KMZ10 - OPAMP - Wer hat Erfahrung ?

[tlassak]

Hi,

ich versuche einen magnetoresistiven (elektronischer Kompass) Sensor KMZ10A von Philips an einen AT90S4433 ADC Eingang zu bringen. Leider ist der Output des Sensors direkt zu schwach. In Analogelktronik kenn ich mich aber nicht aus.

Soweit ich verstanden habe muss jetzt ein OpAMP her.
Nachdem ich nur 5 V habe muss es wohl ein rail-to-rail sein. Wenn der Messbereich nur zwischen 1V und 4V wäre, wär's auch ok.

+ Hat das schon mal jemand gemacht (KMZ10 und so) ?
+ Welcher opAmp ist geeignet ?
+ Gibt's einen Schaltplan/Platine dazu ?

Danke ... Thomas

[Kjion]

Ich glaub das ist noch ein bißchen kompilzierter mit der Ansteuerung. Ich kann aber nächstes Jahr ;) mal einen Freund von mir fragen, der beschäftigt sich im Moment mit so was.....

MfG Kjion

Hallo Thomas,

du kannst die dir arbeit ganz erheblich vereinfachen, wenn du fertige Komass-Module verwendest.

Bei www.roboter-teile.de/Shop/index.html gibt es ab ca. 40,- € fertige Kompass-Module, die auf dem KMZ10 basieren.
Diese Kompass-Module haben teilweise I²C-Bus Anschlüsse und lassen sich sehr einfach von einem Micoprozessor auslesen.

Gruß Robert

[tlassak]

Danke - ich will aber eigentlich kein kompassmodul bauen.
Ich brauchs eher für eine art lichtschranke, wenn "was elektro-magnetisches" durchfährt, soll im simpelsten fall ein schalter umgelegt werden.
Aber eigentlich eher der "elektro-magnetische" Fingerabdruck des objekt mit den daten aus einer DB abgeglichen werden.

Guck, doch mal unter:

http://www.ereprijs.demon.nl/objectives/shaft_encoders.htm

cu

Michael

[McNugget]

Wieso verwendest du zum auslesen nicht einen Mega128? Der hat einen symmetrischen Verstärker integriert, womit das an sich keine Probleme darstellen sollte.

Und zu dem fertigen Modul: Wenn ich das ganze über einen Mega und einer mathematischen Formel leicht selbst bauen kann und ein Sensor nur 2,50 kostet, dann nehme ich auch lieber diese Möglichkeit, als 40 Euro für ein Modul zu bezahlen!
Aber das heißt natürlich nicht, dass der Aufwand nicht evtl immens ist, was ich ja bisher nicht abschätzen kann.

Dazu noch folgende Frage:
Wäre es möglich mit einer Kaskade von Sensoren und einer entsprechend aufwendigen Berechnung nicht nur Drehbewegungen zu erfassen, sondern zusätzlich auch Rollbewegungen? Also ein 3dimensionales Lageerfassungssystem?

Gibt es dazu evtl. Formeln, wie sich die Werte des Sensors verändern, wenn man ihn um die Z-Achse dreht?

[Manf]

Wieso verwendest du zum auslesen nicht einen Mega128?
Erwarte keine rasche Antwort, der Thread ist ein Jahr alt und das letzte Statement von tlassak auch. Vielleicht kann sein Sohn.. O:)
Manfred

[McNugget]

...Vielleicht kann sein Sohn.. O:)
Manfred

loool :D

Oh, darauf habe ich gehofft :)

Die Sensoren sind halt richtig günstig zu bekommen und scheinbar extrem einfach auszulesen. Das heißt natürlich nicht, dass es einfach ist mit den gelesenen Daten etwas anzufangen, aber Formeln wird es sicher für das Magnetfeld der Erde geben. Ich hoffe mit meiner Frage also darauf, dass sich irgendjemand schonmal mit diesem oder einem sehr ähnlichen Sensor befasst hat und eben solche Formeln zur Verfügung stellen kann, oder sagt, wo er/sie sie gefunden hat.

Vielleicht war ja jemand bereits so kühn :)

Gruß
Timo

[Manf]

Ich hoffe mit meiner Frage also darauf, dass sich irgendjemand schonmal mit diesem oder einem sehr ähnlichen Sensor befasst hat und eben solche Formeln zur Verfügung stellen kann, oder sagt, wo er/sie sie gefunden hat.

Die Sorge, dass zu wenig Information zur Verfügung steht ist sicher unbegründet, das Datenblatt ist sehr umfangreich. Die Sensoren stellen magnetfeldabhängige Brückenschaltungen dar, die ein Signal im mV Bereich liefern.

Eine Schaltung wie in fig 11 datenblatt ist sicher schon recht ordentlich. 5V Betrieb und Verstärkung um 50 mit Offsetabgleich und Temperaturkompensation. Für eine Testschaltung würde ich nur den ersten OP nehemen und die Temperaturkompensation weglassen.

Vor ein paar Jahren habe ich die Sensoren einmal ausprobiert. Ich habe gerade den Aufbau herausgesucht: Die Sensoren sind etwas nichtliear und ich habe sie deshalb in Spulen gesteckt, die das Magnetfeld kompensieren. Die Sensoren arbeiten damit nur im Nullpunkt und der Kompensationsstrom ist linear zum externen Magentfeld. Auch ganz nett.

Datenblatt:
http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/various/SC17_GENERAL_MAG_98_1.pdf

Manfred

[McNugget]

Dankeschön! Das ist eine sehr umfangreiche Antwort!

Das Datenblatt habe ich vorliegen. Wir haben mit einem simplen Voltmeter Messungen gemacht, die die nichtlinearität bestätigen. Der Testaufbau wurde immer ein Stück weiter gedreht, bis die Anzeige des Voltmeters eine Änderunge zeigte (digital). Es wurde ein strich auf dem Papier gemacht und der aktuelle Wert daran notiert. Der Sensor deckt 180° ab, weswegen zwei benötigt werden um 360° zu erfassen. Soweit klar. Die temperaturabhängigkeit ist mir eigentlich egal, da ich keinen Kompass suche, sondern ein System, das erkennt, dass ich mich im 3dimensionalen Raum in der Lage verändere. Ich muss wissen ob der Roboter gedreht wird und/oder ob er um fällt. Und wenn er umfällt, muss ich wissen wohin und wie weit er schon gefallen ist. Das System kann sich bequem neu kalibrieren, wenn die Maschine wieder steht. Das wäre nicht das Problem.

Gruß
Timo

EDIT: Ich gebe zu, so genau hatte ich mir das teil noch nicht angeschaut. Da steht ja doch etliches in dem Datenblatt. So einen Umfang ist man ja sonst garnicht gewohnt :)

[tlassak]

Ok - erst nochmal vielen Dank für die Anteworten.
Ich hab ein bisschen mit dem KMZ experiminetiert und ausser Rauschen hab ich nix bekommen. Das mit den Spulen hab ich gelesen aber da fing's dann schon an kompliziert zu werden (auf meine Fähigkeiten bezogen).
Nach ner Weile hab ich das dann aufgegeben und mir ein anderes System gesucht, das besteht jetzt aus eine ATMega8, einem PIR Sensor und 3 Widerständen (also noch im Rahmen meiner HW-Möglichkeiten :-)
Wie gesagt es geht eigentlich nur um so ein Lichtschranken-Ding.
Eines interessiert mich allerdings noch: Was für nen Bereich hast Du denn auf dem Voltmeter eingestellt. Die Signale kommen doch nur im niedrigsten Millivoltbereich (soweit ich mich erinnere, vielleicht täusch ich mich da auch, ich in der ganzen Zeit soviele verschieden Sensoren experimentiert)
thomas

[Manf]

Eines interessiert mich allerdings noch: Was für nen Bereich hast Du denn auf dem Voltmeter eingestellt.
Eine Schaltung wie in fig 11 datenblatt ist sicher schon recht ordentlich. 5V Betrieb und Verstärkung um 50 mit Offsetabgleich und Temperaturkompensation. Für eine Testschaltung würde ich nur den ersten OP nehemen und die Temperaturkompensation weglassen.
PIR Sensor
Mit einem Operationsverstärker und einer Verstärkung von 50 kommt man in den Bereich von 1V oder kurz darunter, vom Magnetfeld hängt es ja auch noch ab. Das reine Sensorsignal ist unhandlich klein.

Bei PIR Sensoren hat man allerdings kleinere Signale, die werden meistens um den Faktor 10000 verstärkt.
Manfred

[tlassak]

Das mit dem OP ist mein Problem.
Bin zu blöd um mit nem OP ne Signalverstärkung zu bauen.
Hab's probiert, aber da kam nie was bei raus.
Da hab ich beschlossen die Finger von Analog zu lassen, ausser ich krieg's perfekt vorgekaut (Plan, Foto, Teileliste, etc). Aber so Schaltpläne mit Aussagen wie "da kannste jeden OP nehmen, must vielleicht R5 anpassen ..." laufen bei mir garantiert nie. Bzgl OP würd's mir schon reichen wenn ich einmal eine absolut deppen-sichere Kombination hätte, die ich bei Bedarf benützen könnte.

Der PIR ist schon ein Modul (beim PIR ist die Hälfte des Werts eh in der Linse), da kommt sauber 0-5V raus (also passed für den ADC und Amateure wie mich).

thomas

[flooze]

ein guter single rail op-amp:

LM324
(conrad-nr: 175838 - 13)
4-fach op-amp im 14 poligen DIL gehäuse

es gibt ein sehr gutes datenblatt von national semiconductor, unter anderem zu finden bei conrad unter dieser bestellnummer, da sind einige schaltungsbeispiele drin.

mit einem IC dieser art bekommt man 2 DC differential amps oder einen DC instrumentation amp und noch vieles mehr hin.

hat sich bewährt bei mir, vor allem der differential amp auf seite 11 des datenblatts ist in null komma nix aufgebaut. allerdings sollte man bei single rail drauf achten, dass der bezugspunkt der verstärkerschaltung die mitte zwischen 0V und V+ ist (zb mit einem toleranzarmen spannungsteiler), und nicht 0V. sowas lässt einen leicht verzweifeln ;)

[tlassak]

danke für die hilfe.
was ist denn ein "toleranzarmer spannungsteiler" ?
spannungsteiler ist bei mir 2 widerstände in reihe und der bezugspunkt in der mitte abgegriffen. aber was ist daran tolaranzarm (oder auch nicht) ?

thomas

[flooze]

hab mich vielleicht doof ausgedrückt
mit toleranzarm meine ich widerstände mit geringer toleranz (1% oder 0,1%). was generell empfehlenswert ist wenn man genaue analoge schaltungen herstellen will.
je besser die widerstände in so einer verstärkerschaltung zusammen passen(was eher der fall ist bei geringen toleranzen), desto symmetrischer wird das ganze und desto besser werden störungen unterdrückt

[tlassak]

ahh, ok - das wird klar.
muss ich mal welche kaufen, ich hab nur die normalen 5%'er genommen.