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Hi,

habe mir den Bausatz von Pollin gekauft - Datenblatt und Schaltung ist unter dem Link zu finden.

http://www.pollin.de/shop/dt/Nzc4OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Bausaetze/Bausatz_Temperaturschalter.html

Wird der OPV in dieser Schaltung als Komparator oder als Differenzverstärker verwendet. Ich vermute, ohne wirklich viel Ahnung und Erfahrung mit der Analogtechnik zu haben, dass es sich um einen Differenzverstärker handelt, der durch R4 eine Mitkopplung (Beschleunigung des Umschaltens) erfährt.

Liege ich da total Falsch? Gibt es eigentlich eine Art Kochrezept, wie ich die Werte für die Umschaltpunkte errechnen und die Schlatung dimensionieren kann? Hintergrund ist, dass ich "einfach" die Schaltung einmal nachrechnen wollte und z.B. für eine Bestimmte Temperatur den Widerstand des Poti´s TR1 bestimmen kann.

Mir ist klar es gibt schon dutzende Threads, daher bin ich für jede Antwort um so mehr dankbar!

Grüße Seb

» Hi,
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» habe mir den Bausatz von Pollin gekauft - Datenblatt und Schaltung ist
» unter dem Link zu finden.
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» http://www.pollin.de/shop/dt/Nzc4OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Bausaetze/Bausatz_Temperaturschalter.html
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» Wird der OPV in dieser Schaltung als Komparator oder als
» Differenzverstärker verwendet. Ich vermute, ohne wirklich viel Ahnung und
» Erfahrung mit der Analogtechnik zu haben, dass es sich um einen
» Differenzverstärker handelt, der durch R4 eine Mitkopplung (Beschleunigung
» des Umschaltens) erfährt.
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» Liege ich da total Falsch? Gibt es eigentlich eine Art Kochrezept, wie ich
» die Werte für die Umschaltpunkte errechnen und die Schlatung dimensionieren
» kann? Hintergrund ist, dass ich "einfach" die Schaltung einmal nachrechnen
» wollte und z.B. für eine Bestimmte Temperatur den Widerstand des Poti´s
» TR1 bestimmen kann.
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» Mir ist klar es gibt schon dutzende Threads, daher bin ich für jede
» Antwort um so mehr dankbar!
»
» Grüße Seb

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es handelt sich um die nachbildung eines komparators. ein differenzverstärker hingegen läuft ohne rückkopplung; vielmehr ist er stets gegengekoppelt, damit man einen wohldefinierten verstärkungsfaktor erzielt.

die kondensatoren links unterdrücken eine allfällige schwingungsneigung des opamp.

klausthal

» » Hi,
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» » habe mir den Bausatz von Pollin gekauft - Datenblatt und Schaltung ist
» » unter dem Link zu finden.
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» http://www.pollin.de/shop/dt/Nzc4OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Bausaetze/Bausatz_Temperaturschalter.html
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» » Differenzverstärker verwendet. Ich vermute, ohne wirklich viel Ahnung
» und
» » Erfahrung mit der Analogtechnik zu haben, dass es sich um einen
» » Differenzverstärker handelt, der durch R4 eine Mitkopplung
» (Beschleunigung
» » des Umschaltens) erfährt.
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» » Liege ich da total Falsch? Gibt es eigentlich eine Art Kochrezept, wie
» ich
» » die Werte für die Umschaltpunkte errechnen und die Schlatung
» dimensionieren
» » kann? Hintergrund ist, dass ich "einfach" die Schaltung einmal
» nachrechnen
» » wollte und z.B. für eine Bestimmte Temperatur den Widerstand des Poti´s
» » TR1 bestimmen kann.
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» » Grüße Seb
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» es handelt sich um die nachbildung eines komparators. ein
» differenzverstärker hingegen läuft ohne rückkopplung; vielmehr ist er
» stets gegengekoppelt, damit man einen wohldefinierten verstärkungsfaktor
» erzielt.
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» die kondensatoren links unterdrücken eine allfällige schwingungsneigung
» des opamp.
»
» klausthal

Na ob das stimmt?

» » » Hi,
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» ist
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» » » Differenzverstärker verwendet. Ich vermute, ohne wirklich viel Ahnung
» » und
» » » Erfahrung mit der Analogtechnik zu haben, dass es sich um einen
» » » Differenzverstärker handelt, der durch R4 eine Mitkopplung
» » (Beschleunigung
» » » des Umschaltens) erfährt.
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» » » Liege ich da total Falsch? Gibt es eigentlich eine Art Kochrezept,
» wie
» » ich
» » » die Werte für die Umschaltpunkte errechnen und die Schlatung
» » dimensionieren
» » » kann? Hintergrund ist, dass ich "einfach" die Schaltung einmal
» » nachrechnen
» » » wollte und z.B. für eine Bestimmte Temperatur den Widerstand des
» Poti´s
» » » TR1 bestimmen kann.
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» » » Antwort um so mehr dankbar!
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» » » Grüße Seb
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» » es handelt sich um die nachbildung eines komparators. ein
» » differenzverstärker hingegen läuft ohne rückkopplung; vielmehr ist
» er
» » stets gegengekoppelt, damit man einen wohldefinierten
» verstärkungsfaktor
» » erzielt.
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» » die kondensatoren links unterdrücken eine allfällige schwingungsneigung
» » des opamp.
» »
» » klausthal

» #############

» Na ob das stimmt?

#########

ja, oder ob das *nicht* stimmt?

klausthal

Eine Rückkopplung kann eine Mitkopplung oder eine Gegenkopplung sein.
Vielleicht habe ich aber Deine Aussage nur falsch verstanden.

Gruß

» Wird der OPV in dieser Schaltung als Komparator oder als
» Differenzverstärker verwendet.

Widerstand von Ausgang auf Plus-Eingang -> Komparator.
Widerstand von Ausgang auf Minus-Eingang -> Verstärker.

Schaltpunkt ausrechnen: Wann liegt am Minus-Eingang dieselbe Spannung wie am Plus-Eingang?

Minus-Eingang: Spannungsteiler aus R2 und Temperatursensor.
Plus Eingang: Spannungsteiler aus R1 und R3 und dem Trimmer.

Zusätzlich kommt dort noch R4 dran, der einmal an gnd und einmal an +12V liegt (naja, fast)
Und das sind dann die zwei Schaltpunkte.

hws

»
» Widerstand von Ausgang auf Plus-Eingang -> Komparator.
= Schmitttrigger.

Keine Rückkopplung = Komparator

» Widerstand von Ausgang auf Minus-Eingang -> Verstärker.

» »
» » Widerstand von Ausgang auf Plus-Eingang -> Komparator.
» = Schmitttrigger.
»
» Keine Rückkopplung = Komparator
»
» » Widerstand von Ausgang auf Minus-Eingang -> Verstärker.

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sehr wahr, und danke für die klarstellung. der knackpunkt ist die hysterese eines schmitt-triggers.

klausthal

» Wird der OPV in dieser Schaltung als Komparator oder als
» Differenzverstärker verwendet. Ich vermute, ohne wirklich viel Ahnung und
» Erfahrung mit der Analogtechnik zu haben, dass es sich um einen
» Differenzverstärker handelt, der durch R4 eine Mitkopplung (Beschleunigung
» des Umschaltens) erfährt.

Gerade diese Mitkopplung ist ein sicheres Indiz für
einen Komparator mit Hysterese

» Gibt es eigentlich eine Art Kochrezept, wie ich
» die Werte für die Umschaltpunkte errechnen und die Schlatung dimensionieren
» kann? Hintergrund ist, dass ich "einfach" die Schaltung einmal nachrechnen
» wollte und z.B. für eine Bestimmte Temperatur den Widerstand des Poti´s
» TR1 bestimmen kann.

Du hast, je nach dem, ob der Ausgang des 358 am obe-
ren oder unteren Poller ist einen unterschiedlich
geschalteten Spannungsteiler. Einmal ist der Wider-
stand R4 dem oberen Zweig und einmal dem unteren
Zweig parallel geschaltet. Diese Spannungsteiler
kann man leicht ausrechnen. Wobei ich die Tempera-
tureinstellung eher im Temperaturfühlerkreis machen
würde. Die Schaltung ist dann wesentlich übersicht-
licher.

» Mir ist klar es gibt schon dutzende Threads, daher
» bin ich für jede Antwort um so mehr dankbar!

Jeder "Antworter" entscheidet selbst, zu welchem
Thread er etwas sagen will oder nicht.
Gruss
Harald

» » Wird der OPV in dieser Schaltung als Komparator oder als
» » Differenzverstärker verwendet. Ich vermute, ohne wirklich viel Ahnung
» und
» » Erfahrung mit der Analogtechnik zu haben, dass es sich um einen
» » Differenzverstärker handelt, der durch R4 eine Mitkopplung
» (Beschleunigung
» » des Umschaltens) erfährt.
»
» Gerade diese Mitkopplung ist ein sicheres Indiz für
» einen Komparator mit Hysterese
»
» » Gibt es eigentlich eine Art Kochrezept, wie ich
» » die Werte für die Umschaltpunkte errechnen und die Schlatung
» dimensionieren
» » kann? Hintergrund ist, dass ich "einfach" die Schaltung einmal
» nachrechnen
» » wollte und z.B. für eine Bestimmte Temperatur den Widerstand des Poti´s
» » TR1 bestimmen kann.
»
» Du hast, je nach dem, ob der Ausgang des 358 am obe-
» ren oder unteren Poller ist einen unterschiedlich
» geschalteten Spannungsteiler. Einmal ist der Wider-
» stand R4 dem oberen Zweig und einmal dem unteren
» Zweig parallel geschaltet. Diese Spannungsteiler
» kann man leicht ausrechnen. Wobei ich die Tempera-
» tureinstellung eher im Temperaturfühlerkreis machen
» würde. Die Schaltung ist dann wesentlich übersicht-
» licher.
»
» » Mir ist klar es gibt schon dutzende Threads, daher
» » bin ich für jede Antwort um so mehr dankbar!
»
» Jeder "Antworter" entscheidet selbst, zu welchem
» Thread er etwas sagen will oder nicht.
» Gruss
» Harald
-------------

Danke an Harald und alle weiteren netten Leute, die mir beim Versuch den Knoten im Kopf zu lösen helfen! Werde mich morgen im laufe des Tages noch mal melden - mal kucken, ob ich weiter komme. Werde wohl wieder an den Maschen oder Knotengleichungen verzweifeln. Kann nicht glauben, dass das echt so kompliziert sein soll.
Beste Grüße

» » » Wird der OPV in dieser Schaltung als Komparator oder als
» » » Differenzverstärker verwendet. Ich vermute, ohne wirklich viel Ahnung
» » und
» » » Erfahrung mit der Analogtechnik zu haben, dass es sich um einen
» » » Differenzverstärker handelt, der durch R4 eine Mitkopplung
» » (Beschleunigung
» » » des Umschaltens) erfährt.
» »
» » Gerade diese Mitkopplung ist ein sicheres Indiz für
» » einen Komparator mit Hysterese
» »
» » » Gibt es eigentlich eine Art Kochrezept, wie ich
» » » die Werte für die Umschaltpunkte errechnen und die Schlatung
» » dimensionieren
» » » kann? Hintergrund ist, dass ich "einfach" die Schaltung einmal
» » nachrechnen
» » » wollte und z.B. für eine Bestimmte Temperatur den Widerstand des
» Poti´s
» » » TR1 bestimmen kann.
» »
» » Du hast, je nach dem, ob der Ausgang des 358 am obe-
» » ren oder unteren Poller ist einen unterschiedlich
» » geschalteten Spannungsteiler. Einmal ist der Wider-
» » stand R4 dem oberen Zweig und einmal dem unteren
» » Zweig parallel geschaltet. Diese Spannungsteiler
» » kann man leicht ausrechnen. Wobei ich die Tempera-
» » tureinstellung eher im Temperaturfühlerkreis machen
» » würde. Die Schaltung ist dann wesentlich übersicht-
» » licher.
» »
» » » Mir ist klar es gibt schon dutzende Threads, daher
» » » bin ich für jede Antwort um so mehr dankbar!
» »
» » Jeder "Antworter" entscheidet selbst, zu welchem
» » Thread er etwas sagen will oder nicht.
» » Gruss
» » Harald
» -------------
»
» Danke an Harald und alle weiteren netten Leute, die mir beim Versuch den
» Knoten im Kopf zu lösen helfen! Werde mich morgen im laufe des Tages noch
» mal melden - mal kucken, ob ich weiter komme. Werde wohl wieder an den
» Maschen oder Knotengleichungen verzweifeln. Kann nicht glauben, dass das
» echt so kompliziert sein soll.
» Beste Grüße

#############

kommt darauf an, wie genau die lösung sein darf. je nach anforderung kannst du einiges vernachlässigen und eine sehr simple rechnung durchführen. für abs genauigkeit wird es komplizierter.

klausthal

So es wird nun etwas ausführlicher. Ich fasse zusammen, um zu sehen, ob ich euch richtig verstanden habe:

In der genannten Schaltung wird der OPV so beschalten, dass er als Komparator arbeitet - erkennbar daran, dass der Rückkoppelwiderstand R4 auf den nichtinvertierenden Eingang des OPV zurückgeführt wird. Solch eine Schaltung wird auch als Schmitt-Trigger, oder Schwellwertschalter mit Hysterese genannt. Die Hysterese selbst kann über den Rückkoppelwiderstand R4 eingestellt werden.

Um auf den Schaltvorgang einzugehen, beleuchte ich verschiedene Zustände unter der Bedingung, dass der OPV wie ein Inverter arbeitet:

(1) Invertierende Eingang >= nichtinvertierende Eingang
 Ausgang steuert auf Ua min = hier ca. 0V

Die Spannung am invertierenden Eingang wird aber nur dann größer, wenn die Temperatur sinkt und der Widerstand des NTC größer wird.

(2) Invertierende Eingang <= nichtinvertierende Eingang
&#61664; Ausgang steuert auf Ua max = hier ca. 10,5V

Temperatur ist wieder gestiegen, Widerstand NTC wird kleiner, so auch die Spannung am invertierenden Eingang.

(3) Invertierende Eingang >= nichtinvertierende Eingang
&#61664; Ausgang steuert auf Ua min = hier ca. 0V

Temperatur fällt, Widerstand NTC wird größer, so auch die Spannung am invertierenden Eingang.

Der Temperaturschalter ist demnach zum Einschalten einer Kühlung zu gebrauchen, nicht aber um eine Regelstrecke vor Abkühlung auf einer bestimmten Temperatur zu halten. Eine mögliche Lösung wäre über eine einfach Transistorschaltung das Ausgangssignal des OPV negieren. Eine Andere wäre wohl den NTC und den Trimmer zu tauschen.

So viel zur Theorie. Praktisch interessiert mich, wie ich bei dieser Schaltung die Hysterese, Ein- und Ausschaltpunkte berechnen kann. Laut Datenblatt beträgt die Hysterese dieser Schaltung nur 1 Kelvin – dazu frage ich mich, wie ist es möglich diese auf z.B. 4 Kelvin (oder beliebig) zu erhöhen, wie wirkt dahingehend R4.

Als Beispiel könnte ich sagen, R des Temperaturfühlers sei bei 25°C genau 10K (Datenblatt). Das heißt, dass am invertierenden Eingang genau 2,5V anliegen. Demnach müsste ich am nichtinvertierenden Eingang über den Trimmer TR1 ebenfalls über den Spannungsteiler (einschließlich dem Rückkoppelwiderstand R4) eine Spannung von 2,5V einstellen. Sobald sich nun die Temperatur ändert, schaltet der OPV in eine seiner beiden Zustände. Eine möglichkeit der Betrachtung wurde bereits genannt, dass ich wiederum eine Fallunterscheidung machen sollte:

(1) [5V --- R1 + ((TR1 + R3) II R4) - GND (Ua min)]
(2) [5V an R1 II 10,5V an R4 (Ua max)] + TR1 + R3

Diverse Rechnungen ergeben wenig bis gar keinen Sinn. Habe auch mit MultiSim die Schaltung nachgebaut, mit dem Ergebnis, dass ich zwar bis zu einer Grenze über TR1 den Einschaltpunkt festlegen kann, der Ausschaltpunkt aber stets bei ca. 0V lag.

Stichwort Genauigkeit – prinzipiell möchte ich die Schaltung verstehen und auch berechnen können. Dazu fehlt mir jedoch eindeutig die Erfahrung.

Nun aber erstmal gut – bin gespannt auf die Threads.
Bitte berichtigt mich - ich denke da gibt es ein paar Kleinigkeiten ;o)
Grüße an alle Denker!

» So es wird nun etwas ausführlicher. Ich fasse zusammen, um zu sehen, ob ich
» euch richtig verstanden habe:
»
» In der genannten Schaltung wird der OPV so beschalten, dass er als
» Komparator arbeitet - erkennbar daran, dass der Rückkoppelwiderstand R4
» auf den nichtinvertierenden Eingang des OPV zurückgeführt wird. Solch eine
» Schaltung wird auch als Schmitt-Trigger, oder Schwellwertschalter mit
» Hysterese genannt. Die Hysterese selbst kann über den Rückkoppelwiderstand
» R4 eingestellt werden.

Diese Formulierung ist fast richtig. Der Komparator ist alleine daran erkennbar, dass er ueberhaupt keine Rückkopplung hat. Also weder Gegen- noch Mitkopplung.

Die Mitkopplung mit R4 macht aus dem Komparator ein Schmitt-Trigger.

So stimmt es.

In diesem Zusammenhang kann ich Dir folgenden Elektronik-Minikurs empfehlen:
"Vom Operationsverstärker bis zum Schmitt-Trigger,
kontinuierlich einstellbar. Eine Demoschaltung!"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opaschm.htm

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Ich fasse zusammen, um zu sehen, ob ich euch richtig verstanden habe:

rundlegendes Schalten der Schaltung scheinst du verstanden zu haben.


» Der Temperaturschalter ist demnach zum Einschalten einer Kühlung zu
» gebrauchen, nicht aber um eine Regelstrecke vor Abkühlung auf einer
» bestimmten Temperatur zu halten.

Regelungstechnisch ist dies ein Zweipunktregler.
Es ist aber nicht festgelegt, dass H am OP-Ausgang eine Kühlung / Heizung einschaltet oder ausschaltet.
Die Invertierung kann z.B. mit einem Relais oder einm Inverter oder sonstwas realisiert werden.
Oder durch vertauschen des Temperatursensorsignales mit dem Referenzsignal.

Zur Berechnung (sagte ich schon) finde die Spannungen, die direkt am Plus und Minus Eingang der OP's liegen. Unter Berücksichtigung der Temperatur und des Einflusses des OP-Ausgang über R4. Bzw wann sind die gleich - einmal bei OP-Aus = 0 Volt und einmal bei OP-Aus = 12V (bzw 10,5V).

hws


» frage ich mich, wie ist es möglich diese auf z.B. 4 Kelvin (oder beliebig)
» zu erhöhen, wie wirkt dahingehend R4.

R4 verkleinern.

» Rückkoppelwiderstand R4) eine Spannung von 2,5V einstellen. Sobald sich
» nun die Temperatur ändert, schaltet der OPV in eine seiner beiden
» Zustände.

Ja, aber nicht sofort bei 0,1° Unterschied.
Hat der OP geschaltet, muss man erst wieder den Einfluss des R4 "überwinden" dass er wieder in die andere Richtung kippt.

Wenn ich Zeit habe, mach ich mal ne Schaltung, die die beiden Schaltschwellen bei den Ausgangsspannungen des OP's zeigt.

PS: bist du auch im "DasElektronikerForum" aktiv?

hws

:o)

» Wenn ich Zeit habe, mach ich mal ne Schaltung, die die beiden
» Schaltschwellen bei den Ausgangsspannungen des OP's zeigt.

Könnte dir auch die Schaltung von MultiSim schicken.

»
» PS: bist du auch im "DasElektronikerForum" aktiv?
»
Nein, bin ich nicht, bin quasi Neuling. Da ich mich nun schon seit Tagen im Kreis drehe, hab ich das hier einfach mal ausprobiert. Aber mal schauen, ob "DasElektronikerForum" auch was für mich wäre.

Grüße

» Nein, bin ich nicht, bin quasi Neuling. Da ich mich nun schon seit Tagen
» im Kreis drehe,

Hier hat jemand deine gesuchten Formeln zusammengetragen.

http://www.elektroniktutor.de/analog/kompar.html