OPV-Schaltung für ADXL202 und AVR

[Minifriese]

Moin moin!

Ich mache mal einen Extra-Thread zu diesem Thema auf. Kann doch nicht sein, daß ich der einzige bin, der dieses Problem hat...

Ein ADXL202 gibt sein Signal ja nicht nur als PWM aus sondern auch als Spannung an Xfilt und Yfilt. Der Spannungsbereich beträgt dabei 2,2V für -1g bis 2,8V für +1g für jede Achse. Um den Meßbereich eines AVR von 0..5V auszunutzen, sollte das Signal also auf 0..5V gespreizt werden. Paßt eigentlich gut, weil sowohl die Sensorsignal"mitte" als auch die AVR-Eingangs"mitte" bei 2,5V liegt. Der Verstärker kann also symmetrisch arbeiten.

Um das ganze nun technisch zu realisieren, muß wohl ein OPV her. Zuerst hatte ich geplant, einen Subtrahierer (2,2..2,8 auf -0,3..0,3), dann einen Verstärker (-0,3..0,3 auf -2,5..2,5) und dann einen Addierer (-2,5..2,5 auf 0..5) zu schalten. Als Formel ausgedrückt: SIGavr=((SIGsen-2,5)*8,3)+2,5.

Nach einigen Hirnverrenkungen hab ich mir dann diese Schaltung ausgedacht, die das hoffentlich einfacher bewerkstelligt. Dummerweise stimmt sie mit keiner Grundschaltung überein, die man in einschlägigen Elektronik-Tutorials findet. Könnten die Elektronik-Spezis bitte mal schauen, ob das prinzipiell geht? Bin leider gerade im Busch unterwegs und kann die Sache deswegen nicht einfach ausprobieren...

Oder hat jemand ne andere, funktionierende Schaltung? Vielleicht sogar schon getestet? Es basteln doch hier so viele Leute mit ADXLs und AVRs herum, wie macht Ihr das alle?

Danke,

Nils

[Manf]

Die Schaltung geht sicher grundsätzlich.
Kleine Einschränkungen ergeben sich wenn präzise Werte benötigt werden und die Schaltung abgegleichen werden muss.
Der Abgleich des Nullpunkts wirkt auch auf die Verstärkung und umgekehrt. Der Einfluss ist nur gering und man kann es auch damit abgleichen. In den üblichen Quellen werden deshalb andere Schaltungen dargestellt.

Um den Einfluß des Eingangsstroms gering zu halten werden klassicherweise die Eingänge der OPAms mit gleichen Widerständen beschaltet, dabei geht in dieser Schaltung der Widerstand der Quelle ein. Mittelerweile gibt es OPAms mit ausreichend geringem Eingangsstrom, sodass dieser Punkt je nach Anforderung an Bedeutung abnimmt.

Beim Betrieb an kleinen Betriebsspannungen muß man auf die rail to rail-Fähigkeit der OPAms achten. Hier wird ein Hub von 0 bis 5V am Ausgang berechnet. Soll er beim Betrieb an 0 und 5V wirklich auftreten dann muss der Ausgang unter der späteren Last diese Werte auch erreichen können (mit 5mV oder 50mV Abstand).
Manfred

[Minifriese]

Moin!

Danke für die Antwort, ich werde mal versuchen, mich zum Thema Abgleich schlau zu machen. Aber schonmal vorweg: Glaubst du, daß diese Schaltung den ADXL so belasten würde, daß sich daraus ein nennenswerter Einfluß ergibt? Und daß der AVR-Eingang diese Schaltung wiederum so belastet, daß das was ausmacht?

Nils

[Jakob L.]

Die Schaltung belastet den ADXL so gut wie gar nicht, da der Operationsverstärker einen sehr hohen Eingangswiderstand hat.

[Manf]

Ich bin mir eigentlich sicher, dass der Beschleunigungsmesser mit der Schaltung ohne Verstärkungs-Abgleich ganz gut bedient ist.

Für einen Nullpunktabgleich könnte man falls nötig in den Knoten R2 R3 einen kleinen Strom einspeisen. Poti 0-5V und über 1M oder mehr an den Knoten. Das wäre dann die Schaltung mit der man den Einfluß des wechselnden Übergangswiderstand des Schleifers (Mikrofonie) gering hält.
Manfred

[Minifriese]

Das mit dem Poti zum Nullpunktabgleich leuchtet mir halbwegs ein. Könnte man stattdessen auch entweder R2 oder R3 variabel machen? Zum Beispiel für einen der beiden statt 12k einfach 10k und ein 3k-Poti in Reihe schalten? Das sollte doch den gleichen Effekt haben, daß das Potential im Knoten R2/R3 verschoben werden kann.

Ich hab gerade noch mal das Datenblatt vom TLC274 durchforstet, in der Hoffnung, einen Parameter zu finden, der den kleinsten erreichbaren Abstand der Ausgangsspannung von den Versorgungsspannungen (+/-) angibt. Das meintest du ja oben mit Rail-to-Rail-Fähigkeit, nehme ich an.
Da gibt es einmal die Low-Level Voltage von 50mV und die High-Level Voltage von 3,8V (beides bei VDD=5V gefunden). Geben diese Werte an, wie nahe der Ausgang an die "Rails" rankommt??? Die 50mV wären mir ja mehr als gut genug, aber 3,8V als obere Grenze eigentlich nicht. Oder lese ich das Datenblatt falsch?

Bei "meinem" TL084 habe ich eine solche Größe überhaupt nicht gefunden.

Nils

[Manf]

Das mit dem Poti zum Nullpunktabgleich leuchtet mir halbwegs ein. Könnte man stattdessen auch entweder R2 oder R3 variabel machen? Zum Beispiel für einen der beiden statt 12k einfach 10k und ein 3k-Poti in Reihe schalten? Das sollte doch den gleichen Effekt haben, daß das Potential im Knoten R2/R3 verschoben werden kann.

Bei "meinem" TL084 habe ich eine solche Größe überhaupt nicht gefunden.

Nils

-Das ist ja das bei den Messtechnikschaltungen und der Entkopplung, kleinste Widerstandsänderung mit Einfluß auf die Verstärkung beim Nullpunkt Abgleich und kleinste Mikrofonie im Betrieb.
-Der TL072 wäre dann soetwas wie ein Monorail und eben billig.
-Der TL084 hat typisch +-13,5V (bei +-15V).
Manfred

[Minifriese]

Was meinst du mit Mikrofonie?

[steg14]

übrigens hättest du dir die Rechnerei ersparen können:
http://www.stegem.de/Elektronik/OP2/op.html

[Manf]

Das wäre dann die Schaltung mit der man den Einfluß des wechselnden Übergangswiderstand des Schleifers (Mikrofonie) gering hält.
Manfred

Der Schleifer auf der Kohlebahn wirkt ähnlich wie ein Kohlekörner-Mikrofon, er wandelt (Schall)-Schwingungen in elektrische Signale, nicht so stark wie ein Mirkofon.
Manfred