Forum

Einloggen | Registrieren | RSS  

Feldmühle: Operationsverstärker im AC-Betrieb (Schaltungstechnik)

verfasst von schaerer(R)  E-Mail, Kanton Zürich (Schweiz), 05.01.2017, 15:02 Uhr

» Hallo Herr Schaerer,

Hallo Nick,

Ich bin der Thomas.

» das Konzept, das ich mir für die Verstärkerschaltung überlegt habe, weicht
» etwas von dem Wikipedia-Beispiel ab. Ich werde die influenzierten Ladungen,
» die jeweils auf zwei gegenüberliegenden Mess-Sektoren liegen getrennt durch
» einen präzisen Widerstand fließen lassen. Die an den Widerständen
» abfallende Spannungen werde ich als Eingangssignale meiner
» Verstärkerschaltung verwenden.

Mir ist das nicht klar. Mach doch bitte mal eine kleine Skizze.

Dieser Satz ist ohne Bild für mich verwirrend: "die jeweils auf zwei gegenüberliegenden Mess-Sektoren liegen getrennt durch
einen präzisen Widerstand fließen lassen. Die an den Widerständen abfallende Spannungen werde ich als Eingangssignale meiner Verstärkerschaltung verwenden."

Wie ist das mit dem einen Widerstand beschaltet und wie kommt man danach auf die zwei Widerstände? Ein kleines Schaltbild löst das Verständnisproblem.

» Diese beiden entstandenen Spannungen werde
» ich anschließend jeweils auf getrennte Impedanzwandler (realisiert als
» OpAmps) geben, um diese Spannungen möglichst rückwirkungsfrei messen zu
» können.

Das ist jetzt soweit klar.

» Beide Spannungen werden nun einem Differenzenverstärker zugeführt,
» um die 50Hz-Netzbrummspannung gleichtaktmäßig herauszufiltern.

Nicht nur das, man vermeidet auch anderweitige asymmetrische Störspannungen (Common-Mode-Spannungen).

Allerdings kann man diese hochimpedante Vorstufe mit dem nachgeschalteten Diff.-Verstärker als einen Instrumentationsverstärker realisieren. Das vereinfacht die Schaltung erheblich. Dabei ist es wichtig, dass die Eingsstufen sehr hochohmig sind. Opamp mit MOSFET-Eingängen benutzen.

Mehr zu dieser Thematik kannst Du hier in meinen Elektronik-Minkursen lesen, die sehr praxisorientiert realisiert sind:
. . . . http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/index.htm#diffamp

Falls Du eher den Theoretiker bist als der Praktiker und Du verstehst etwas nicht in den Texten, frage mich einfach.

» Die Eingangsspannungen werden annähernd sinusförmig sein mit einer
» Frequenz von etwa 30 oder 40Hz (je nach Umdrehungszahl des Motors, was noch
» festzulegen ist). Aber diese Frequenz werden die OpAmps sicher leicht
» verarbeiten können (wie mir auch weiter oben bereits bestätigt wurde).

Ja, das hat man Dir auch bereits erklärt. Da empfehle ich Dir meine Opamp-Minikurse:
. . . . http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/index.htm#opamp

Ich weiss, es gibt halt etwas viel zu lesen. Wenn einem der Inhalt interessiert, kann ich Dir versichern, dass sich der Aufwand lohnt.

» Was mir noch ein Paar Probleme bereitet, ist beispielsweise die Frage, wie
» ich mein Konzept begründe.

Salopp und zunächst einfach formuliert: An der physikalischen Umgebungswirklichkeit.

» Ok, ich habe schon gesagt, dass ich die 50Hz
» filtern möchte und dazu bietet sich ein Differenzenverstärker an. Aber wäre
» es auch möglich (oder in meinem Fall auch besser) einen
» Instrumentenverstärker zu nehmen.

Der Instrumentenverstärker ist die bessere Wahl. Siehe oben.

Er hat noch einen immensen Vorteil dann, wenn die Spannung verstärkt werden muss, weil die verstärkende Vorstufe bereits sehr deutlich zwischen Common-Mode- und Differenzspannung unterscheidet. Ist in einem der Minikurse genau erklärt.

» Wie gesagt, die Konzeptbegründung fällt mir schwer, wissenschaftlich zu begründen.

Da kann ich Dir auch nicht weiterhelfen, - oder vielleicht doch. Wenn Du meine empfohlenden praxisbezogenen Inhalte gelesen und verstanden hast, ist es Dir vielleicht möglich den selbigen Inhalt in die "Wissenschaftsprache" zu übersetzen. Ist vielleicht eine doofe
Antwort, aber ich bin auch kein Wissenschaftler.

In diesem Zusammenhang noch etwas ganz Wichtiges: Mit Theorie alleine erreichst Du das Ziel nicht. Dazu folgender Link:
. . . "Simulieren und Experimentieren, ein Vorwort von Jochen Zilg"
. . . . . http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/vorwort.htm

Im Klartext: Mit einem störarmen Versuchsaufbau erst Mal Erfahrung sammeln. Eine Vorgehensweise die sich immer lohnt.

Jetzt noch das 50-Hz-Problem. Das alleine gibt es schon längst nicht mehr, weil jedes 230VAC-Netz hat nur noch Sinusspannungen mit einem nicht übersehbaren Dachschaden, neben andern Verzerrungen der Sinuskurve. Das zu wissen ist dann wichtig, wenn der Nutzfrequenzbereich bei den Oberwellenfrequenzen liegt, die von der gestörten 50Hz-Sinusspannung herkommt. Das ergibt keine einfache Filterlösung. Ich habe diesbezüglich eine gewisse Erfahrung in den Aufgaben elektromyographischer Messpraxis (EMG). Was das ist, einfach hier kurz reingucken:
. . . "Elektro-Myographie (EMG) eine kleine Einführung"
. . . . http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/emg1.htm

Ich hoffe, diese Unterstützung hilft Dir ein Stück 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



Gesamter Thread:

Operationsverstärker im AC-Betrieb - Nick, 04.01.2017, 21:47
Operationsverstärker im AC-Betrieb - Hartwig(R), 04.01.2017, 23:32
Operationsverstärker im AC-Betrieb - Nick, 05.01.2017, 10:30
Operationsverstärker im AC-Betrieb - Hartwig(R), 05.01.2017, 12:05
Operationsverstärker im AC-Betrieb - Steffen, 04.01.2017, 23:33
Feldmühle: Operationsverstärker im AC-Betrieb - schaerer(R), 05.01.2017, 11:28
Feldmühle: Operationsverstärker im AC-Betrieb - Nick, 05.01.2017, 13:08
Feldmühle: Operationsverstärker im AC-Betrieb - schaerer(R), 05.01.2017, 15:02
Feldmühle: Operationsverstärker im AC-Betrieb - Hartwig(R), 05.01.2017, 15:53
Feldmühle: E-Felder und seine Tücken... - schaerer(R), 05.01.2017, 18:26