Ohmmeter mit OP's ?

[Bannes]

Hallo Stromus,
hier musst Du wirklich beim ersten Beitrag mit der Grundschaltung beginnen und alle Veränderungen nachvollziehen. Für die von Dir zuletzt vorgeschlagene Diodenlösung, die auch praktikabel ist, brauchst Du trotzdem wieder den Reihenwiderstand zur Strombegrenzung. Es sei denn, Du willst den OpAmp mit dem Kurzschlussstrom belasten. Das wollte ich bei einer Meßschaltung eigentlich nicht so einbauen.
Übrigens, dritte Schutzvariante: SperrschichtFET mit kurzgeschlossene Drain und Source. Auch 2 antiparallel notwendig, aber absolut geringe Sperrströme.

Arno

[rswtal]

Wo sollte ich die Spannungsbegrenzung sinnvoll einbauen???
Nach dem ersten oder zweiten OP???

[Bannes]

Hallo,
nach dem 2.
Kannst Du dann nochmal Deine Gesamtschaltung aufzeichnen, um zu kontrollieren ob wir bei den vielen Änderungen nicht noch zusätzliche Fehler eingebaut haben?

Arno

[Stromus]

Hallo Bannes,

So wie in dieser Schaltung jetzt die Werte sind kommt am Ausgang 5V heraus. Wenn der 100Ohm-Widerstand der zu messende ist, dann bringt die Gesamte Schaltung für Werte größer 100Ohm schon höhere Spannungen am Ausgang.
Am Ausgang des zweiten OP's ist jetzt noch der Spannungsteiler vorgesehen und das macht für mich keinen Sinn, denn das was die Verstärkung des 2.OP's bringt wird wiederum durch das Teilerverhältnis herabgesetzt. Das kann doch direkt durch das Verhältnis der zwei widerstände am zweiten OP (hier 10k/1k) eingestellt werden.

Die Frage ist: welche Widerstandsbereiche sollen damit gemessen werden, so dass der größte zu messende Widerstand die maximale Spannung von 5V am Ausgang des 2.OP's bringt.
zweite Sache: das wird wahrscheinlich ohne Bereichsumschaltung nicht gehen. Deshalb soll der µC auch noch den Bereich überwachen

[rswtal]

Habe jetzt die einfachere Variante genommen.
http://home.telebel.de/~zokovac/sch5.jpg

Ich weiss jetzt gar nicht mehr was die Z-Diode sollte???

Geht der Op eigentlich nicht kaputt wenn da am Ausgang
15V anliegen????
Wie berechne ich die Werte der Diode ???

[Stromus]

Die Diode ist eigentlich unnötig per Überlegung. die Masse kann nicht positiver werden, da die 5V-Spannung von Dir auch so angelegt wird. Die Spannung am Ausgang wird durch den Teiler herabgesetzt aber ist das nötig oder kannst Du die Widerstände am zweiten OP direkt wie erwünscht dimensionieren?

[Bannes]

Hallo rswtal,
ich sehe, Du hast jetzt wieder eine frühere Schaltung genommen.
1. Ein Tip für die Simulation, die Du durchgeführt hast: Nimm eine 1Hz Dreieckspannung am Eingang, dann kann man nämlich am Scope sehen, wenn die Verstärker in die Begrenzung kommen. das ist hier bei beiden OP´s der Fall.
2. bist Du von Deinem Vorhaben am Eingang grundsätzlich ein Widerstandsverhältnis von 10:1 vorzusehen abgegangen. Eingezeichnet ist 1:10. Das hättest Du zum Beispiel bei einer dynamischen Simulation gesehen. 5V Eingang mit 1kOhm zu 10 kOhm ergibt 50V, wennder OPAmp das schafft. Ist hier aber leider nicht der Fall.
3.Deine Spannungsangaben zeigen alle Werte am Anschlag.
4. Die Z-Diode ist in dieser Variante wieder entbehrlich.

@Stromus:
Hier wird eine Lehrschaltung aufgebaut, und um zu verhindern, daß ein eventuell teurer uC zerschossen wird, solte der Ausgang den Bereich von Masse (oder minimal negative Spannung) bis +5V unter keinen Umständen verlassen dürfen.
Das verhindert die Ausgangsschaltung sicher. Gut, die Schottky-Diode ist eine Zugabe für absolute Sicherheit, aber einmal die Eingangsspannung falsch gepolt heißt Exitus für den uC.
Da im 100 Ohm Bereich der OpAmp den nötigen Ausgangsstrom nicht bringt, wurde das verstärkungsverhältnis am OP 1 auf 0,1 gesetzt.
rswtal wollte dann diese Schaltung auch für die anderen Bereiche beibehalten, so daß eine Verstärkung im OP 2 notwendig wurde.
Der Verstärkungsfaktor hier sollte eigentlich abgleichbar sein, hat er aber nicht berücksichtigt.
Die Verstärkung ist jetzt so festzugelegen, daß bei Überschreitung des Vollausschlags (z.B. Rx fehlt oder zu groß) der OP 2 begrenzt, aber durch den Spannungsteiler der uC-Eingang nicht überlastet wird und der lineare Bereich trotzdem bestmöglich ausgenutzt wird.

Arno

[rswtal]

In meiner geposteten Schaltung ist der Meßbereich 0...100Ohm
Bei Rx=100Ohm ist der Ausgang am OP1 max.-0,5V und wird
mit dem 2ten OP auf +5V gebracht.

Das verhältnis soll 10:1 sein. Funktioniert auch so.
Ich habe den Rx so gross gewählt um zu sehen ob der µC beschädigt wird. z.B wenn jemand in der Messung den Rx rauszieht. Klappt also bis jetzt wunderbar linear.

Ich muss jetzt nur noch wissen ob die OPs beschädigt werden.
und wie ich die Diode berechnen kann..

@Stromus
Der Messbereich wird von dem ersten Widerstand gewählt.
Das mache ich mit Relais.

[Bannes]

Hallo,
ich glaube, daß Du 2 verschiedene Möglichkeiten, die ich Dir aufzeigte, vermischt hast.
Es gibt 2 Möglichkeiten, den uC sicher zu schützen:
1. mit dem Spannungsteiler, wie jetzt gezeichnet. Dann muß die Ausgangsspannung des OP 1 im 2. OpAmp auf ca 15V verstärkt werden. Der Spannungsteiler teilt dann die Spannung im ungefähren Verhältnis 1:3 auf ungefährliche 5V herunter.
Das wären dann die 0,5V am Ausgang OP 1 mal 30 = ca 15V und über den Spannungsteiler dann max +5V am uC.
2. mit einer Z-Diode von 5,1V vom Ausgang des OP 2 über einen Strombegrenzungswiderstand nach Masse. Diese Möglichkeit haben wir auch schon besprochen und Du hattest sie auch ausprobiert.
Welche Schaltung man benutzt ist letztlich Geschmackssache, beide sind möglich.
Die Schottky-Diode begrenzt in beiden Versionen die negative Eingangsspannung am uC auf ca -0,3V. Im normalen Betrieb sollte keine negative Ausgangsspannung am OP 2 erscheinen, aber einmal mit der Meßspitze abrutschen und den Ausgang von OP 1 kurzschließen ist schnell passiert.
An der Diode gibt es nicht viel zu berechnen: Sperrspannung > 2x Betriebsspannung, zulässiger Strom > 4x Kurzschlußstrom des OpAmp.
Solange Du innerhalb der Betriebsgrenzen laut Datenblatt bleibst, kann einem modernen OpAmp nichts passieren.

Arno

[rswtal]

Ja aber die Schaltung wie ich die gezeichnet habe funkzt es jetzt oder???

[Bannes]

Hallo,
Ja, aber Du musst den 2. OpAmp in der Verstärkung abgleichbar machen. Bei der ersten Inbetriebnahme musst Du mit einem Widerstand der dem höchsten Widerstand des Bereichs entspricht, einen Abgleich des Messwertes durchführen. Du musst Bauteil- und Verstärkungsstreuungen kompensieren können.
Deswegen mein Vorschlag: den 1kOhm an OP 2 in einen 560Ohm Festwiderstand und einen Trimmer von 1kOhm aufteilen. Nach dem Abgleich kannst Du den Widerstand des Trimmers ausmessen und beide durch einen Festwiderstand ersetzen.

[rswtal]

Ja klar, das wollte ich auch so machen. Muss ja halt
nur einstellen können, dass bei 5V das Verhältnis 10:1 gilt(OP1)

Werde morgen die Bauteile raussuchen.

[Stromus]

Hallo Bannes,

ja ja, wenn nur als Schutz gegen eigene Zerstörungsbegabung zu sehen ist, dann sagen wir mal die Diode macht Sinn. Obwohl er auch vorher messen kann, denn ich nehme an die 5V-Quelle bleibt dran.

Diesen Satz habe ich nicht ganz richtig verstanden: "Da im 100 Ohm Bereich der OpAmp den nötigen Ausgangsstrom nicht bringt, wurde das verstärkungsverhältnis am OP 1 auf 0,1 gesetzt"

der Ausgangsstrom wird immer kleiner je näher sich der Ausgang an's Sperren bewegt (Bereich mV). Je kleiner "1" die Verstärkung gewählt wird, desto kritischer. Verstärkung größer 1 => Ausgang bewegt sich in Richtung Sättigung, also der Strom wird größer. Oder hattest Du gemeint Vergrößerung der Verstärkung auf 0,1? In diesem Fall wären wir uns einig.

Der lineare Bereich wird ausgenutzt. Ausnahmen: Übergang zwischen Polaritäten (hier nicht der Fall, da nur eine Polarität ausgenutzt wird), oder Sättigung mit Clipping. Darauf muss er aber selber achten durch Bereichsumschaltung und Überwachung.
Der Spannungsteiler ist für mich nach wie vor unnötig, da der sich ergebende Reduktionsfaktor mit der Verstärkung des zweiten OP's multipliziert wird. Damit kann er direkt die Beschaltung am OP so dimensionieren, dass der 5V-Bereich nicht überschritten wird. Warum braucht der zweite OP +- 15V-Versorgung. Diese kann damit auf 6...7V begrenzt werden und fertig.

Ich würde gerne eine fertige Lösung sehen, wo die Widerstandswerte auch deutlich lesbar sind.

[Bannes]

Hallo Stromus,
Du hättest vielleicht doch meinen Rat befolgen, und von Anfang an lesen sollen.
In seinem ersten Entwurf hatte rswtal als Normalwiderstand für den 100Ohm-Bereich 100Ohm vorgesehen.
5V an 100Ohm ergeben 50mA Ausgangsstrom des OpAmp1. Kurzschlußstrom: ca 25mA. Leider verloren. Deshalb wurde die Verstärkung auf 0,1 festgelegt und zwar durchgängig für alle Messbereiche.
Wenn der zu messende Rx entfernt wird geht der OP1 sofort in die negative Begrenzung nahe -15V. Diese Spannung am Eingang des OP2 kann nur durch eine der von mir vorgeschlagenen Möglichkeiten auf ein zulässiges Niveau für den uC limitiert werden.
Die Versorgungsspannungen wurden so vorgegeben.

@rswtal
Was das fertige Objekt / Projekt angeht, schliesse ich mich Stromus´ Bitte an.
Beim Abgleich kommt es nicht auf das genaue 10 : 1 Verhältnis an, sondern Du machst mit Ra = 10Rx einen Full-Scale-Abgleich auf genauen Wert auf der Anzeige des uC (Display, PC o.ä.)

Arno

[rswtal]

Bitte schön

Meßbereich 0...100Ohm

Nochmal zur Schottky Diode:
zulässiger Strom = 4x 25mA = 0,1A
" Spg. = 2x 15V = 30V
Ist das richtig???

Kann mir jemand die Werte für die Ströme berechnen.
Wie hoch steigen die wenn Rx entfernt wird ???