hobby-cnc

Welcome to my
Robotic site.

 

 

Opamps deel1
door Dre Jansen

Nu weer wat anders. Tussen al het digitale geweld is er ook nog de analoge techniek. Onlangs vroeg iemand aan mij hoe het zat met opamp's. Welnu, dat kan dan een mooi stukje voor het Bitje opleveren.

Een B+ print heeft namelijk een aantal analoge ingangen, en daar is heel wat mee te doen. Hiermee is dan de link met de digitale wereld gelegd.

Een opamp is een OParationele AMPlifier, ofwel een dynamische versterker.

Eerst wat begrippen lanceren, want als we praten, moeten we elkaar wel begrijpen. We gaan uit van drie punten, vergeet even de elektronika, want eerst gaan we praten over drie punten "A" "B" en "C", op de schaal van Dré. Da's ongeveer gelijk aan de schaal van Richter, maar dan een lineaire verdeling. Deze schaal loopt van 0 tot 100. Dat zijn onbenoemde getallen, want je mag daar alles voor invullen wat je maar wilt. Ik ben namelijk nogal flexibel in deze dingen.

Wat die punten betreft, spreken we het volgende af: Als punt "A" hoger is dan punt "B", dan BEWEEGT punt "C" omhoog.

Dus als A=3 en B=20, dan C= ("A" is lager dan "B")

Als A=50 en B=49 dan C=- (Nu beweegt "C" omhoog)

Het maakt niet uit, WELK verschil er tussen "A" en "B" is. ALS er verschil is, dan gaat afhankelijk van dat verschil, punt "C" omhoog of omlaag.

Als er geen verschil is, dan staat punt "C" stil.

WAAR punt "C" stil staat, doet niet ter zake, dat is afhankelijk van de stand die punt "C" had, toen het verschil tussen "A" en "B" ophield te bestaan.

Dus A=B dan C=a. Hoe geef je stilstand aan? Een pijltje geeft beweging aan, maar door middel van een blok geef ik stilstand aan. Dat kan C=3 zijn, maar evengoed C=70 dat is afhankelijk van de laatste positie die "C" had.

Dit klinkt mogelijk wat simpel, maar dit is HET GROTE GEDACHTENGOED achter de opamp technologie. Als je dit goed door hebt, dan is er geen bezwaar om verder te lezen. Je zal het allemaal begrijpen.

Wanneer we punt "A" de + ingang van de opamp noemen, en punt "B" de - ingang, dan vermoedt je zeker wel, dat punt "C" de uitgang van de opamp voor moet stellen.

Dan is er nog wat, een opamp is nu eenmaal een elektrisch voorwerp, dus dan moeten er wat elektrieke eigenschappen vermeld worden:

Daar doe ik niet moeilijk over. De versterking is oneindig groot. De ingangs weerstand van de + en - ingangen zijn oneindig hoog. De uitgangs weerstand is 0 ohm.

Dat er zoveel verschillende opamps zijn, komt omdat dit niet echt waar is, maar dat begrijpen julie natuurlijk ook wel. Zoals ik al eerder vertelde, ik ben een eenvoudige ziel, die niet moeillijk doet met deze dingen. Als we deze afspraken maken, dan

houden we ons er aan, en kan ik de zaken wat eenvoudiger uitleggen.

In het eerste tekeningetje staat de schematische weergave van een opamp. Stel, je wilt de temperatuur meten, met je B+ bijvoorbeeld, en je wilt daar een NTC weerstand voor gebruiken. Je realiseert dat wanneer er een stroom door die weerstand loopt, dat hij daardoor warm wordt, dus (lat kan niet. Een heel kleine stroom is wel toegestaan, omdat de warmte die daardoor ontstaat zeer klein is en daardoor dus ook een kleine meetfout.

Een meetinstrument mag dan niet door zijn lage ingangsweerstand de boel alsnog vergriepen, daarom is de volgende schakeling bedacht.

Sluit de opnemer aan op de hoogohmige ingang van een opamp. Die zal de sensor schakeling niet belasten, immers we hadden afgesproken (lat deze oneindig hoog is.

De andere ingang, wordt direct met de uitgang doorverbonden.

Zals gezegd, De ingang, is het eerder genoemde punt "A", en als punt "A" hoger is dan punt "B", dan zal punt "C" stijgen. Punt "C" zal dus stijgen, maar wat als punt

"B" nu groter wordt`? Welnu, dan zal punt

"C" dalen

Wanneer blijft punt "C" staan? Welnul, als de punten "A" en "B" op gelijke hoogte liggen.

DUS: omdat de printen "B" en "C" doorverbonden zijn, zijn nu ALLE punten aan elkaar gelijk.

Dat gelijke nivo op de schaal van Dré is toevallig net de waarde die we wilde meten, de spanning over de NTC.

Wanneer we deze schakeleg belasten, door een meetinstrument, of onze B-+-, dan gaat er een stroom lopen naar of van onze opamp. Mocht dat veranderingen geven omdat er altijd uitgangs impedantie is, dan zal dat door de versterking van de opamp meteen worden gecompenseerd. DUS: voor een aangesloten meetinstrument heeft de uitgang een oneindig lage impedantie. Dat hadden we toch in het begin afgesproken? Of niet soms?

Op deze manier heeft de uitgang de gelijke spanning als de ingang, maar de impedantie is veel kleiner.

Deze schakeling wordt dan ook wel de impedantie transformator genoemd.

Een heel verhaal, maar nu komt het. Ik wil ik nog wat vertellen over versterken en verzwakken. Verzwakken is een versterking met een versterkingsfactor kleiner dan -1-.

"Onze" schaalverdeling loopt nog steeds van -0- tot -100- en dat mogen dan voor mijn part vollen zijn. (Ik zou geen 100V op een opamp aansluiten, maar dat is een ander verhaal)

Stel, je hebt wel eens van de wet van Ohm gehoord, en die leerde dat spanning zich recht evenredig verdeeld over de aangesloten weerstanden.

Verbind de uitgang door middel van een weerstand naar de inverterende ingang van de opamp. (Weerstand tussen B en C)

Dan natuurlijk een weerstand tussen de inverterende ingang en het te meten object. (Weerstand tussen B en de NTC)

Het is niet de bedoeling om nu ook die wet van ohm uit te leggen, maar op de diverse

clubs zijn altijd mensen te vinden die dat kunnen en willen.

Stel, de weerstanden R1 en R2 zijn even groot.

De uitgangs spanning van het TE METEN OPJECT (in ons voorbeeld de NTC) staat aangesloten op een serieschakeling van deze twee weerstanden.

De ene ingang van de opamp, ingang "A" is aangesloten op een punt dat nivo 50 heeft op de eerder vermelde schaalverdeling heeft. DUS wil de opamp die andere ingang ook op (lit nivo zien te krijgen. De uitgang "C" gaat omlaag, als punt "A" lager is dan punt "B". Op een zeker moment is punt "B" gelijk aan punt "A", dus "50"schaaldelen.

De ingang, de andere zijde van RI is een spanning die op cie schaal varieerd tussen 50 en 100 op de schaal.

Als punt "A" 60 schaaldelen is, dan moet punt "C" naar 40 schaaldelen zakken. Punt "B" wordt op 50 gehouden door de uitgang, en moet dus een evengrote, maar tegengestelde waarde hebben.

Da's eigenlijk hetzelfde als wat we in het eerste geval tegen kwamen, maar nu is de uitgang niet gelijk aan de ingang, maar even groot, maar tegengesteld aan een aangenomen "middellijn".

In de praktijk is dat punt, waarop "A" is aangesloten de massa van liet geheel. De voeding is dan dubbel uitgevoerd, een gelijk deel naar boven, de positieve spanning, en een evengrote spanning negatief, Verplicht is dat natuurlijk niet. Dan is het duidelijker te zien wat er aan cie hand is, want dan is de uitgang, gelijk maar tegengesteld aan de ingang.

Dit is een inverterende versterker, Dit is er dan een met een versterkingsfactor -1

Stel weerstand R2 is 5 K-ohm en R1 10 K-ohm Dan moet de uitgang veel meer verstellen dan de ingang, de versterking is dan 2. Een schaaldeel verschuiven aan de ingang, doet de uitgang in tegengestelde richting 2 schaaldelen verschuiven.

Als RI en R2 juist van plaats verwisselen, dan is de versterkings factor juist 0,5

Dat is eenvoudig te beredeneren:

De ingangsweerstand van de opamp is oneindig, dus hoefje geen rekening mee te houden.

robobits_1_06_1

De BIJDE ingangen liggen op het gelijke nivo.

De stroom door R1 is ede ingangs spanning tov massa, (of nivo 50 op de schaal) DEZE ZELFDE STROOM gaat ook door de andere weerstand, R2.

De spanning die deze stroom daarover veroorzaakt is dan de uitgangs spanning, maar tegengesteld gericht, immers de stroom gaat IN de opamp.

In formule vorm weergegeven: A=-R2/R1 Versterking is R2 gedeeld door RI uitgang, negatief.

Een zelfde verhaal kunnen we ook met cle andere ingang uithalen, maar clan is de formule wat anders. Ook hier zorgd de opamp ervoor dat bijde ingangen aan het gelijke nivo liggen.

De uitgang "ziet" een serieschakeling van RI en R2. De ingangsbalans ziet slechts R1.

De formule wordt dan A= (R1 + R2) / R 1 Een andere zaak valt hier meteen op, de uitgang is in gelijke fase als de ingang, dus niet tegengesteld.

Omdat de ingangs impedantie in de praktijk niet oneinig is, wordt er vaak in

serie met de ingang -1- van de opamp een weerstand gelijk aan RI gesachakeld.

Zo, genoeg getypt, Volgende keer optellen en aftrekken.

Dit artikel komt uit het maandblad Robobits
 van de HCC gebruikers groep Robotica.
Wilt u meer weten over deze onderwerpen ?
kom dan naar onze Gebruikers dagen
 iedere eerste zaterdag van de maand.
sporthal "De Dissel" te Hooglanderveen

 

copyright © 2000 - 2007 Majosoft
www.majosoft.com

netherlands
england
germany

Heeft u ook een leuke hobby en wilt u die ook graag tonen ? Stuur een email naar majosoft at outlook dot com Wij maken voor u de site als u de gegevens aan kan leveren.

Do you have also a nice hobby and you want to show it. Please send an email to majosoft at outlook dot com . We make the site if you can deliver the information.

Haben Sie auch ein Hobby und wollen sie das sehn lassen. Bitte schicken Sie eine email zu majosoft at outlook dot com . Wir machen die zeite fur ihn, wenn sie uns die information geben.

[Robotic] [Projects] [Radio Control to PC interface] [Kermit] [Robotic Arm] [Robot arm 2] [Info] [Datasheets] [PICmicro microcontrollers] [Maandblad] [Beginners..... B+ boardje] [Het PeeWee interface] [Opamps deel1] [Opamps deel2] [Geisoleerde Accu Bewaking] [IR-PROXIM] [Inleiding digitale bouwstenen] [Digitale logische bouwstenen] [Het aansturen van Solid State Relais] [Finite State Machines om een Robot gedrag te Leren] [PWMDRV-S-M-L voor kleine tot grote motoren] [SENSOREN IN DE TUINBOUW] [Ombouw radiografisch bestuurbare rc auto naar Robot auto] [Grondbeginselen van de digitale logica] [SENSOREN IN DE TUINBOUW2] [U2352B A TCM] [Eenvoudige tiptoets] [Stappen motor sturing] [Robotic Links] [bijeenkomsten] [HCC Robotic Day  8 jan 2005] [HCC Robotic Day]