Ohmmeter mit OP's ?

[rswtal]

Ich muss ein Ohmmeter entwickeln und habe folgende Schaltung als Vorgabe. UANZ darf maximal 5V werden da ein µC dran hängt.
Mit Ra sollen Bereiche gewählt werden. RX wir dann der unbekannte Widerstand sein.



Uref soll von 0...10V gewählt werden. Welche Spg soll ich nehmen??
Bis jetzt ist klar ,dass je höher die Spg desto höher die Verlustleistung am Rx.

Rx muss ja kleiner sein als Ra, da der OP sonst übersteuert, richtig??
Würde der OP dann kaputt gehen???

danke schonmal für eure Hilfe.

[Bannes]

Hallo,
welche Widerstandsverhältnisse willst Du messen (Sensoren o.ä.)?
Was ist der kleinste zu messende Widerstand?
Ist Ra für verschieden Bereiche umschaltbar?
Welche Auflösung ist gefordert?
Vom kleinsten Messbereich hängt die Referenzspannung ab. Der maximale Ausgangsstrom des OpAmp ist begrenzt. Die VREF muß also so klein sein, daß der OPAmp auch im ungünstigsten zu messenden Fall noch linear arbeitet.
Gleichzeitig muß eine schaltungsmäßige Sicherung gegen zu hohe RX vorhanden sein. Der 2. OpAmp darf nämlich am Ausgang nur bis +5V aussteuern. OpAmp sind wesentlich besser geschützt als uC, so daß eine Spannung über 5V Dir möglicherweise den Controller zerstört.
Ausserdem ist die Messung für die Tonne, sobald der lineare Bereich der OpAmp verlassen wird. Wie soll sowas erkannt werden?

Arno

[rswtal]

Danke für die Tipps.
Also die zweite OP Stufe kann man rausnehmen da die nur dazu dient eine positive Spg. zu generieren.

Rx soll nur ein beliebiger Widerstand sein und später
durch einen NTC ersetzt werden.
Die Meßbereiche(Ra) sind 0.100, 0..1k usw bis 1M.
V sollte hierbei maximal 1werden damit 5V am Ausgang anliegen.
Somit wäre doch ein Uref von 5V ideal oder???

[Bannes]

Hallo,
5V wäre schon in Ordnung, nur muß sichergestellt sein, daß RX nicht größer als Ra werden kann und das dürfte schwierig werden.
Murphy sagt, daß man nichts idiotensicher konstruieren kann, weil Idioten so erfinderisch sind.
Gegen die 5V spricht der niedrigste Messbereich von 100 Ohm.
5V an 100Ohm sind 50mA, die sowohl die Referenzquelle als auch der OpAmp liefern können müssen.
Wenn RX größer 100Ohm wird, der OpAmp sogar noch entsprechend mehr.
Wenn der 2. OpAmp wegfallen soll, brauchst Du für VREF eine Stromsenke.
Du siehst, es ist schwierig eine Universalschaltung zu kreieren. Deswegen halte ich es für besser, die VREF auf ca 1V zu legen.
1. werden die Ströme nicht so groß
2. gibt es in dem Bereich kostengünstige Referenzquellen.
3. lässt sich dann die ganze Schaltung über den 2.OpAmp mit einstellbarer Verstärkung besser kalibrieren.
Zusätzlich würde ich die OpAmp mit ca 5,5V betreiben, weil das die uC-Eingänge noch verkraften können und die Verstärker nur in die Begrenzung gehen.

[rswtal]

Rx darf nicht größer sein als Ra, dass habe ich schon
bedacht.
Die zweite OP-Schaltung soll nicht wegfallen sondern
macht ein positives Signal aus dem negativen. Also Vu=1.

50mA ist doch kein Problem. Hab nen Spannungsregler mit 1A
zur Versorgung.
1V hab ich mir auch schon überlegt, möchte aber den zweiten OP nur als Vorzeichenwandler benutzen ohne Verstärker.

Das mit den 5,5V ist ideal, allerdings habe ich 15V als Vorgabe.

Also ist 5V die ideale Ref.Spg in meinem Fall oder??
Oder 1V und danach nochmal verstärken???
19mV ist die kleinste Spannung die am Ausgang messbar sein soll.

[Bannes]

Hallo,
der Versorgungsstrom ist nicht das Problem.
Die meisten OpAmp begrenzen ihren Ausgangsstrom im Bereich um 25mA als Kurzschlußstrom.
Bei Deiner Schaltung liegt der nichtinvertierende Eingang auf Masse. Der Verstärker versucht nun den invertierenden Eingang auch auf diesem Potential zu halten. Durch die Invertierung erhalten wir am Ausgang bei Verstärkung 1 (mit VREF = 5V) also -5V, was eine Gesamtspannung von 10V an 200Ohm ergibt. Somit fließt ein Strom von 50mA, den weder Deine Referenzquelle noch ein Standard-OpAmp ohne zusätzliche Maßnahmen liefern können.
Gerade in der Messtechnik braucht man Reserven, um Fehlmessungen und damit Fehlinterpretationen zu verhindern.

[rswtal]

Alles klar. Aber meine Referenzquelle kann 1A liefern.

Dies tritt ja nur bei dem Messbereich bis 100Ohm auf.
25mA ist bei meinem OP empfohlen.

Wie ich sehe muss ich wohl eine niedrige Spg. wählen und dann
mit dem zweiten OP verstärken.

Hast du ICQ ???

[Bannes]

Hallo,
richtig. Und daran denken, dass ohne einen RX der erste OpAmp auch schon an die Aussteuergrenze geht und auch den Eingangsschutz für den uC nicht vergessen.
ICQ habe ich nicht.

Arno

[rswtal]

Als Uref sollte schon 5V anliegen, da ich keinen Spgs.regler finden kann, welcher 1V macht.

Was ist mit diesem OP???
http://www.produktinfo.conrad.com/daten ... -tl082.pdf

Da steht drin , dass der Strom unlimited ist?????
Kann ich den OP wie jeden normalen OP nutzen da er auf JFET Basis arbeitet??

[Bannes]

Hallo,
leider ist Dir da ein Übersetzungsfehler unterlaufen. Diese Aussage bedeutet, daß die Dauer des Kurzschlusses unbegrenzt sein kann, solange die maximale Verlustleistung nicht überschritten wird (Note 4, Seite 4).
Für Dein Vorhaben ist die Abb. 9 im Datenblatt massgebend, wo der Zusammenhang zwischen Lastwiderstand und maximalem Ausgangsspannungshub dargestellt ist.
Ausserdem wirst Du bei Auswertung des Innenschaltbilds auf Seite 3 feststellen, daß in Reihe zum Ausgang ein Widerstand von 128 Ohm geschaltet ist, der für die Strombegrenzung zuständig ist. Zusätzlich ist in jedem Emitterzweig der Endtransistoren noch ein 64 Ohm Widerstand vorhanden.
Entweder nimmst Du also einen stärkeren OpAmp ( Audioverstärker lassen sich im Gleichstrom- und NF-Bereich durchaus als Operationsverstärker beschalten und betreiben), oder Du setzt eine diskrete Treiberstufe dahinter, die den nötigen Strom liefert.


Arno

[rswtal]

Ja stimmt.
Aber die maximale Verlustleistung 680mW überschreite ich doch nicht oder?
Sagen wir mal Rx =0Ohm also höchster Strom. Wie hoch wird dann der maximale Strom???

[Bannes]

Hallo,
Ohmsches Gesetz!
Bei +-15V kommt der OPAmp unbelastet auf ca +-13,5V Ausgangsspannung.
Das ist dann die EMK.
Wenn Du jetzt die beiden in Reihe geschalteten Widerstände berücksichtigst, kannst Du den theoretischen Maximalstrom nach Masse und die zugehörige Verlustleistung selbst berechnen.
Diese Rechnung setzt aber voraus, daß der Ausgangstransistor voll aufgesteuert bleibt. Das ist aber durch die interne Treiberschaltung schon verhindert, die diese Ansteuerleistung nicht erbringt.
Messungen mit einem begrenzten OpAmp sind sowieso unbrauchbar.
Du kannst es drehen und wenden wie Du willst, mit einem Standard-OpAmp wird es so nicht funktionieren.

Arno

[rswtal]

Ich habe die Lösung.
Uref= 5V
Imax= 25mA

Für den Meßbereich 0...100Ohm nehme ich einen Ra 1kOhm
und somit gibts nur 5mA.
Mit dem zweiten OP Vu=10 (Ra=1k und Rx=10k)komme ich dann auf meine 5V.

Was hälst du davon ???

[Bannes]

Hallo,
Eigenes Nachdenken führt fast immer zu einer akzeptableren Lösung als Vorsagen. Eine eigene Meinung kann man auch viel besser vertreten als eine Fremde.
Diese Lösung sieht schon wesentlich besser aus, allerdings ist immer noch die Belastung des Messobjektes relativ hoch (ein Problem, das bis jetzt noch gar keine Berücksichtigung gefunden hat).
Ich gehe davon aus, daß Du ein Lehrprojekt verwirklichen sollst und kein real einsetzbares Ohmmeter, richtig?
Dafür gibt es nämlich meiner Ansicht nach wesentlich bessere und vor allem genauere Methoden.

Arno

[rswtal]

Stimmt natürlich.
War durch den Ics verwirrt.
Das Meßobjekt wird doch nicht stark belastet.
Sind doch max.5mA die durch Rx fliessen????

Die Schaltung soll aufgebaut werden und muss auch laufen.
Das µC-Board soll auf dem Monitor Rx ausgeben.