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rimbert

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30.08.2017,
10:59
 

Operationsverstärker bei Piezo-Elementen in Kraftmessplatte (Elektronik)

Hallo zusammen,

ich baue gerade an einer Kraftmessplatte mit welcher vertikale
Bodenreaktionskräfte gemessen werden sollen. Dabei sind zwischen zwei
Holzplatten Gummistopfen angebracht, sodass nur ein kleiner Teil der
Kraft auf das parallel dazu angebrachte Moosgummi abfällt, an denen
insgesammt vier piezoelektrische Sensoren befestigt sind.
So sollen diese Sensoren eine annähernd proportionale Kraft spüren und
Spannung generieren.

Die vier Piezos (Kapazität ca. 30nF) können parallel zu einem Kondi (ca.
2 nF oder 1muF oder kein Kondi) geschalten werden, um eine größere
Zeitkonstante zu erhalten (siehe Schaltplan anbei).

Als Messeingang benutze ich Cassy, welches selbst wohl einen etwas
niederohmigen Messeingang hat. Da die Piezos sehrr hochomig sind, entläd
sich die Geschichte durch das Messgerät ziemlich schnell. Die Piezos
generieren zwar eine Spannung von über 10 V - Strom fließt aber nahezu
keiner.

Habe nun herausgefunden, dass ein Impedanzwandler oder
Operationsverstärker dem schnellen Entladevorgang entgegenwirken wirken
können, da dadurch eine proportionale Spannung mit größerer Stromstärke
generiert bzw. schließlich abgegriffen werden kann.

Da ich mit diesem Projekt eine alternative, möglichst kostengünstige
Variante einer Kraftmessplatte untersuche, soll die Lösung
(Impedanzwandler) auch nicht viel kosten bzw. evtl auch mit ein paar
sehr billigen Bauteilen selbst Lötbar sein? Daher bitte ich um Hilfe bei
diesem Thema wie ich eine längere Zeitkonstante in der Messung bekomme.


Vielen Dank für die Hilfe und Grüße
Nico

PS:
Das angehängte Bild zeigt das Schaltbild, leider konnte ich keine Entlade/Ladekurve hochladen

Kendiman(R)

30.08.2017,
12:20

@ rimbert

Operationsverstärker bei Piezo-Elementen in Kraftmessplatte

» Hallo zusammen,
»
» ich baue gerade an einer Kraftmessplatte mit welcher vertikale
» Bodenreaktionskräfte gemessen werden sollen. Dabei sind zwischen zwei
» Holzplatten Gummistopfen angebracht, sodass nur ein kleiner Teil der
» Kraft auf das parallel dazu angebrachte Moosgummi abfällt, an denen
» insgesammt vier piezoelektrische Sensoren befestigt sind.
» So sollen diese Sensoren eine annähernd proportionale Kraft spüren und
» Spannung generieren.
»
» Die vier Piezos (Kapazität ca. 30nF) können parallel zu einem Kondi (ca.
» 2 nF oder 1muF oder kein Kondi) geschalten werden, um eine größere
» Zeitkonstante zu erhalten (siehe Schaltplan anbei).
»
» Als Messeingang benutze ich Cassy, welches selbst wohl einen etwas
» niederohmigen Messeingang hat. Da die Piezos sehrr hochomig sind, entläd
» sich die Geschichte durch das Messgerät ziemlich schnell. Die Piezos
» generieren zwar eine Spannung von über 10 V - Strom fließt aber nahezu
» keiner.
»
» Habe nun herausgefunden, dass ein Impedanzwandler oder
» Operationsverstärker dem schnellen Entladevorgang entgegenwirken wirken
» können, da dadurch eine proportionale Spannung mit größerer Stromstärke
» generiert bzw. schließlich abgegriffen werden kann.
»
» Da ich mit diesem Projekt eine alternative, möglichst kostengünstige
» Variante einer Kraftmessplatte untersuche, soll die Lösung
» (Impedanzwandler) auch nicht viel kosten bzw. evtl auch mit ein paar
» sehr billigen Bauteilen selbst Lötbar sein? Daher bitte ich um Hilfe bei
» diesem Thema wie ich eine längere Zeitkonstante in der Messung bekomme.
»
»
» Vielen Dank für die Hilfe und Grüße
» Nico
»
» PS:
» Das angehängte Bild zeigt das Schaltbild, leider konnte ich keine
» Entlade/Ladekurve hochladen
»
»

die 4 Piezosensoren sind sicherlich als Brücke geschaltet.
Dann eignet sich ein Instrumentenverstärker (Instumentationsverstärker)

https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/diffamp.htm

Sie sind schon recht hochohmig. Man kann auch Operationsverstärker mit FET-Eingang
einsetzen. Die sind dann sicherlich geeignet.

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Kanton Zürich (Schweiz),
30.08.2017,
13:51
(editiert von schaerer
am 30.08.2017 um 15:08)


@ Kendiman

Operationsverstärker bei Piezo-Elementen in Kraftmessplatte

Geht an Rimbert !

» » PS:
» » Das angehängte Bild zeigt das Schaltbild, leider konnte ich keine
» » Entlade/Ladekurve hochladen
» »
» »
»
» die 4 Piezosensoren sind sicherlich als Brücke geschaltet.
» Dann eignet sich ein Instrumentenverstärker (Instumentationsverstärker)
»
» https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/diffamp.htm
»
» Sie sind schon recht hochohmig. Man kann auch Operationsverstärker mit
» FET-Eingang einsetzen. Die sind dann sicherlich geeignet.

Sicher. Das können Opamps sein mit JFET- oder MOSFET-Eingängen.

Beispiel für JFET für eine Betriebsspannung bis ± 15 VDC:
TL071 (Single) ..... TL074 (Quad): Eingangswiderstand 10 Tera-Ohm.
Datehblatt:
. . . . http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl071.pdf

Mit einem Quadopamp TL074 kann man selbst leicht einen Intstrumentationsverstärker realisieren. Siehe oben genannten Link (diffamp.htm).

Denn ein Quadopamp ist oft billiger, als einen integrierten Intstrumentationsverstärker einzusetzen. Wenn es denn sehr auf den Preis ankommt, musst Du bei z.B. bei Farnell, Distrelec, Conrad oder andern Distris entsprechende Vorarbeit leisten.

Preisbeispiel bei Distrelec (Schweiz):
INA111: CHF 15.10
TL074: CHF 1.05

Ob Du für Deinen Zweck den INA111 benötigst, musst Du halt selbst recherchieren. Es gibt bestimmt preiswertere Intstrumentationsverstärker mit z.B. niedrigerer Frequenzbandbreite. Ich weiss dies nicht auswändig.

Ich hoffe, die Infos helfen Dir weiter.

--
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