• Super KaiR


    Du zeigst den Fehler der falschen Anpassung deutlich auf. Theoretisch wäre es nun möglich, den Teil von I1A auch gleich mit dem U2A zu erledigen, indem dein U2A gleich auf die 5V runterteilt und eine Addition mit der 5V Referenz zu einem Ausgangsbereich 0-5V führen würde. Der benötigte Strom aus der 5V Referenz würde durch die viel höheren Widerstände kleiner. Aber alles hat auch immer seine Nachteile:

    Je höher der Einganswiderstand einer OP Beschaltung ist um so höher steigt auch der Rauschanteil (was in der genannten Anwendung aber keine Rolle spielen würde).

    schöne Ostern

    Pius

  • Bei der bisher gezeigten Schaltung zur bipolaren Spannungsmessung (Posting #172) gibt es noch einen Schwachpunkt, der von Knisterbein auch angesprochen wurde. Das Potentiometer für die Einstellung der Spannung ist parallel zur Messchaltung angeschlossen. Deshalb wird die Spannungsquelle belastet, weil die Gesamtimpedanz der Schaltung sinkt.


    Ist das 10kΩ Poti genau auf 50% eingestellt, so müsste sich am Eingang zu R1 (rechnerisch, nur der Poti-Spannungsteiler betrachtet) genau 0V ergeben. Das tut es aber nicht. Die Eingangsspannung liegt bei etwas über 300mV, was zu einer Ausgangsspannung von 2,566V statt 2,50V führt. Folgender Screenshot zeigt den Effekt:


    bipol-Spannungsmessung-belastung-1.png

    Eine "kleine" Ungenauigkeit. Wesentlich krasser wird es aber, wenn z.B. ein 50kΩ Poti verwendet würde:


    bipol-Spannungsmessung-belastung-2.png

    Hier liegt die Eingangsspannung schon bei gut 900mV, was zu einer Ausgangsspannung von über 2,6V führt. Eine sehr deutliche Abweichung.


    Darum ist es angeraten, einen Spannungsfolger (so wie es auch beim 5V Eingang zu R2 gemacht wurde) zu verwenden. Dadurch würde (einfach gesagt) die Belastung durch den Poti-Widerstand "abgekoppelt.

    Leider ist in diesem Fall ein einfacher Spannungsfolger (Impedanzwandler) mit Hilfe eines "normalen" OpAmps nicht möglich, weil dieser an seinem Ausgang niemals die volle Betriebsspannung ausgeben kann. Es liegen +/-12V Betriebsspannung an und es soll die komplette Spanne auch mit dem AD-Wandler gemessen werden. Der OpAmp wird jedoch in diesem Fall nicht mehr als etwa 10,5 bis 11V Ausgangsspannung liefern können.


    Aus diesem Grund wurde statt eines Impedanzwandlers ein aktiver Spannungsteiler eingesetzt. Mit dessen Hilfe wird die Eingangsspannung auf -6V..+6V halbiert. Die im vorherigen Thread vorgestellte Addiererschaltung wurde so umgerechnet, dass sie bei diesem Eingangsspannungsbereich immer noch 0V..+5V ausgibt. Aufgrund der recht hohen Eingangsimpedanz des aktiven Spannungsteilers, ist die Belastung durch den Potentiometerwiderstand wesentlich geringer. Wie man in folgender Abbildung sehen kann, beträgt die Abweichung bei einem 50kΩ Potentiometer nur noch etwas über 5mA. Die Spannung am Ausgang beträgt ziemlich genau 2,5V.


    bipol-Spannungsmessung-belastung-3.png


    Um die Schaltung übersichtlicher aufbauen zu können, habe ich einen zweiten LM358 OpAmp statt eines 4fach OpAmp wie den z.B. LM324 verwendet (würde aber auch funktionieren). Der IC und die Schaltung oben links (wo nichts beschriftet ist), dient der Erzeugung der negativen Spannung:


    bip-spannung-breadboard-2.jpg


    Der Schaltplan ist diesem Posting angefügt. Außerdem die Berechnung des aktiven Spannungsteilers, sowie die "Solvereingabe" für das im Posting #172 erwähnte Mathmatics Programm zur Berechnung des Addierers.


    Sollte jemand feststellen, dass ich Unsinn geschrieben habe, würde ich mich über eine fachliche und sachliche Korrektur freuen :).


    Gruß und frohe Ostern

    Kai

  • So, anbei der Code:



    Watzmann: Bei Deinem anderen Gedanken werde ich Dir nicht helfen können/wollen. Kostet zu viel Zeit.


    Vielleicht noch als Ergänzung: LCD-Display.

  • Hallo Pius,


    danke für Deine Ergänzungen. Ich habe noch LM324 in der Bastelkiste. Damit sollte es auch funktionieren und ich kann das umsetzen. Du hattest das mit der Last am Poti ja schon in einem früheren Posting erwähnt. In meiner Beispielschaltung dürfte keine Last auftreten aber mit Deinem Vorschlag wird die Schaltung natürlich etwas „universeller“. Immer wieder schön und hilfreich, Input von jemandem zu bekommen der sich auskennt.:thumbup:


    Watzmann:


    Das muss noch etwas warten. Ich habe noch einen blöden Rechenfehler im Programm (Umrechnung des AD-Wertes in den Spannungswert), was mir erst nach dem Erstellen des Postings aufgefallen ist. Nach der ganzen Bastelei an der Hardware war ich zu schluderig bei der „mal noch schnell“ Codeerstellung. Wenn ich Zeit habe, werde ich das korrigieren und den Code hier einstellen.

    Dann kannst Du ausprobieren. Momentan bin ich aber unterwegs.

  • KaiR


    super Kai, wie Du Dich an die Sache machst und gleich den Beweis erbringt, dass das Ohmsche Gesetz korrekt arbeitet;)

    In Deinem Schema ist der Addierer mit Eingang an R1 = 10k belegt. Da das Poti einen Querwiderstand von ebenfalls 10k hat, empfiehlt es sich, die Last am Poti klein zu halten. Deshalb schlage ich vor, einen 4-fachen OP zu benutzen und den Eingang mit einem Spannungfolger zu ergänzen.


    SchemaKai.png


    Mit einem C gegen Masse am Eingang des Spannungfolgers (nicht gezeichnet) könnte man die Spannung vom Poti noch filtern, genauso würde ich ein C parallel zum R7 vorsehen, aber das kennst Du sicher schon. Man muss sich bewusst sein, dass die Addition von der Konstanz der 12V abhängig ist und dass Störungen auf der 12V sich direkt auf die Ausgangsspannung zum AD auswirkt. Dies erwähne ich lediglich in der Annahme, dass da die Leitungen kaum auf kurzen Wegen verbunden werden können.


    weiter viel Spass

    Pius

  • Es handelt sich um einen Arduino Nano Clone. Wie es angeschlossen wird, sieht man im letzen Bild meines Postings. Plus am Ausgang vom Längsregler an den 5V Pin (Nano), Minus (GNG Pin) in GND und ein Kabel vom OpAmp Ausgang an den A0 Pin des Nanos. Beim Programmieren (Anschluss an USB) sollte man die Schaltung aber abklemmen.

  • Nachdem es in einem anderen Thread darum ging bipolare Spannung zu messen, stellte sich mir die Frage, wie man das mit einem Arduino (Clone) hinbekommt.

    Dieser kann ja bekanntlich nur Spannungen von 0-5V messen. Demnach muss die negative Spannung in einen positiven Bereich angehoben werden.

    Das kann z.B. mit einem Spannungsteiler erfolgen:


    Spannungsmessung+-12V.png


    In dem angesprochenen Thread hat Pius alias Knisterbein auf einen Artikel verwiesen in dem beschrieben wird, wie mit Hilfe eines OpAmps eine bipolare Spannung in eine unipolare umgewandelt werden kann. Das hat mich interessiert und habe das quasi als "proof of concept" ;) mal für eine bipolare Spannung von -/+12V nachgebaut. Der OpAmp soll den Spannungsbereich von -12V..+12V in den Bereich von 0..+5V umwandeln. Das wird dadurch erreicht, dass er als Summierer konfiguriert wird.


    bip-spannung-breadboard.JPG


    Auf dem Breadboard ist rechts ein ICL7660 zu sehen. Mit Hilfe dieses ICs wird die bipolare Spannung von -/+12V erzeugt. Links davon ist ein 10kΩ Poti eingesteckt, welches die Spannung an R1 weiter gibt. Wird das Poti von ganz rechts nach links gedreht, werde alle Werte von +12V bis -12V über R1 an den nicht invertierenden Eingang (+) des ersten OpAmps (LM358 Dual-OpAmp) gegeben. Die 5V Referenzspannung wird über einen Spannungsteiler von der +12V Schiene abgegriffen und an den zweiten OpAmp des LM358 geführt. Dieser arbeitet als Impedanzwandler und sein Ausgang wird wiederum auf R2 gelegt. Mit Hilfe des Trimmpotis am Spannungsteiler kann die Spannung sehr genau eingestellt werden.


    Die Widerstandswerte für diese Schaltung sind nicht so ganz trivial zu berechnen. Wer sich den verlinkten Artikel durchliest wird das feststellen. Um mir das Leben einfacher zu machen, habe ich mir die kostenlose Software Mathmatics von Microsoft heruntergeladen. Damit war die Berechnung schnell erledigt. Weil für die Schaltung sehr "krumme" Widerstandswerte notwendig sind, wurden für die Widerstände R2 (4,166kΩ) und R4 (6,55kΩ) ebenfalls Trimmpotentiometer verwendet.

    Diese wurden vor dem Einsetzen mit Hilfe eines Multimeters eingestellt. Für R5 habe ich eine E12 Standardgröße (2,2kΩ) gewählt. Die 10kΩ Widerstände R3 und R1 sind quasi "Standard".


    Bevor ich die Schaltung aufgebaut habe, habe ich sie simuliert. Es ergibt sich bei den Sprüngen von -12V zu 0V zu +12V und zurück ein schönes „Siegertreppchen“ (-12V = 0V, 0V = 2.5V, +12V = 5V am Ausgang).


    bipol-OpAmp-Simulation.png


    Die Schaltung funktioniert aber auch "in Echt" wunderbar. Um einen Arduino Nano anschließen zu können, habe ich noch einen LM7805 für dessen Stromversorgung eingesetzt. Damit werden die 12V auf 5V herunter geregelt, ohne die restliche Schaltung zu belasten.


    Den Ausgang des 1. Opamps vom LM358 habe ich mit dem A0 Eingang des Nano verbunden und ein kleines recht simples Programm geschrieben (analogRead()) in einer Schleife mit 1Sek Pause und Ausgabe auf dem LCD).


    Das sieht im Ganzen so aus:


    bip-spannung-arduino1.jpg


    Also.... es funktioniert :). Danke auch an Pius für die "Inspiration".


    Gruß Kai

  • Danke für die netten Worte und das Feedback :).


    Ich fand das Ganze unheimlich lehrreich. Das Projekt hat eine breite Palette aus dem Elektronikbereich abgedeckt. Ich habe gelernt mit Opamps und Komparatoren umzugehen, wie man eine Hysterese berechnet und anwendet, was DTL-Technik ist, wie man eine Oszillatorschaltung anwenden kann, wie man eine (etwas aufwändigere) Platine mit KiCad erstellt, wie man SMD Bauteile lötet, wie man sie wieder auslötet (mit Heißluft) ohne alles andere zu zerstören, wie man Fehler sucht (ohne zu verzweifeln, auch wenn ich manchmal kurz davor war ;)) und noch ein paar andere Sachen, die ich wieder vergessen habe.


    nische: Du erwähntest in einem anderen Thread die "Arbeitszeit"... ja es ist ein Prozess. Wirtschaftliche Gesichtspunkte darf man hier nicht ansetzen.


    Wer das SMD-Löten üben will... ich habe noch drei PCBs über und kann sie abgeben ;). Eine Platine würde ich als Ersatz behalten. Der Rest legt eh nur herum und/oder fliegt irgendwann in dem E-Müll.


    Gruß Kai

  • Sehr schön Kai, ich gratuliere Dir zum Abschluss Deines analogen Projektes. Du hast nicht aufgegeben und obwohl wieder neu in die falsche Richtung gesucht, hast Du den neuen Fehler gefunden. Es liegt in der Sache der Fehlersuche, dass man zuerst den Fehler bei sich sucht (Layout) und erst dann auf ein defektes Bauteil stösst. Bravo

    Pius

  • So, nochmal der Sonnenfolger. Er ist feddisch. Funktioniert. Aller guten Dinge sind Drei. Hätte ich besser aufgepasst, wäre mir min. ein Umweg bei der PCB-Erstellung erspart geblieben.


    Ich hatte wieder ein Problem bei der Inbetriebnahme, weil mich ein defekter MOS-FET genarrt hat. Es hat etwas gedauert bis ich dahinter gekommen bin, weil ich erst einmal angenommen habe, schon wieder einen Fehler bei der PCB-Erstellung gemacht zu haben. Allerdings, nachdem ich dieses mal keinen Fehler finden konnte, habe ich mich erneut ans Durchmessen gemacht und bin dem defekten Bauteil auf die Schliche gekommen. Nachdem der MOS-FET Q6 getauscht war, funktionierte endlich alles (und nicht nur "75%") so wie es soll und ich konnte mein Spielzeug fertig bauen.


    M1013901.jpg      M1013907.jpg     M1013906.jpg

  • In meinem Beitrag im Thema SteelGuitar erwähnte ich neulich einen TubeSoundOverdrive. Die Bilder und ein Video auf der Homepage zeigen dort hochfrequente Sigalanteile. Weil ich nicht ganz schnallte wie die Schaltung funzt, gehe ich hier nochmals darauf ein.


    Erst erstellte ich die Schaltung mit KiCad und beobachtete das Ausgangssignal mit verschiedenen Eingangsspannungen und unterschiedlichen Stellungen von Poti R1+R2.


    Bildschirmfoto 2021-02-25 um 11.56.16.png

    grün, Vin = 2Vpp - blau, Vout = +1,2V - rot, Spannung an den Basen der Transistoren = 0.7V (Basis/Emitter)



    Dann übertrug ich die Effektschaltug vom Braedboard auf eine Lochrasterplatine und machte dieselbe Messung diesmal im Realmodus.


    Screenshot_2021-02-25-22-34-33.png

    gelb Vin - grün Vout - blau Spannung an den Basen der Transistoren


    Screenshot_2021-02-25-22-40-21.png

    Hier noch die hochfrequenten Anteile des Ausgangssignals im Zoommodus.


    Ich frage mich nun wie das zustandekommt und überhaupt wie die beiden Transistoren interagieren.


    Wochenendgrüsse an die Community 1176-wink2-gif

    * letzte Worte des Fallschirmspringers : " scheiss Motten" ! *



  • Danke nische. Hast Du gut gemacht ... :)


    Ich liefere zu dem Thema noch ein kleines Schema nach.


    Ich habe, wie in dem Video zu sehen, einen Arduino Nano (mit 5V betrieben) und ein OLED Display (mit 3,3V) über zwei MOS-FETs (für SCL und SDA) miteinander verbunden... und es wurde tatsächlich etwas angezeigt :). Das ganz rechte, rote Kabel (im Video) ist die 5V Verbindung vom Arduino Nano. Die zwei Kabel links daneben in der Spannungsleiste sind für die 3,3V Versorgung und GND. Die braunen Kabel sind für SDA (in der Zeichnung grün) und Orange/Gelb für SCL (in der Zeichnung gelb).


    L-Converter2.png         L-Converter4.png


  • Hallo zusammen,


    ich hatte gerade mit einem sog. Level-Converter zu tun. Diese Teile sind ja dazu da Sensoren, Displays (SPI oder I2C) usw. die nur 3,3V vertragen mit z.B. einem 5V Arduino betreiben zu können. Da diese Konverter bidirektional arbeiten, geht das Ganze auch anders herum. Man kann 5V Geräte mit einem 3,3V µController betreiben.


    Wenn man so ein Teil aber gerade nicht zu Hause hat, wie kann man sich da behelfen? Um das heraus zu finden habe ich gegoogelt und tonnenweise Doku darüber gefunden, wie die Dinger funktionieren. Allerdings habe ich nur englische Beschreibungen gefunden. Darum habe ich mir gedacht, vielleicht interessiert das ja auch hier im Forum den ein oder anderen und habe das mal eingedeutscht. Das schöne ist, es ist relativ simpel und man braucht nur einen (logic level wg. nur max. 5V) MOS-FET für 10 Cent und zwei Widerstände. Schon hat man einen Level-Converter für einen Kanal.


    Wenn man auch keinen MOS-FET hat, ... ist natürlich doof ;).


    Fall 1:

    LS-Case1.png


    Fall 2:

    LS-Case2.png


    Fall 3:

    LS-Case3.png


    Fall 4:

    LS-Case4.png


    Gruß Kai

  • DanielS


    Ich mache das weil:

    • mich die SMD Technik interessiert und ich im Umgang damit Fertigkeiten erlangen will.
    • weil es manche Teile (wie z.B. den Oszillator) nur als SMD Bauteil (SOT-23) zu kaufen gibt.
    • weil es kleinere Platinen ermöglicht.
    • man mit Adapterbreakouts sogar auf Breadboards weniger Platz braucht (z.B. bei Mosfets / Transistoren usw.). Da bekommt man zwei unter, wo normalerweise gerade mal ein TO-220 hinpasst)

    CC119D4D-1E0A-4D1F-8811-4D0C09848BE4.jpeg

    Auf dem Bild sind zwei IRLML2502PBF-IR MOS-FETs auf einer Adapterplatine abgebildet. Als Beispiel.


    @Alle:


    Um nochmal zu erzählen was meine Probeme beim PCB-Projekt sind:


    Diese liegen hauptsächlich an "Übertragungsfehlern". Ich habe die Schaltung in Multisim häppchenweise entworfen, diese Teile auf das Breadboard übertragen und getestet. Da ich aber zu viele Bauteile für die Gesamtschaltung benutze, konnte ich mit Multisim keinen Gesamtschaltplan entwerfen, weil die Schulversion nur eine begrenzte Zahl an Komponenten zulässt.


    Darum musste ich ein anderes Programm für die Gesamtschaltung verwenden. Da ich mich eh in KiCad am einarbeiten war, habe ich dieses Programm genutzt. Dabei sind mir bei der Neufassung des Schaltplans "Übertragungsfehler" passiert, die mir leider erst jetzt beim Testen der Platine auffallen. Bei meiner zweiten Charge funktioniert der Sonnenfolger-Teil einwandfrei. Ich weiß zwar immer noch nicht was da beim Ersten mal schief gelaufen ist, aber das ist mir jetzt auch erst einmal egal.


    Bei der Intervallschaltung für die Stromversorgung der Sonnenfolgerschaltung haben sich (min.) zwei Fehler eingeschlichen. Ich hatte am Reset-Pin des LTC6995 Oszilator-ICs einen falschen Verbindungspunkt und somit Betriebsspannung anliegen, was zu einem dauerhaften Reset führt. Das konnte ich durch ein Auftrennen von zwei Leiterbahnen und einer "Neuverkabelung" korrigieren.


    Der zweite Fehler, den ich jetzt immer noch habe und den ich leider auch nicht korrigieren kann ist der, dass ich am Komparator LM393 zwei Zuleitungen zu Pin5 und Pin6 vertauscht habe. Das sorgt dafür, dass der Folger nur noch in eine Parkposition gefahren wird, egal wieviel Licht vorhanden ist. Um das zu korrigieren, ist jedoch zu wenig Platz vorhanden.


    Da ich davon ausging, dass mein Plan richtig ist, habe ich keine Fehler am Layout bemerkt. Die Ursache ist also schlicht ein falscher Schaltplan.

    Wäre ich hier sorgfältiger vorgegangen, hätte ich mir einigen Frust erspart und weniger Zeit verplempert.


    Gruß Kai

  • nische: Sehr systematisch klingt das, was Du schreibst. Aber es geht wohl auch nicht anders.


    Ich habe jetzt das erste mal ein etwas aufwändigeres PCB entworfen und meine Frusttoleranz wird auf eine harte Probe gestellt ;).


    Ich habe heute in meiner zweiten Version wieder einen (eigentlich offensichtlichen) Fehler gefunden. Dieses mal ist aber klar, was falsch läuft. Es war erneut ein Fehler im Schaltplan. Der Plan war mal richtig... aber bei irgend einer Änderung hat sich der Fehler (bis heute) unbemerkt eingeschlichen. Und das PCB-Layout habe ich mit dem fehlerhaften Schaltplan entworfen und "natürlich" auch kontrolliert.


    Momentan "resettet" der Oszillator Chip fleißig, weil ich dummerweise an Pin 1 permanent Betriebsspannung anliegen habe, was aber nicht sein darf. Dieses "verdammte" Projekt ist doch ein sehr langwieriger Lernprozess ^^. Aber ich arbeite mich schrittweise voran und aus Fehlern wird man ja idealer Weise klug..... hoffe ich ;).


    Ich habe das gefixt, indem ich zwei Leiterbahnen aufgetrennt und mit Kabel zwei neue gelegt habe. Die wurden an bestimmte Kondensatoren/Widerstände gelötet. Das sieht nicht schön aus, aber es funktioniert und es ist nicht wieder alles umsonst gewesen.


    Ich habe den Schaltplan (Sonnenfolger-Sheet.pdf) und den Screenshot vom PCB Layout in Posting #144 noch einmal korrigiert hochgeladen.


    Gruß Kai

  • Fehlersuche an fertigen schaltungen, wer kennt das nicht? Rasch ist man dabei teile einseitig abzulöten und so weiter. Freude macht's nicht und wenn dann der fehler gefunden ist, schaut die Platine meist etwas "verändert" aus. pasted-from-clipboard.gif

    Es mag übertrieben scheinen, aber ich prüfe jedes teil bevor ich es einlöte. Dazu gibt es ein montageprotokoll, nämlich das schema worauf ich alle bereits verarbeiteten bauteile abstreiche. Zur schlusskontrolle nochmals mit einem frisch gedruckten schema alle leitungswege prüfen und abstreichen. Bevor ich daran messe und teste, wird Immer kurz die spannungversorgung mit einer strombegrenzung von 10 bis 30 mA angelegt.


    montageraport.jpg


    Gewiss es braucht zeit, man gewinnt jedoch Gewissheit ob es am eigenen werk liegt oder einfach die schaltung schπøΩ¬∆ ist.

    Gruss 1176-wink2-gif

    * letzte Worte des Fallschirmspringers : " scheiss Motten" ! *