Author Topic: Referenzspannungsquelle zum Abgleich der DUAL Analog IN  (Read 1016 times)

markus5766h

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Referenzspannungsquelle zum Abgleich der DUAL Analog IN
« on: April 18, 2016, 16:57:35 »
Um die Industrial-Dual-Analog-In Bricklets abzugleichen habe ich mir eine
Referenzspannungsquelle mit 7,500 Volt Ausgangsspannung erstellt :


Links ist die Stromversorgung mit einem 1,5W Printtrafo, vier Dioden vom Typ
1N4001, einem Elko, einem Standard-7812-Spannungsregler und einem 100nF
Folienkondensator aufgebaut.
Danach wird die Spannung noch mal mit 470µF gepuffert.
Der 220-Ohm Widerstand und der 220µF-Elko entkoppeln die Versorgungsspannung
zu der Stromquelle :
diese besteht aus einem 4,7µF-Kondensator, dem BC556(PNP)-Transistor
und den Widerständen 560 Ohm und dem Trimmer (P1), welcher erst mal auf
Mittelstellung gebracht wird - hier wird später die Feineinstellung im Bereich
von wenigen 100µV vorgenommen.
Die Diode D2 (gespeist von der oberen Stromquelle) ist die eigentliche
Spannungsreferenz, welche hier ca. 1,72 Volt beträgt -
Typ : LowCurrent, 3mm, grün.
Diese Referenz wird mit dem 4,7µF Elko gepuffert.
Die untere Stromquelle mit BC546 (NPN), D2 und dem 680 Ohm Widerstand sorgt
für einen gleichmäßigen Betriebszustand an der Basis vom Transistor der oberen
Stromquelle (BC556).
Der Operationsverstärker OP07 verstärkt die Referenzspannung auf 7,500 Volt.
Der Trimmer P2 ist ebenfalls erst mal in Mittelstellung zu bringen - die ist
bei den meisten Herstellern der Auslieferungszustand.

Abgleich :
hierzu wird ein min. 4,5.stelliges Multimeter benötigt, besser ist ein
5,5- oder 6,5-stelliges Multimeter, da bei einem 4,5-stelligen Multimeter
bei 7.5V die erste Stelle nicht benutzt werden kann, und somit nur 4 Stellen
zur Verfügung stehen, so dass der Fehler +-1mV +-1 Digit betragen kann, was
im ungünstigsten Fall ein Fehler von 2mV bedeutet.

1) das Gerät mit Spannung versorgen und 3 Min. warten
2) Trimmer P2 wird so eingestellt , dass am Ausgang 7,5 Volt (+-5mV) anliegen
3) 30 Sekunden warten (!)
4) mit P1 möglichst genau auf 7,5000 Volt einstellen
zu beachten ist, dass durch die Pufferkondensatoren sich die korrekte Einstellung eines neu abgeglichenen Wertes erst nach einigen Sekunden zeigt.

Mit einem geeigneten Multimeter lässt sich die Spannungsquelle in einem
Bereich von +-50µV abgleichen ist ist somit Als Referenz für die Dual
Analog In Module mehr als ausreichend.


Inbetriebnahme :
Nach Einschalten der Versorgungsspannung sollte 3 - 4 Minuten gewartet werden,
erst dann wird der korrekte Wert ausgegeben.
Hintergrund : Die Widerstände wie auch die Halbleiter verändern ihre Parameter
auf Grund Eigenerwärmung, dies auch schon bei einigen mA !.
Nach 3-4 Minuten wird sich dieser Effekt nicht mehr verändern.

Besonderheiten von Bauteilen :
Die Kondensatoren mit 4,7µF dürfen keine (!!!) Billigware sein, da sich hier oft der "Leckstrom" verändert, hiedurch wird dann keine konstante Ausgangsspannung zu erzielen sein.
Gut zu benutzende Typen sind Panasonic FR oder FC, Tantalkondensatoren sind
ebenfalls möglich.
Die Trimmer sollten min. 10-Gang Typen, besser 20-Gang oder 25-Gang-Typen sein.
Alle Widerständen sollten eine min. Belastbarkeit von 0,6W aufweisen.

zur Veranschaulichung ein Temperaturverlauf eines Widerstandes nach dem
Zuschalten der Versorgungsspannung :


Der Widerstand hat ein Temperaturkoeffizient von TK50 : er verändert sein
Widerstand temperaturabhängig nach obiger Skalierung um etwa 5 MilliOhm,
das mag zwar nicht viel erscheinen, in der Summe von mehreren Widerständen kann
dies in einer Schaltung schon zu Problemen führen.

Anbindung an lange Leitungsverbindung :



Änderung : der Elko am 1-K-Trimmer wird geändert zu 1µF,
das Feedback für den Spannungsteiler wird am Ende der Leitungsverbindung
abgenommen (3-adriges Verbindungskabel), am Ende der Leitungsverbindung wird
ein weiterer Elko von 1µF hinzugefügt.
« Last Edit: April 18, 2016, 18:37:12 by markus5766h »
Ein Problem zeigt sich des Angriffs wert,
wenn es sich dagegen wehrt !