Spanning meten tov een ander referentiespanning

Je kunt altijd meten ten opzichte van een willekeurig ander punt, daar heb je geen opamp bij nodig. Gewoon een meetpen op de -12V zetten, en de andere op het signaal. Je zult dan een waarde tussen de -11V en -13V meten.

Met andere woorden: wees eens wat duidelijker, wat probeer je te doen, en met welk doen. Je "moet" helemaal geen opamp gebruiken, er zijn vele wegen naar Rome. Je kunt beter eerst het probleem duidelijk vastleggen en analyseren, dan meteen met de meest voor de hand liggende oplossing te komen die mogelijk helemaal niet werkt, niet optimaal is, of volkomen overbodig voor het gegeven probleem.

Ik vermoedt dat je het signaal 12V omlaag wilt brengen, zodat het symmetrisch wordt rond die -12V lijn? Over wat voor signaal hebben we het eigenlijk? Is het altijd of 1V, of -1V, is het een analoog signaal, wat voor frequentiebereik, uitgangsimpedantie, gewenste nauwkeurigheid, etc.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op vrijdag 2 september 2011 22:06:31 (19%)]

En wat gebeurt er met de meetwaarde?
Als erna bijvoorbeeld een comparator komt, kun je DIE de meetwaarde gewoon laten vergelijken met een andere spanning dan 0V (met 12V, bijvoorbeeld ).

ik zal het probleem proberen goed uit te leggen

ik maak via dit schema +12 ; 0V ; -12V

tegenover de 0V heb ik een analoge uitgang van -1 tot 1 V .

Maar ik wil deze meten tov de -12V . dus ik zal -13 tot -11V meten .

Maar nu wil ik toch -1 tot 1 Volt meten .

Dit is omdat dit voor een sensor moet dienen met maar 3 aansluitingen
- +24V
- GND
- OUT

ik hoop dat het probleem nu duidelijk is ?

Als ik je schema bekijk komt er alleen maar 0 Volt uit die opamp/comparator.

En als je het niet treft, dan ook nog rook.

Op 3 september 2011 19:33:11 schreef Sonytech:
Als ik je schema bekijk komt er alleen maar 0 Volt uit die opamp/comparator.

En als je het niet treft, dan ook nog rook.

Deze schakeling komt van deze site duss ...

En de sensor staat niet bij op het schema .

Maar ik wil deze meten tov de -12V . dus ik zal -13 tot -11V meten .

Nee, je zult +11V tot +13V meten. -1 is immers 11 meer dan -12, en +1 is 13 meer dan -12.

Maar nu wil ik toch -1 tot 1 Volt meten .

Wat we dus moeten doen is er 12V vanaf trekken.
Maar er is een praktisch probleem. Om een spanning uit te geven die lager is dan je -12V, moet je ook een voedingsspanning hebben die lager - nòg lager- is dan die -12V. Je moet dus eerst een nog negatievere hulpspanning maken.
Is die er eenmaal, dan zal een eenvoudige opamp schakeling het werk doen, tenminste, als je voedingsspanning(-en) stabiel is (zijn).

Aha, ik zie dat ik niet goed gekeken heb. Ik dacht dat er een symmetrische voedingsspanning aan de rechterkant van het schema werd toegevoerd.

De bedoeling van deze schakeling lijkt me alleen om uit een asymetische spanning een symmetrische te maken.

je haald dingen door elkaar, je hebt geen -12 V

je hebt GND = 0V
1/2 Uin = 12V
Uin = 24V

er is geen -12 V en ook geen -1 Volt dus kan je dat ook niet meten.

je signaal loopt van 11V tot 13V

maaar wat is de hele schakeling? mischien is er een simpeler oplossing

ik wil een temperatuursensor maken met de lm35 .

deze moet een ingangsspanning van 24V hebben en een analoge uitgangsspanning van 0-10V

Straks zal ik een screenshot van m'n multisim programma posten .

edit :

Ik versterk de spanning van de sensor ( nu gewoon een voeding ) 5x . Hier tel ik 7V op . Dan heb ik wat ik wil hebben . Maar nu heb ik nog een probleem : Hoe kan ik die 7V makkelijk maken . Want een 7809 met 3 diodes erachter geeft niet het gewenste effect .

[Bericht gewijzigd door falaigai op zaterdag 3 september 2011 23:05:36 (46%)]

Het is mij ook niet helemaal duidelijk. Je probeert om de spanning van een sensor om te zetten in een andere spanning, dat is duidelijk. Je wilt een uitgangsspanning van 0V tot 10V. Maar wat is de spanning die de sensor geeft aan de uitgang?

Stel dat de sensor een spanning geeft van -1V tot 1V. Ik noem de spanning van de sensor Vin en de uitgangsspanning Vout. Dan is dit wat je wilt:

Vout = Vin*5+5V

Je kan die formule herschrijven met wiskundige regels tot je iets hebt wat je kan uitvoeren met een opamp en weerstanden. Dat gaat zo:

Vout = Vin*5+5V
Vout/6 = (Vin*5+5V*1)/6

Het linkerdeel moet gewoon gedeeld worden door 6, dit kan met weerstanden. Het rechterdeel is een gewogen gemiddelde, dit kan ook met weerstanden. Het gelijkheidsteken in het midden is wat de opamp doet: de opamp gebruikt feedback om ervoor te zorgen dat beide ingangen gelijk worden. Het enige dat je dan nog moet weten is welk deel op welke ingang aangesloten moet worden, maar dat is simpel: de uitgang van de opamp (hier Vout dus) moet altijd op de inverterende ingang aangesloten worden, anders is het niet stabiel. Het schema:

Om dit te laten werken moet je wel een opamp hebben die de juiste specificaties heeft. Dus:
- Ingangen moeten werken tot tegen de negatieve rail.
- Uitgang moet werken tot tegen de negatieve rail.
De gemiddelde opamp zal dat niet kunnen. Dat kan je ook oplossen door de negatieve rail een paar volt te verlagen, maar dan moet je wel een ladingspomp of iets dergelijks gebruiken. Dat wordt dus wat ingewikkelder.

De opamp in mijn schema's voldoet trouwens ook niet aan die voorwaarden, die is enkel als voorbeeld.

Die 5V-spanningsbron is ook lastig, dat vraagt een extra opamp. Maar dat kan je oplossen door dat stuk te vervangen door een equivalent schema. Deze twee schema's zijn equivalent:

Dit heb ik berekend volgens de stelling van Thevenin. De weerstandswaarden heb ik berekend door dit stelsel op te lossen:

{R2/(R1+R2)*24=5, 1/R1+1/R2=1/50e3}

Het nieuwe schema ziet er dan zo uit:

Om precieze resultaten te krijgen moet je ook redelijk goede weerstanden gebruiken. Met weerstanden met 5% tolerantie moet je niet verbaasd zijn als de uitgang er een paar procent naast zit .

Bedankt .

Ik wou dus mijn opamp symetrisch voeden omdat ik eerst het signaal 5x wou versterken en dan pas een spanning bij optellen .

Maar dat gaat ook ineens en dan moet de omamp niet symmetrisch worden gevoed .

Als ik thuis ben zal ik het eens in multisim ingeven en zien wat de resultaten zijn .

Groet

Ps : dat het enkele % afwijkt maakt niet uit . De sensor moet toch worden gekalibreerd . En als dat altijd een even grote afwijking is dan is dat in orde

Ps2 : kan ik die 5V ook maken met een 7805 ? want die sensor moet ook met 5V spanning

Ik heb het ingegeven in m'n simulator . Maar nu hebben we gezien dat het een te groot meetbereik is . een temp verschil van 2°C is niet meer meetbaar . En dat is niet handig om de temperatuur te meten in een kamer .

Daarom wilde ik maar een klein deel van de uitgangsspanning gebruiken .
Bv -20°C tot +40°C (hoger of lager zal wel niet voorkomen hopelijk )

Welke weerstand moet ik dan veranderen ?

Ik weet dat ik nu een versterking van ongeveer 12.5 moet hebben ipv 5 .

Dus ik heb geprobeerd om dit in te geven in de simulator . zonder restultaat ?

Bedantk

Het lijkt me trouwens erg onwaarschijnlijk dat die LM35 een uitgangsspanning kan geven van -1V terwijl hij alleen een +5V voeding krijgt. Ik meen me te herinneren dat je daarvoor een weerstand naar een negatieve voeding (t.o.v. de ground van de LM35) aan de uitgang moet knopen.

Met andere woorden: je moet het ground niveau van de LM35 optillen, zodat de ground van de schakeling negatief is t.o.v. de ground van de LM35.

Maarten Baert heeft flink wat moeite en tijd geïnvesteerd om het helemaal van begin tot eind uit te leggen, inclusief de berekening van alle weerstanden. Daarmee moet je zelf in staat zijn om de weerstanden goed te berekenen, en in de datasheet van de LM35 staat een voorbeeld voor het meten van negatieve temperaturen.

En waarom heb je eigenlijk een nieuw topic geopend? Als je gewoon hier http://www.circuitsonline.net/forum/view/97463 verder was gegaan, was er een stuk minder onduidelijkheid geweest!

Het probleem is net dat ik geen negatieve voeding ter beschikking heb .

En een eerdere poging met een 7905 waren mislukt .. maar ik zal dat nu nog eens proberen

Edit : met een 7905 heb ik net dezelfde resultaten als ik een temperture sweep doe .

[Bericht gewijzigd door falaigai op maandag 5 september 2011 09:12:39 (21%)]

Lees die datasheet nou eens! Daar staat gewoon een voorbeeld schema waarmee je een negatieve temperatuur kunt meten zonder negatieve voedingsspanning!

Bepaal, aan de hand van dat schema, nou wat de uitgang van het ding zou zijn bij je minimaal en maximaal te meten temperaturen, bereken daarmee de weerstanden voor die opamp schakeling opnieuw (dat is al heel behoorlijk voorgekauwd), simuleer en bouw dat.

heb je het dan over fig 7 ?
ik kan daarvoor toch ook gewoon 2x 1N4001 diodes gebruiken eh ?

Ja, figuur 7 inderdaad. 2x 1N4001 zal prima voldoen.

Je kunt aannemen dat de diodes een verschuiving van 1.3V geven, maar dat kan iets meer of iets minder zijn, afhankelijk van de stroom, temperatuur, etc. Als je het echt netjes wilt doen, zou je moeten meten zoals ze daar aangeven, dus het punt tussen de diodes en de LM35 meenemen in de meting, zodat de spanningsval over de diodes niet kritisch meer is.

Misschien zou je dat in de eerder getekende schakeling met 1 opamp kunnen doen, maar dat lijkt me niet echt eenvoudig. Ik denk dat je beter een tweede opamp kunt gebruiken als verschilversterker, en dat signaal aan eerder voorgestelde schakeling voeren.

Je kunt het natuurlijk ook eerst zonder extra opamp proberen, al dan niet met de diodes. Het kan een keuze zijn om voorlopig niet negatief te kunnen meten, als het voor binnen is, lijkt dat met ook niet echt nodig. Als je de buitentemperatuur wilt meten, natuurlijk wel (of je moet verhuizing naar ergens waar het nooit vriest).

Volgens de datasheet geeft die sensor een uitgangsspanning van 0.01V per graad C, dus voor een bereik van -20C tot +40C moet je spanningen van -0.2V..0.4V versterken. Je kan dit versterken tot 0V..10V als je dat echt wilt, maar dat wordt best lastig omdat je dan een rail-to-rail opamp nodig zal hebben. Dus ik zou het gewoon 10 keer versterken en er 5V bij optellen, dan heb je een uitgang tussen 3V en 9V. Als je de opstelling uit de datasheet volgt, is dit dus wat je krijgt:

Vout = (Vin1-Vin2)*10+5V
Vout = Vin1*10-Vin2*10+5V
Vout+Vin2*10 = Vin1*10+5V
(Vout*1+Vin2*10)/11 = (Vin1*10+5V*1)/11

De redenering is dezelfde als vorige keer. Het eindresultaat:

Dit werkt dus ook met een goedkopere opamp, de ingang gaat namelijk niet onder (ongeveer) 1V. Als dat nog te laag is voor de opamp, kan je ook 3 of 4 diodes gebruiken, dat heeft geen effect op het resultaat.

Nu krijg je 5V bij 0 graden, 9V bij 40 graden, en 3V bij -20 graden. Je kan het nog meer versterken als dat nodig is, maar dit leek mij wel genoeg.

ik heb dat schema ingegeven in multisim . Maar bij 27°C is de uigangsspanning maar 700mV

Ik gebruik wel een lm35 model dat ik op het internet heb gevonden

edit : Als ik R2 aan de gnd knoop heb ik iets van een 7V ...

[Bericht gewijzigd door falaigai op maandag 5 september 2011 15:27:48 (17%)]

Op 5 september 2011 15:20:42 schreef falaigai:
ik heb dat schema ingegeven in multisim . Maar bij 27°C is de uigangsspanning maar 700mV

Ik gebruik wel een lm35 model dat ik op het internet heb gevonden

edit : Als ik R2 aan de gnd knoop heb ik iets van een 7V ...

Mijn vereenvoudigd model werkte in LTspice, dus het schema zou moeten werken. Dus ofwel is het model van de LM35 dat je gebruikt fout, ofwel heb ik de datasheet van de LM35 verkeerd begrepen, ofwel heb je een fout gemaakt bij het nabouwen (per ongeluk inverterende en niet-inverterende ingang omgedraaid ofzoiets).

ik gebruik dit model : http://forums.ni.com/ni/attachments/ni/370/6294/1/LM35.ms10

Wat geeft de LM35 voor uitgangsspanning bij 27 graden dan? Dat lijkt me een zinvolle eerste check.

Heb je de ingangen van de opamp goed staan, en heb je de voeding van de opamp goed aangesloten? Bij sommige modellen moet dat.

270mV

Ik denk dat alles goed is aangesloten . Want als ik R2 aan de gnd knoop werkt het wel .

Op 5 september 2011 17:41:12 schreef falaigai:
270mV

Ik denk dat alles goed is aangesloten . Want als ik R2 aan de gnd knoop werkt het wel .

Als ik het goed begrijp test de simulator het bij maar 1 temperatuur. Dus je kan onmogelijk weten of het het goed doet of niet, het enige wat je weet is dat de uitgang ongeveer goed is. Met R2 aan de grond ben je gewoon de spanning over de diodes aan het versterken, dat is niet je doel.

Volgens mij is het probleem dat de sensor nu stroom moet 'sinken', en dat kan hij niet. Probeer het eens met dit schema: