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Zusammenfassung

Autor picass
 - 23.08.2023, 10:58:46 CEST
Zitat von: Ottmar in 21.08.2023, 20:28:06 CESTEine Frage: Wie soll Vout des OPA von Deiner Schaltung weiterverarbeitet werden? Im ADC? Dann gibt es einfache Lösungen um den Offset am Eingang und damit die Auswirkungen am Ausgang auszugleichen: Abgleich mittels Software!
Fein, dass du dich der Mühe unterzogen hast, der im März 22 aufgetretenen Frage nach zu gehen. Damals ging es mir um das Selbt-Erstellen einer Elektronik-Platine für die mit einem unbekannten Defekt ausgefallene orig-E-Platine unserer Garagentor-Öffung. Diese Platine ist seit Etlichem fertig und im Einsatz. Es war bis vor wenigen Wochen ein rechter Kampf, weil die zugekaufte, billige - ähm, preiswerte - Funkfernsteuerung rum zickte, aber nun läuft alles. Meine Fragen oben bezogen sich auf den Sicherheitsaspekt, dass ein elektrisch bewegtes G-Tor stoppen soll, wenn es auf ein "nicht-dahin-gehörendes-Hindernis" trifft. Diese Funktion ist zwar auf der Platine hardwaremäßig komplett integriert, aber bis jetzt noch nicht aktiviert worden. Das hatte ich immer wieder aufgeschoben und - räusper - das liegt auch jetzt noch nicht vorne auf meiner Bank der nächsten Einsätze. Das kann ich verantworten, weil das Tor funkmäßig nur dann bewegt wird, wenn ich in unmittelbarer Nähe bin. Nachdem die vorige Funke erfolgreich "beruhigt" werden konnte, läuft das wirklich erbaulich.

In der GT-Schaltung (Garagentor) folgt dem OPA - wie schon erwähnt - ein LM311 für die Festlegung der Größe der (Strom-)Last und der 311-er ist strommäßig mit wenig zufrieden. Deine Berechnungen und die von Peter könnten mir allerdings in einem anderen Projekt eine gute Hilfe sein. In einem noch anderen, späteren Projekt (DPF-Regenerations-Anzeiger) hatte ich den Wirkungs-, rs. Arbeits-Bereich des ADC im PIC so eingeengt, dass er nur einen geringen Teil des Uv-Bereichs von 5 V bearbeitet. Ist schon schick, was da alles möglich ist. 
Grüße, picass
Autor Peter
 - 21.08.2023, 22:28:50 CEST
Das ergibt: \( \frac{5A}{1024} = 0,00488A \) oder 4,88mA
Autor Ottmar
 - 21.08.2023, 20:57:12 CEST
Stimmt Peter! daumen_hoch
Klar doch 4096mV/1024 = 4mv-> 0,00488mA wegen der Masseinheit in A und weil's gerechnet ist (=5A/1024).
Autor Peter
 - 21.08.2023, 20:38:58 CEST
Zitat von: Ottmar in 21.08.2023, 20:28:06 CESTLegst Du z.B. Vref des ADC auf 4,096V und Vout des OPA bei 5A Messtrom  mittels der Gegenkopplung (Verstärkung des OPA) auf=4,096V so hast du bei einem 10Bit-ADC eine Auflösung von 4096mv/1024 = 2mV /Digit.
Indem 5A /1024 = 0.00488mA (rechnerisch) entspricht, ist dies auch Deine Auflösung je Digit/2mV.
Ergo: ADRESH:L des ADC * 0,00488mA=Imess
Den Offset des OPA kann man entweder Vernachlässigen oder subtrahieren oder einfach das LSB (Bit0) auf 0 setzen.

Grüße Ottmar
Ich komme hier auf 4mV/Digit und
auf 4,8mA.

Autor Ottmar
 - 21.08.2023, 20:28:06 CEST
Noch zum Thema OPA:
Auch bei einer Betrachung von  "Rail to Rail" eines OPA ist dessen Ausgangswiderstand zu berücksichtigen. Laut Datenblatt,  Figure 3a, werden bei Vcc=+5V diese 5V nur dann am Ausgang erreicht, wenn dieser keinen Ausgangsstrom liefern muß. Sobald ein Strom fließt bricht Vout um ca.  ca. 1,2V/5ma ein. Um auch bei größerer Stromlast annähernd Rail to Rail zu erreichen, müßte ein niederohmiger NMOS dem Ausgang nachgeordnet werden

Das "Rail to Rail" hat also nur für sehr geringe Ausgangsströme Gültigkeit, was in der Regel für den  Betrieb zusammen mit MCU's ausreichend ist. Bei einer LED kommt es ja nicht auf "Rail to Rail" an.

Eine Frage: Wie soll Vout des OPA von Deiner Schaltung weiterverarbeitet werden? Im ADC? Dann gibt es einfache Lösungen um den Offset am Eingang und damit die Auswirkungen am Ausgang auszugleichen: Abgleich mittels Software!

Doch noch zum ADC:

Verstärkungsfaktor/Anpassung an ADC: Es ist nicht so schwierig die Verstärkung eines OPA so anzupassen, dass z.B. 1 digit des ADC 10mA Auflösung entspricht.

Legst Du z.B. Vref des ADC auf 4,096V und Vout des OPA bei 5A Messtrom  mittels der Gegenkopplung (Verstärkung des OPA) auf=4,096V so hast du bei einem 10Bit-ADC eine Auflösung von 4096mv/1024 = 2mV /Digit.
Indem 5A /1024 = 0.00488mA (rechnerisch) entspricht, ist dies auch Deine Auflösung je Digit/2mV.
Ergo: ADRESH:L des ADC * 0,00488mA=Imess
Den Offset des OPA kann man entweder Vernachlässigen oder subtrahieren oder einfach das LSB (Bit0) auf 0 setzen.

Grüße Ottmar
Autor picass
 - 20.03.2022, 16:48:00 CET
Hallo PICkel!
Im Prinzip hatte ich mich geniert, eine solche Grundlagenfrage hier überhaupt anzubringen, aber in der Vergangenheit hatte ich sehr oft kein glückliches Händchen mit der Verwendung von OPs. Die machten meist was ganz anderes als das Erwartete.

Nein, an einen anderen als meinen geliebten PIC18F14K22 habe ich in diesem Zusammenhang nicht gedacht. Inzwischen scheint das Prob auch schon gelöst zu sein. Ich hatte einen TS921 - der beinhaltet 2 Stück Rail-to-Rail-OPs - genommen und der konnte zu meiner Überraschung in schlichtester Grundschaltung an seinem nicht-invertierenden Eingang ein Spannung von 0,03 Volt um den Faktor 10 verstärken. Das reicht nun dicke, denn die anvisierte kritische Spannungshöhe wird bei 0,15 Volt liegen - was ca. 5 A entsprechen würde. Diese 0,15 Volt auf 1,5 Volt gebracht, das ergibt einen ausreichend gutes Arbeitsfeld.

Eigentlich könnte ich hier gleich eine nächste Frage anbringen, nämlich, wie denn die 1,5 V-Meldung empfehlenswerter Weise zu verarbeiten wäre. Zur Auswahl stünde: einem LM311 die Überwachung zu übertragen und sein vereinfachtes "0" oder "1"- Signal auszuwerten.... , oder aber ein PIC analog zählen zu lassen.
Is klar, in einem µC-Forum wird die standesgemäße Antwort lauten: das kann der PIC doch gut. Aber wahrscheinlich werde ich aus gänzlich praktischen Erwägungen doch diesen externen Komparator verwenden. Die Gründe: für mein nächstes, demnächst hier eingestelltes Projekt muss natürlich eine neue Platine her. Da fange ich nicht wieder von Null an, sondern nutze eine geeignete eigene Vorlage und in der ist schon ein LM311 enthalten. Zudem spare ich den Programmier-Aufwand, selbst wenn der überschaubar sein sollte. Die Zeit drängt diesmal, meine Frau treibt mich zur Eile an..... :-[
Grüße, picass
Autor PICkel
 - 20.03.2022, 13:11:25 CET
Hallo picass,

hast Du schon mal drüber nachgedacht, einen PIC mit integrierten Rail-To-Rail-OPV zu verwenden?
Nur als Beispiel: PIC16F1782, das Datenblatt schweigt sich allerdings über die Genauigkeit an den Bereichsgrenzen aus.
Aber das kann man ja mal nachmessen. Realisierbar sollte es wohl sein, ohne neg. Hilfsspannung zu arbeiten.
5A an 30mOhm ergeben 150mV, das schafft ein PIC mit ADC mit ausreichender Auflösung bei Uref=1,024V.
Wichtiger zu wissen wäre der minimal zu messende Strom.

Gruß
PICkel
Autor picass
 - 20.03.2022, 09:06:00 CET
In einem noch neu anzulegenden anderen Projekt gibt es ein Teil-Prob zu lösen: an einem Lastwiderstand soll der fließende Strom laufend kontrolliert werden und bei Überschreiten eines maximalen Wertes eine Reaktion auslösen. In einer Vergleichsschaltung beträgt der R nur 30 Milli-Ohm, der Wert des maximalen Stromes wird bei etwa 5 Ampere liegen. Da fällt also nicht gerade viel Spannung ab. Es geht halt um deren Verstärkung auf einen Wert, der entweder von einem LM311 oder einem µC erfasst werden kann. Geht das überhaupt mit einem z.B. Rail-to-rail-OP mit Single-Power oder muss dafür eine negative Hilfsspannung her?
Grüße, picas

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