Hi Reinhard,

Zitat:

---

Wenn Interesse daran besteht, kann ich darauf noch gerne näher eingehen, oder einen kleinen Alternativvorschlag posten der mit nur 2 OPs (z.B. LM358) auskommt.

---

Mach mal bitte!
Ich stecke leider nicht so tief in der Schaltungsentwicklung,
deshalb baue ich gerne etwas nach (oder ergänze, was mein Kleingeist noch versteht).

Christoph

Hi All,

Zur Hysterese:

siehe unter : http://www.raketenmodellbau.org/forum?action=viewthread&threadid=4839&page=3

Die Diode machts.

Instrumentenverstärker nicht mit Komparatoren verwechseln !

Viele Gruesse, Frank

Hallo Frank,

ich stehe leider auf der Leitung. Wenn ich deine Modifikation richtig verstehe, kann der Kondensator zwar durch die Diode geladen, aber nicht entladen werden. Entladen kann er nur noch durch den BC239 werden, vor allem weil er auch durch den 100k Widerstand an der Selbstentladung gehindert wird. Wenn ich mich in der Terminologie nicht irre, könnte man so eine Konstruktion ev. als mit einem Latch oder FlipFlop vergleichbar bezeichnen. Unter einer Hysterese verstehe ich aber folgendes: Die Einschaltschwelle ist höher als die Ausschaltschwelle. Damit kann man das Zittern des Ausganges bei langsam veränderlichen oder gestörten Eingangssignal verhindern. Wo denken wir gerade aneinander vorbei?

Zum Thema Instrumentenverstärker: Bei der Schaltung des D-Mag beziehe ich mich immer auf die Variante von Andreas Haders HP (siehe hier). Vom Standpunkt der Signalauswertung ähneln sich vermutlich aber alle DM und D-Mag Varianten. Die Schaltung des D-Mag ähnelt in weiter Hinsicht einem Instrumentenverstärker. Es fehlen nur 4 Widerstände. In der Praxis wirkt sie nur als Komparator. IC2C, IC2D, R9, R10 und R11 verstärken die Differenzspannung um den Faktor 21. IC2A wirkt als Komparator. Wenn die Differenzspannung positiv ist geht der Ausgang auf 5V, umgekehrt geht er auf 0V wenn sie negativ wird. Der vorgeschaltene Verstärker wirkt sich auf das Ergebnis (fast) nicht aus. Dem Komparator ist es egal ob er zwischen +/-2mV oder +/-42mV unterscheiden muss. Nach dem Komparator kommt noch ein Schmidttrigger bestehend aus R12, R13, R14, R16 und IC2B. Wenn seine Eingangsspannung größer als 2,75V wird, geht sein Ausgang wiederum auf 5V. Damit sein Ausgang wieder auf 0V geht, muss seine Eingangsspannung 2,25V unterschreiten. Somit hat er eine Hysterese von 0,5V. Die Sache hat nur einen klitzekleinen Haken. Der Komparator liefert sowieso nur 0V oder 5V. Er selber hat hingegen keine Hysterese. Deshalb kann er auch zu zittern beginnen, wenn die Differenzspannung 0V beträgt, und von außen gestört wird. An seinem Ausgang zittert er (begrenzt durch seine Slewrate) zwischen 0 und 5V womit er über die Hysterese des Schmidttriggers einfach „drüberfährt“. Das einzige was der Schmidttrigger bewirkt, ist ein Ausgangssignal mit steileren Flanken. Im Grunde genommen ist die ganze Konstruktion aber ein großer Komparator. Dafür reicht ein einziger OPV.
Wäre aber, wie ursprünglich spekuliert, IC2A anders beschaltet, hätten wir es mit einem Instrumentenverstärker, kombiniert mit einem Schmidttrigger zu tun. Somit macht die Schaltung Sinn. Wenn der DM weit genug geneigt wird schaltet sein Ausgang durch. Um seinen Ausgang wieder zu deaktivieren reicht es nicht, ihn ein mickrig kleines Stück nach oben zu neigen. Er muss ein etwas mehr nach oben geneigt werden um wieder deaktiviert zu werden. Der Grund ist der Schmidttrigger der jetzt eine sinnvolle Funktion hat, da er nicht mehr mit einem digitalen, sondern einem analogen Signal gefüttert wird. Die Schaltung reagiert deshalb in der Nähe der Schaltschwelle nicht mehr sensibel auf jede kleine Störung wie z.B. ihre eigene Ströme.

Ich war bei der Gelegenheit ein wenig neugierig und habe nach der Originalschaltung von Robert Galejs gesucht. Er hat einen Instrumentenverstärker eingebaut. (siehe hier Seite 4; R7, R8, R9,und R10 machen den Unterschied).


Es geht aber auch einfacher:
Diese Schaltung funktioniert, zumindest am Steckbrett, ohne Probleme. Entwickelt wurde sie für meinen SM, bei aber die Funktion des Schmidttriggers von einem AVR übernommen wird.
Der erste OPV ist ein Verstärker, der allerdings einen prinzipbedingten Fehler von ca. 1% (bei einer Verstärkung von 100). Für diese Anwendung ist das aber egal, mit 4 Widerständen könnte man ihm diesen auch noch austreiben. Die Verstärkung ist R2/R1. Der zweite OPV ist der Schmidttrigger. R3 und R4 bestimmen die mittlere Schaltschwelle (ca. der Mittelwert aus Ein- und Ausschaltschwelle). Deshalb wird man sie in der Praxis durch ein Poti ersetzen. Die Hysterese wird von R5/R6 bestimmt.




Wer es gern mathematisch hat:

Vv…Ausgangsspannung des Verstärkers
Vp…Spannung am positiven Sensorausgang
Vm… Spannung am negativen Sensorausgang
Vv=Vm+(Vp-Vm)*(R2/R1)

Ein- und Ausschaltschwelle des Schmidttriggers
Vein=5*((R3+R4)/R3)*((R5+R6)/R6)
Vaus=5*(1-((R4/(R3+R4))*((R5+R6)/R6)))


Gruß
Reinhard

Geändert von Reinhard am 13. Dezember 2005 um 21:38

Hallo Reinhard,

wenn Du den µC sowieso als Schmidttrigger tätig werden läßt, könntest Du
ja auch über einen Analogeingang die Differenzspannung direkt messen
(vorausgesetzt es sind noch Kanäle frei).
Könnte man mit zwei KMZs feststellen, in welche Richtung die Rakete
gekippt?

Christoph

Hi Christoph,

da hast du grundsätzlich recht. Nur bewegt sich die Differenzspannung des KMZ51 in der Größenordnung +- 3mV. Dafür ist der ADC des AVR mit meist 5mV Auflösung nicht empfindlich genug.

Mit 3(!) Sensoren kannst du nicht bestimmen in welche Richtung die Rakete abkippt, aber zumindest kannst du den Winkel relativ zu den Magnetfeldlinien bestimmen. Stell dir vor du stellst einen Blinden an eine Fahnenstange, die er anfasst. Er kann auf diese Art zwar genau feststellen welchen Winkel er zur Stange hat. Wenn er nüchtern ist werden das meist 0° sein . Er hat aber keine Ahnung in welche Himmelsrichtung er gerade "blickt".
Mit 2 Sensoren kannst du einen Kompass herstellen, aber der nützt dabei den Umstand aus dass er immer waagrecht betrieben wird.

Gruß
Reinhard