Wie kann man aus 0,05 Volt ca. 5 machen?

Es gibt 34 Antworten in diesem Thema, welches 9.495 mal aufgerufen wurde. Der letzte Beitrag (9. November 2015 um 01:03) ist von jomodore.

  • Die einfachste Schaltung eines Operationsverstärkers ist der Spannungsfolger. Dazu wird lediglich der - Eingang mit dem Ausgang verbunden. Der Signaleingang ist dann der + Eingang. Diese Beschaltung sorgt dafür, dass der Ausgang immer dem Eingang folgt, also genau die Spannung ausgibt, die am Eingang anliegt. Sinn der Schaltung ist, ein hochohmiges Eingangssignal in ein niederohmiges Ausgangssignal (belastbar) zu wandeln.

    Aber: man muß den richtigen Operationsverstärker dazu auswählen. Stichworte sind Rail-to-Rail und Single Supply (dann entfällt die negative Betriebsspannung) und für einen Spannungsfolger muß der Operationsverstärker unbedingt 'Unity Gain Stable' sein, sonst schwingt das Ganze, anstatt zu puffern.

    Operationsverstärker ist nicht gleich Operationsverstärker. Unbedingt das Datenblatt vorher lesen, um festzustellen, ob der gewälte Typ auch für die gewünschte Aufgabe geeignet ist.

    Nicht ganz einfach für den Einstieg, aber sehr mächtig und hilfreich, wenn man damit umgehen kann, ist der Schaltungssimulator LTspice (kostenlos).
    Die Einarbeitungszeit beträgt aber eher Wochen als Stunden...

  • Ein Relais am Ende kann ich leider nicht gebrauchen. Aber vielleicht könnte ich die Spannung, die das Relais auslöst, nutzen. Es muss allerdings alles sehr klein sein. So große Bollermänner passen in mein Konzept nicht rein.

    @AREA…, von 0 Volt auf 5 Volt hochziehen, das wäre ja schon die Richtung. Ich brauche dafür doch hoffentlich nur den oberen Teil des Schaltplans (den mit dem OP).

    jomodore

  • Nimm die von mir hier skizzierte OP-Verstärkungsschaltung: Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen.

    Mal hier, mal da, mal dort. Aber auf jeden Fall auf der Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen.! Und hier Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen.!

  • Danke, ich probiers mal aus.

    Hier noch einen LINK, den ich eben gefunden habe, und der noch mal auf wahlweise Verstärkung eingeht. Sieht nicht übel aus.

    Siehe dort 10.3:

    Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen.

    jomodore

  • Wie im anderen Faden bemerkt, ist Deine Skizze Nummer 1 ähnlich dem, was ich vorhin im Netz gefunden habe. Das probiere ich heute noch aus.

    Deine 2. Skizze (die komplexere) kann ich fast komplett als Handschrift lesen. Weiß zwar noch nicht genau, warum Du diese noch beigefügt hast, aber es wird sich weisen. Ich hätte da wahrscheinlich auch noch die eine oder andere Frage dazu. Eine habe ich sogar jetzt schon: welchen OPV Typ nimmst Du denn so? Denn 5 Volt Versorgungsspannung kommen mir recht klein vor, wenn ich mir OPV im Netz so anschaue. Aber ich bräuchte eigentlich einen möglichst niedrigen Wert. Insofern wäre der schon ganz gut.

    Erstmal muss ich aber Skizze Nummer 1 ausprobieren.

    jomodore

  • Skizze Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen. ist ist die Version mit Netz und doppeltem Boden, das heißt, sie schützt den TTL-Baustein vor evtl. auftretender negativer Ausgangsspannung oder größerer Spannung als 5V am Ausgang des OPs, das heißt für den Fall, dass dein Sensor auch mal negative Spannung rausschicken sollte. Das habe ich aber dort im Text erklärt. Wenn du alles richtig machst, sollte Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen. reichen.

    Mal hier, mal da, mal dort. Aber auf jeden Fall auf der Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen.! Und hier Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen.!

  • Habe jetzt Skizze Nr. 1 umgesetzt am Breadboard: na ja, für den Anfang nicht schlecht. Aber so ganz komme ich noch nicht hin. Ich habe mit dem vorgeschalteten PIR-Sensor am OPV-Ausgang 2V im Leerlauf, 5V bei Wärmebewegung. Das ist zu dicht beieinander. Der folgende Logic-Baustein könnte das wohl verwechseln. Als R1 habe ich z.B. 100 Ohm, als R2 habe ich 1 MOhm.
    Als OPV einen LM741CN. Was anderes gab es bei Conrad nicht - im Laden. Vielleicht müsste ich mal eine andere Variante besorgen.


    - ich kann verschiedene Widerstände (Verhältnisse) ausprobieren: die untere Schwelle ist aber höchstens 2 Volt. Ich komme leider nicht unter diesen Wert. Wüsste nicht, an welcher Schraube ich da drehen sollte.

    - die 5 Volt Obergrenze des Ausgangssignals. sind ja gut. Das wäre für ein Logik-Baustein ideal.

    Ich muss dazu sagen, dass ich den OPV beliebig mit 5 bis 15 VCC stufenlos versorgen kann. Das Ergebnis bleibt immer gleich. Das verunsichert mich ein bisschen. Lieber ist mir natürlich 5 Volt. Das ist technisch einfacher herzustellen.

    Tja, das ist der Stand der Dinge im Moment.

    EDIT: ich sollte vielleicht erwähnen, dass ich den OPV nicht symmetrisch betreibe, sondern mit 0 V und 12 Volt, also nicht -6 und +6 V. Das heißt, ich lege alle Massen auf die 0 V. Bisher habe ich ja zwischen -6 und NULL Volt unterschieden. Vielleicht ist das ja ein Grund, warum ich nicht tiefer runter mit den 2 Volt komme.

    jomodore

  • 100 Ohm und 1MOhm, das ist ein Verstärkungsfaktor von 10.000, das solltest du nicht machen, nimm 1KOhm und 100 KOhm, dir läuft auf diese Weise der Operationsverstärker viel zu früh in die Sättigung.

    Bei dem LM741 kann man wenn ich mich noch erinnere an 2 Eingänge einen Poti anschließen, und dann einen Signalabgleich machen, vielleicht hilft auch das weiter. Der LM741 braucht aber auf jeden Fall eine symmetrische Versorgungsspannung. Schau mal ins Datenblatt.

    Mal hier, mal da, mal dort. Aber auf jeden Fall auf der Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen.! Und hier Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen.!

  • Habe mich jetzt durchgekämpft bis zur Erschöpfung:

    - Im Leerlauf des Bewegungssensor-Moduls messe ich hinter dem OPV 2,0 Volt
    - bei Bewegung (aktiv) entstehen 4,9 Volt am Ausgang des OPV

    Ich kann die Widerstände hin und her verschieben, es führt zu keinem Ergebnis. Also muss ich mit diesem Ergebnis jetzt weiter wursteln.

    Bevor ich mich in selbst fabrizierte Abenteuer stürze: wie kann ich durch eine Nachfolge-Schaltung aus den 2 Volt etwa 0 Volt machen und aus den 4,9 Volt 5 Volt. Ziel: einen IC ansteuern (Joyport Eingang am C64). Am Ende dieser Nachfolgeschaltung sollten also 0 Volt (keine Bewegung) ODER 5 Volt (Bewegung) rauskommen.

    Hat da jemand Erfahrung mit?

    jomodore

  • Die 4,9V sind auf jeden Fall Ok, das erkennt jeder TTL-Eingang als High. TTL hat folgende Pegel:

    Low: -0,3V bis 0,8V

    High: 2V bis 5,3V

    Miss mal was dein Sensor liefert, wenn keine Bewegung da ist. Nicht zufällig 0,02V?

    Was du machen kannst: Pegelanpassung

    Einfache Bipolar-Transistor-Verstärkerschaltung, ganz normale Ermitter-Schaltung. Siehe Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen. Der NPN-Silizium-Transistor öffnet ab 0,6V. Du machst an den Operationsverstärker einen Spannungsteiler aus 2 Widerständen. Der Spannungsteiler muss so dimensioniert werden, dass du bei OP 2V am Ausgang unter 0,6V bist, und bei bei 4,9V über 0,6V. Ein Spannungsteiler im Verhältnis 3:1 (also OP-Spannung/4) sollte passen. Aus 4,9V werden 1,2V, Transistor offen, aus 2V werden 0,4V, transistor zu. So bekommst du saubere 0V und 5V am Ausgang. Der Haken: Eine Transistorschaltung muss gut durchgerechnet werden, damit sie zuverlässig funktioniert. Und die Ermitterschaltung invertiert das Signal, also musst du das Signal entweder durch einen Inverter schicken oder deine Verarbeitungslogik invertieren.

    Dimensionierung der Ermitterschaltung: Der Spannungsteiler am Eingang des Transistors lässt einen Strom Ib durch die Basis fließen, nehmen wir für den Spannungsteiler 300 und 100 Ohm, das heißt vereinfacht (das heißt der untere Widerstand des Spannungsteilers wurde nicht berücksichtigt! Wenn du das willst, musst du dir das Thema "Arbeitspunkt" ansehen.): Ib=(4,9V-0,6V)/300Ohm=14mA. Der Transistor hat einen Verstärkungsfaktor B, der liegt üblicherweise bei B=10, das heißt, wenn 14mA in die Basis rein fließen, fließen gleichzeitig 140mA vom Kollektor zum Ermitter, und das muss reichen, damit der Ausgang der Verstärkerschaltung auf Low geht. Daraus lässt sich der Kollektorwiderstand, über den 5V abfallen müssen, errechnen: R=U/(Ib*10)=5V/140mA=35 Ohm, das wäre theoretisch dein Kollektorwiderstand, aber das würde den Transisot zu sehr belasten. Also besser: Spannungsteiler 3kOhm und 1kOhm, Basisstrom 1,4mA, Kollektor-Ermitterstrom 14mA, Kollektorwiderstand 350 Ohm. Das sieht schon besser aus. Probiers mal aus. Brauchst einen NPN-Transistor mit Basisverstärkungsfaktor B=10, das dürfte ein Wald&Wiesen-Standardtyp sein. Wenn du einen NPN-Transistor mit höherem Verstärkungsfaktor B hast, musst du die Widerstände neu durchrechnen.

    Das hier ist aber eine ganz einfache Ermitterschaltung, die hat Nachteile in Bezug auf Frequenzverhalten, Temperatur des Transistors und lauter so Zeugs. Sprich, diese Schaltung taugt nur bei niedrigen Frequenzen. Es gibt aber verfeinerte Ermitter-Schaltungen mit Koppelkondensatoren, Strom/Spannungs-Gegenkopplung und lauter raffinierten anderen Maßnahmen, um das zu kompensieren, oder du verwendest eine Basis- oder Kollektorschaltung, macht aber nicht unbedingt Spaß weils da viel zu rechnen gibt. Über obigen Link ins Elektronikkompendium findest du weiterführende Links zu den Themen.

  • 1st1, Der Sensor (also das Conrad-Modul mit Platine) gibt bei Leerlauf um die 0 Volt ab. Bei Detektion einer Bewegung sind es tatsächlich um die 0,02 Volt. Und meine jetzige Beschaltung des OPVs, die ich mir auch in zig Videotutorials noch mal angesehen habe, funktioniert bei mir einfach nicht. Ich habe im Leerlauf 2 Volt und dann bei Bewegung rund 5 Volt. Da kann ich tun, was ich will. Die Widerstandsbrücke funktioniert einfach nicht. Warum, ist mir schleierhaft. Irgendwas mache ich da wohl falsch. - Also ich nutze, wie gesagt keine symmetrische Stromversorgung, weil ich an einigen Stellen im Netz gelesen und gehört habe, dass dies nicht zwingend nötig sei. Es wäre technisch gesehen auch etwas komplizierter für mich, da ich mit einem variablen Netzteil arbeite, das nur 0 bis 16 Volt kann. Minuswerte kann ich so nicht erzeugen. Aber da ich nur Gleichspannung verstärken will, sollte asymmetische Spannung funktionieren.

    Ich muss mir das - als Laie - noch mal in Ruhe ansehen. Auch Deine Vorschläge (mit Zeichnung). Bin jetzt aber etwas zermürbt vom langen Basteln heute. Danke für Deine Tipps und Hinweise bisher.

    Ich bleibe dran.

    jomodore

  • Es wurde schon mehrfach erwähnt, aber ein OpAmp ist wohl der richtige Weg. Wenn Du den noch mit einem einstellbaren Spannungsteiler am Ausgang betreibst, kannst Du die Schaltschwelle individuell regeln.

    Hier hatte ich es mit einem LM358 gebaut: Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen.

    Je nach gewünschter Verstärkung musst Du R7 und R19 anpassen. Waren damals iirc 1 und 10K für diesen Aufbau.

    If we're evil or divine - we're the last in line. - Ronnie James Dio (1984) -
    Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen. | Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen. |

  • Ein Tipp noch: der 741 ist ein sehr betagter Operationsverstärker. Entsprechend sind auch seine Eigenschaften - wenns Dir reicht, kannst Du dabei bleiben. Es gibt für Deine Bedürfnisse aber sicher sehr viel bessere (modernere) Typen. Der Haken daran: die gibts nicht mehr im DIL-Gehäuse, da musst Du auf SMD umsteigen. Den universellen optimalen OP gibt es zwar nicht, aber den für einen bestimmten Zweck optimal geeigneten OP gibt es schon. Es kommt also drauf an, den für die eigene Anwendung optimalen OP auszuwählen.

    Wichtige Parameter für einen Operationsverstärker sind:

    - GBW (Gain Bandwidth Faktor): diesen Wert geteilt durch die gewünschte Verstärkung ergibt die tatsächliche Bandbreite
    Beispiel: GBW = 70MHz. Gewünschte Verstärkung: 100 ==> Bandbreite bei einer Verstäkung von 100: 700kHz.

    - Input / Output Swing ('Rail-to-Rail'): beschreibt, wie weit sich die Eingangs- bzw. die Ausgangsspannungen an die Versorgungsspannungen annähern dürfen
    Beispiel: Versorgung mit GND (0V) / +5V --> Single Supply Betrieb. Wenn jetzt für den Ausgang ein Abstand von 1,2V zum positiven Supply angegeben ist, dann kann die Ausgangsspannung des OPs nur von 0V - 3,8V reichen. Alles, was (theoretisch) darüber ist, ist praktisch eine Übersteuerung.

    - Eingangsimpedanz

    - Common Mode Unterdrückung: gibt an, wie sehr sich ein DC-Offset auf den Ausgang auswirkt. Der Operationsverstärker verstärkt ja theoretisch nur die Differenz zwischen den Eingängen. Es macht aber einen Unterschied, ob ich 0,00V und 0,01V an den Eingängen habe und um den Faktor 100 verstärke, oder ob ich 4,50V und 4,51V an den Eingängen um den Faktor 100 verstärke. Je schlechter die Common Mode Unterdrückung eines OPs ist, desto weniger DC-Offset sollte auf den Eingängen sein.

    Natürlich kann man einen Operationsverstärker nur dann mit einer einfachen Versorgungsspannung betreiben, wenn man keine negativen Ausgansspannungen erwartet. Invertierende Grundschaltungen sind also etwas heikel mit Single Supply.

    Vorschlag für einen Operatinsverstärker, der bei 5V Single Supply Betrieb sehr interessante Eigenschaften für viele Anwendungen besitzt: OPA365
    Den gibt es im SOT23-5 Gehäuse, das ist mit etwas Übung, einer guten Lupe und wenn man nicht gerade einen Klempnerlötkolben benutzt noch lötbar.

  • Mir ist auch noch was eingefallen. Statt obiger Transistorschaltung kannst du auch einfacher einen weiteren OP verwenden, der selbe Typ ist Ok, sofern sich der als Komperator eignet (siehe nachfolgenden LinK!). Kannst auch den im nachfolgenden Link vorgeschlagenen LM1458D verwenden. Den beschaltest du als Komperator. An den +-Eingang des OPs gibst du über einen Widerstand den Ausgang des anderen OP. An den Minus des OP gibst du einen Spannungsteiler, das heißt, von +5V auf den Minus-Eingang einen Widerstand, und vom Minus-Eingang einen weiteren Widerstand nach Masse. Der OP vergleicht dann beide Spannungen miteinander. Wenn die am Plus-Eingang größer ist als die am Minus-Eingang, geht der Ausgang auf Maximalwert, also etwa 5V. Und umgekehrt. Du hast einmal am ersten OP einen Ausgang von 2V und einmal 4,5V. Du musst also den Spannungsteiler so machen, dass am Minus-Eingang dieses zweiten OP eine Spannung anliegt, die zwischen 2 und 4,95 V liegt, z.B. 3V. Das heißt, den Spannungsteiler kannst du aus einem Widerstand von 2K-Ohm und 3KOhm bauen. Fertig.

    Das Schaltungsbild findest du hier: Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen. Runterscrollen bis direkt vor der Überschrift "Der Addierer (Summierverstärker)". Spannungsteiler: R1=2KOhm, R3=2KOhm Wie groß Eingangswiderstand des OPs, also R2 sein muss, ist eigentlich egal, da der Eingang des Operationsverstärker sehr hoch ist und quasi kein Strom in den OP reinfließt, der Widerstand muss nur da sein. Also wenn du da 1KOhm für R2 vorsiehst, ists gut.

    Mal hier, mal da, mal dort. Aber auf jeden Fall auf der Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen.! Und hier Bitte melde dich an, um diesen Link zu sehen.!

  • Danke Euch allen für die ausführlichen Überlegungen. War heute wandern. 20 km. Hatte also keine Zeit, mich drum zu kümmern. Tut auch mal gut.

    Morgen geht's weiter. Muss Eure Anregungen erst mal sortieren. Ist nicht einfach für mich, da ich ja kein IT-ler oder Fachmann für Elektronik bin. Habe früher Kosmos-Kästen gehabt. Und ich lese seither viel Fachliteratur. Aber bestimmte Sachen sind nun mal spanische Dörfer. Und bis man Spanisch kann …..

    Aber eins noch: der LMI OPV wurde mir von Conrad gegeben. Die hatten nichts anderes am Tresen. Also habe ich ihn genommen. Das Teil scheint mir nicht koscher zu sein. Vielliecht suche ich wirklich mal nach was Neuem.

    jomodore