nachschieben dass u.U.
was anfaengt zu qualmen oder gar zu brennen.


Quote:
Opamps wie der LM324 koennen bis 300mV unter die negative Versorgung
messen, das sollte also kein Problem sein.

Naja. Messen tu ich ja in keinem Fall eine negative Spannung. Im ... Im
Umpolfall gerate ich aber in den invertierenden Betrieb, und knalle
damit den Ausgang mit Schwung in die Masse. Im Spice sehe ich da schon
eine schöne Welle im Ausgangssignal...


Ich fuerchte mit so einer DC-Messung wirst Du nie richtig gluecklich.
Versuchen koennte man es mit Current Sense Chips wie diesem:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmp8645.pdf

Ist nur ein Beispiel, gibt viele und auch billigere, aber ich weiss
nicht was Eure Haendler so haben. Diese koennen oft von minus ein paar
Volt bis plus einige zig Volt recht praezise den Strom messen. Aber
nicht alle bipolar.


Quote:
Man koennte auch mit einem
Reedkontakt und einigen drumgedrehten Windungen messen, der zieht in
beiden Stromrichtungen an wenn eine Last da ist.


Das mit der "berührungslosen" Strommessung hatte ich mir auch schon
überlegt, allerdings in Form eines Hallgebers. Hat nicht funktioniert,
weil die in der Bastelkiste verfügbaren Hallgeber zu viel Strom
brauchen, oder viel zu teuer sind. Ein Reed kam mir etwas "unpassend"
vor, weil der doch mehr Strom oder sehr viele Wicklungen drumrum
braucht, um bei geringen Strömen anzuziehen. Und er muss in der
Einschaltschwelle einstellbar bleiben.


Das ginge mit Parallelwiderstand oder auf die ganz unorthodoxe Art: Reed
Kontakt ein wenig aus der Spule ziehen macht es unempfindlicher. Jetzt
wird einigen Puristen vermutlich schlecht :-)


Quote:
Aber mal so als Gedanke: Warum so kompliziert? Koennte nicht auch ein
kleines eingespeistes AC Signal genommen werden? Paar zig kHz, halbwegs
sinusfoermig damit das Radio von Frau Suhrbier im dritten Stock nicht
fiept. Da ruckelt die Lokomotive nicht von. Wenn eine Last da ist
fliesst ein Strom, egal ob der Zug rueckwaerts faehrt, vorwaerts faehrt,
oder steht. Diesen Strom kann man mit einem einfachen Current
Transformer (Stromuebertrager?) messen, gleichrichten und erfassen. Da
braucht's dann nichtmal unbedingt einen Opamp.


Es ist (noch) einfacher gestrickt, als die Kauf-Lösungen. Muss er auch
sein, weil ich keine Wechselspannung im Pult habe (will[1]).
Das einzige Problem ist momentan der Fahrtrichtungswechsel (umpolen).

Nein, Wechselsignal geht nicht. ZUm einen habe ich keinen Sinus her, und
einen zu bauen wird zu aufwendig. Ich habe hier rd 50
Überwachungsstellen. Dh ich müsste den entweder 50x vor Ort
erzeugen,oder 1x Zentral mit genug Leistung für alle. Dann brauche ich
noch einen Trafo zum Entkoppeln, weil ich keine negative Spannung hier
habe (bzw die einzige verfügbarte neg Spannung dafür nicht heranziehen
möchte).
Und: Frequenzen sind problematisch: Einige Loks haben schon DCC-Dekoder
drin. Die reagieren sehr bockig auf alles, was nicht reiner Gleichstrom
ist, und auch nicht NMRA/DCC. Das habe ich bei einigen Experimenten zum
Fahrtregler herausgefunden. Ich habe da etliche Versuche zum Thema
Sanftanlauf und wärmefreier Regelung gefahren (PWM/Wellen 10..30000Hz).
Das Ergebnis ist eine Linearregelung mit riesigem Kühlaufwand Sad.


Das scheint ja dann alles nicht besonders einstrahlfest entwickelt zu
sein. In der Medizintechnik kamen wir dafuer beinahe an den Galgen.

Koennte man auf 13.56MHz oder 27.12MHz laufen lassen. Das sind ISM
Frequenzen wo es normalerweise keinen Aerger gibt und Quarze billig
sind. Da oben sollte auch DCC (hoffentlich) nicht mehr reagieren.


Quote:
Ich mache drei Kreuze, wenn der Verein irgendwann digital (mit NMRA/DCC)
fährt. Dann wird zumindest *das* einfacher: Luftkernspule 500mH am
Besetzmelder, und eine Speiseleitung 2x durchgewickelt. Super sauber und
galvanisch getrennt. Nie wieder umpolen...

Roland
[1] Die Größe des Anlagenteil bedarf mindestens 4 Trafos allein für den
Fahrbetrieb. Daher soll ein PC-Netzteil eigesetzt werden. Sind billiger,
leichter und haben genug Leistung, um 6..8 Fahrtrafos zu ersetzen. Und
nebenbei kann man ein ATX-Netzteil in jeder Stadt kaufen. Ein
durchgebrannter Eisenbahntrafo ist etwas komplizierter zu ersetzen.
Daher müsste man wieder Ersatz mitschleppen...


Wie gesagt, pass auch mit dem Strom auf. Nicht dass das Vereinslokal
eines Tages in Schutt und Asche liegt.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Roland Ertelt
Guest

Wed Jan 25, 2012 7:14 pm   



Und so sprach Joerg:

Quote:
Roland Ertelt wrote:
Und so sprach Joerg:

...

DC hoert sich nach Fleischmann an. Ist lange her und wir haben unsere an
Verwandte verschenkt, aber IIRC polt man da um zum Rueckwaertsfaehren.


Fast. Piko, Roco, Brawa, Liliput/Bachmann... halt alles ausser Märklin ;-)


Oha, bei den kleinen Spurweiten waere ich mit PC Netzteilen vorsichtig.
Die koennen bei einem Kurzschluss soviel Strom nachschieben dass u.U.
was anfaengt zu qualmen oder gar zu brennen.


Keine Angst. Ich habe Sicherungen und Begrenzungen vorgesehen. Pro
Fahrstromkreis werden nicht mehr als 1A bereitgestellt. Damit habe ich
genug Leistung am Gleis. Es geht mehr um die Summe, dass ich für das
betreffende Anlagenteil keine 4 Trafos vorsehen muss.

3,5A bei 18V ist bei NMRA/DCC übrigens usus ;-)

Quote:

Opamps wie der LM324 koennen bis 300mV unter die negative Versorgung
messen, das sollte also kein Problem sein.

Naja. Messen tu ich ja in keinem Fall eine negative Spannung. Im ... Im
Umpolfall gerate ich aber in den invertierenden Betrieb, und knalle
damit den Ausgang mit Schwung in die Masse. Im Spice sehe ich da schon
eine schöne Welle im Ausgangssignal...


Ich fuerchte mit so einer DC-Messung wirst Du nie richtig gluecklich.
Versuchen koennte man es mit Current Sense Chips wie diesem:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmp8645.pdf

Oberflächlich betrachtet ist das auch nur ein luxuriöser OPV. Und er hat

auch das "Umpolproblem". Fällt also aus. Von den Kosten mal abgesehen.

Der Vorschlag von Marc sieht sehr gut aus. Der wird morgen mal auf dem
Steckbrett und mit den Fahrzeugen auf dem Spielbrett getestet.
Wie im Thread schon mal festgestellt, geht es bei mir nur um
reproduzierbare Pegel, nicht um Signalformen.

Quote:
...
Das mit der "berührungslosen" Strommessung hatte ich mir auch schon
überlegt, allerdings in Form eines Hallgebers. Hat nicht funktioniert,
weil die in der Bastelkiste verfügbaren Hallgeber zu viel Strom
brauchen, oder viel zu teuer sind. Ein Reed kam mir etwas "unpassend"
vor, weil der doch mehr Strom oder sehr viele Wicklungen drumrum
braucht, um bei geringen Strömen anzuziehen. Und er muss in der
Einschaltschwelle einstellbar bleiben.


Das ginge mit Parallelwiderstand oder auf die ganz unorthodoxe Art: Reed
Kontakt ein wenig aus der Spule ziehen macht es unempfindlicher. Jetzt
wird einigen Puristen vermutlich schlecht :-)


Naja. Nicht direkt. Aber austrimmen muss die Schaltung der
Inbetriebnehmer jederzeit können. Solche Bastellösungen sind dafür eher
ungünstig ;-)

Quote:
...

Das scheint ja dann alles nicht besonders einstrahlfest entwickelt zu
sein. In der Medizintechnik kamen wir dafuer beinahe an den Galgen.


Ja, aus EMV-Sicht darf man die digitale Modellbahn nicht anschauen.
Augen zu und durch. Im wahrsten Sinne des Wortes:
Der Sounddekoder einer Lok hier macht das Gleissignal hörbar, wenn die
Drähte vom Gleis zm Dekoder über einen bestimmten Bereich desselben
liegen. Leises Zirpen... Was Platzmangel so alles für Folgen haben kann.
Ich habe das Kabel 5mm weggelegt, und es ist ruhiger geworden :-)

Auf Einstrahlung habe ich noch nicht getestet, aber Abstrahlen tut es
übel. Einen Low-aktiven C-Mos-Eingang mit 5cm Strippe parallel zum DCC
Gleis oder der Einspeisung sollte man mit maximal 10k hochziehen. Sonst
klingelt der...

Quote:
Koennte man auf 13.56MHz oder 27.12MHz laufen lassen. Das sind ISM
Frequenzen wo es normalerweise keinen Aerger gibt und Quarze billig
sind. Da oben sollte auch DCC (hoffentlich) nicht mehr reagieren.


Die Technik soll vorzeigbar bleiben. Und bei den Ausmaßen unserer
Vereinsanlagen laufe in dann in Gefahr, bei 27MHz einen
Hertzschen-2pol-Strahler zu bauen. Selbst 13MHz sind schon zu
kurzwellig. Ich möchte auf Wanderausstellungen ungern den Gast nebenan
in der Halle, oder irgendwelche anderen Systeme um mich herum verrückt
machen ;-)

Ich habe das Amateur-Funkerzeugnis vor zwei Jahren nicht abnehmen
lassen, darf also keine Sender bauen Very Happy <indenHimmelguggundpfeiff>

Ausserdem muss die Fehlersuche ohne Oszi gehen.

Roland

Joerg
Guest

Wed Jan 25, 2012 8:45 pm   



Roland Ertelt wrote:
Quote:
Und so sprach Joerg:

Roland Ertelt wrote:
Und so sprach Joerg:


[...]

Quote:
Opamps wie der LM324 koennen bis 300mV unter die negative Versorgung
messen, das sollte also kein Problem sein.
Naja. Messen tu ich ja in keinem Fall eine negative Spannung. Im ... Im
Umpolfall gerate ich aber in den invertierenden Betrieb, und knalle
damit den Ausgang mit Schwung in die Masse. Im Spice sehe ich da schon
eine schöne Welle im Ausgangssignal...

Ich fuerchte mit so einer DC-Messung wirst Du nie richtig gluecklich.
Versuchen koennte man es mit Current Sense Chips wie diesem:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmp8645.pdf

Oberflächlich betrachtet ist das auch nur ein luxuriöser OPV. Und er hat
auch das "Umpolproblem". Fällt also aus. Von den Kosten mal abgesehen.


Wie gesagt, war nur das erste Beispiel was auf den Schirm kam. Es gibt
welche die kosten unter 50c und m.W. auch welche die bipolar arbeiten.
Im "normalen" Leben werden bipolare gebraucht um einen Totalisator fuer
Akkuladung und -entladung zu realisieren. Dazu muss man Strom in beiden
Richtungen erfassen.


Quote:
Der Vorschlag von Marc sieht sehr gut aus. Der wird morgen mal auf dem
Steckbrett und mit den Fahrzeugen auf dem Spielbrett getestet.
Wie im Thread schon mal festgestellt, geht es bei mir nur um
reproduzierbare Pegel, nicht um Signalformen.


Gutes Gelingen. Vielleicht klappt es ja. Im Alltag kommen dabei
allerdings eine Menge an Widerstandstoleranzen, Temperaturdrift, Offset
und so weiter zusammen. Plus ein fetter Spike beim Umschalten aber den
koennte man austasten.


Quote:
...
Das mit der "berührungslosen" Strommessung hatte ich mir auch schon
überlegt, allerdings in Form eines Hallgebers. Hat nicht funktioniert,
weil die in der Bastelkiste verfügbaren Hallgeber zu viel Strom
brauchen, oder viel zu teuer sind. Ein Reed kam mir etwas "unpassend"
vor, weil der doch mehr Strom oder sehr viele Wicklungen drumrum
braucht, um bei geringen Strömen anzuziehen. Und er muss in der
Einschaltschwelle einstellbar bleiben.

Das ginge mit Parallelwiderstand oder auf die ganz unorthodoxe Art: Reed
Kontakt ein wenig aus der Spule ziehen macht es unempfindlicher. Jetzt
wird einigen Puristen vermutlich schlecht :-)


Naja. Nicht direkt. Aber austrimmen muss die Schaltung der
Inbetriebnehmer jederzeit können. Solche Bastellösungen sind dafür eher
ungünstig ;-)


Och das liesse sich mit einer laengeren Schraube und biegsamem Blech
hinkriegen. Muss ja nicht alles elektronisch geloest werden :-)

[...]


Quote:
Koennte man auf 13.56MHz oder 27.12MHz laufen lassen. Das sind ISM
Frequenzen wo es normalerweise keinen Aerger gibt und Quarze billig
sind. Da oben sollte auch DCC (hoffentlich) nicht mehr reagieren.


Die Technik soll vorzeigbar bleiben. Und bei den Ausmaßen unserer
Vereinsanlagen laufe in dann in Gefahr, bei 27MHz einen
Hertzschen-2pol-Strahler zu bauen. Selbst 13MHz sind schon zu
kurzwellig. Ich möchte auf Wanderausstellungen ungern den Gast nebenan
in der Halle, oder irgendwelche anderen Systeme um mich herum verrückt
machen ;-)

Ich habe das Amateur-Funkerzeugnis vor zwei Jahren nicht abnehmen
lassen, darf also keine Sender bauen Very Happy <indenHimmelguggundpfeiff


Diese Frequenzen sind ISM-zugelasssen. Da darf man ziemlich drauf
"rumsauen" ohne dass das kaiserliche Hofregiment ausrueckt. Dort
arbeiten z.B. Induktionsoefen und aehnlich eklige HF-Anlagen.


Quote:
Ausserdem muss die Fehlersuche ohne Oszi gehen.


Ein Radio mit KW-Bereich wuerde da fast schon reichen.

Weitere nicht ganz orthodoxe Vorschlaege:

NTC Widerstaende: Damit kannst Du den Messbereich nichtlinear machen
sodass Du von den mickrigen 2mV wegkommst. Wenn die heiss werden nimmt
der Widerstand drastisch ab.

Saettigender Kern: Man hat einen Oszillator mit einem kleinen
Ferritkern. Dieser hat eine zweite Wicklung mit drauf durch die der
Fahrstrom fliesst. Wenn der einen bestimmten Wert ueberschreitet
saettigt der Ferritkern und die Schwingung des Oszillators reisst ab.
Diese geschieht unabhaengig davon in welche Richtung der Gleichstrom
fliesst. Auswerten geht entweder ueber gleichrichten oder indem man die
Stromaufnahme des Oszillators erfasst.

Die Sache mit dem saettigenden Kern koennte man auch einstellbar machen,
dann aber nicht mit Oszillator sondern indem man ein lokales
Wechselsignal drueberschickt und dessen Amplitude erfasst. So ein
Oszillator ist simpel, im einfachsten Fall ein "Einzylinder" Schmitt
Inverter, ein Widerstand und ein Kondensator.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Klaus Butzmann
Guest

Thu Jan 26, 2012 12:06 am   



Am 25.01.2012 12:48, schrieb Marc Santhoff:

Quote:
Genau deswegen, du verschiebst den Nullpunkt auf 1/2 Ub. Die Meßspannung
wird je nach Polarität dazu addiert oder davon subtrahiert.


Der Polaritätswechsel lässt sich mit einem Brückengleichrichter lösen:
Zwischen + und - den Messwiderstand hängen, ein AC Anschluss zum Trafo
und den anderen Richtung Gleis. Kostet allerdings zwei mal 0,7V
Schwellspannung.



Butzo

Roland Ertelt
Guest

Fri Jan 27, 2012 3:18 pm   



Und so sprach Roland Ertelt:

Quote:
...

So, der Aufbau hat soweit wie erwartet funktioniert. Danke für die
Unterstützung.

Wie erwartet muss ich meine Referenzen nach dem Aufbau einmalig
abgleichen, aber das ist hier zu verschmerzen. ;-)

Roland

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