HALBLEITERHEFT2000

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Elektor

7-8/2000

Höhere Ströme lassen sich schließlich durch Verkleinern von
R8 messen (vergl. obige Formel). An U

out

kann z.B. direkt ein

Messinstrument angeschlossen werden, welches dann in
Ampere geeicht wird.
Die hier gezeigten Stromquellenschaltungen IC1a und IC1b
funktionieren nur deshalb, weil der Opamp LT1639 auch dann
noch linear arbeiten kann, wenn die Eingangsspannungen
(hier U

Batt.

, z.B. 6 V oder 12 V) über der Betriebsspannung des

Opamps (hier +5 V) liegen. Der LT1639 arbeitet an Betriebs-
spannungen zwischen +3 V und +44 V, seine Eingänge dürfen

mit einem Potenzial von bis zu 40 V über der Betriebsspan-
nung angesteuert werden.
Der Digitalausgang, an dem eine LED den Ladebetrieb anzei-
gen kann, ist mit IC1c realisiert. Dieser Opamp liegt an den
Ausgängen der beiden Stromquellen-Opamps und kippt je
nach Polarität der Spannung über R8 mal nach +5V (beim
Laden) und andernfalls nach 0 V (Entladen).

(004114e)

Internet-Adresse:

www.linear-tech.com

Über die Fast-Monopolstellung von Microsofts Windows bei
Betriebssystemen kann man sich ärgern, aber auch einigen
Nutzen ziehen. Viele Windows-Programme haben sich zu weit
verbreiteten Standards entwickelt, so dass wir ohne Gewis-
sensbisse ein kleines Programm vorstellen können, das unter
Microsofts Excel läuft und Parallel- und Reihenschaltungen
von Widerständen und Kondensatoren berechet.
Im Eingabeteil sind bis zu vier Werte einzugeben, das genaue
und auf E12-Werte gerundete Ergebnis erscheint rechts.
geben Sie die Widerstands- und Kondensatorwerte mit allen
Nullen ein, also nicht 3,4 k, sondern 3400, nicht 4 M, sondern
4000000. Eine leere Zelle muss wirklich leer bleiben (keine
Null, kein Strich, das Programm teilt ungern durch Nullen oder
Striche). Dezimalzahlen sind auch möglich, sonst könnte man
ja keine Kapazitätswerte eingeben. Verwenden Sie das
Komma als Trennung. Die 1000-er-Orientierungspunkte müs-
sen nicht eingegeben werden, dies erledigt Excel automatisch.
Die dem Programm zugrunde liegenden Formeln sind nicht
besonders kompliziert. Bei Serienschaltungen von Widerstän-
den werden die Werte einfach aufaddiert, bei Parallelschal-
tungen wird die Summe der Kehrwerte gebildet und von die-
ser wiederum der Kehrwert berechet. Bei Kondensatoren ist
es gerade anders herum.
Das Progrämmchen können Sie leicht eigenen Wünschen
anpassen, wenn sie vorher die Sicherung aufheben (Extras,

Schützen/Arbeitsmappe schützen und freigeben). Eine kurze
Beschreibung, wie die E12-Werte ausgerechnet werden, ist im
Artikel E12 in Excel ebenfalls in diesem Heft zu finden. Das
Berechnungsprogramm steht auf der Internet-Site von Elektor
zur Verfügung.

(004071)rg

Serien/Parallelschaltung in Excel

091

Von Adrian Grace

Die meisten modernen industriellen Sensoren verfügen über
ein gerüttelt Maß an Intelligenz. Sie müssen neben ihrer
eigentlichen Aufgabe, eine bestimmte physikalische oder che-
mische Größe zu messen, das Messergebnis umformen, digi-
talisieren, in ein Protokoll überführen und zu einem ange-
schlossenen Mikrocontroller leiten, der wiederum die digitale
Repräsentation des Messwerts einem MSR-System weitergibt.
In einem solchen modernen System werden Störungen, sofern
sie überhaupt auftreten, sofort erkannt.
Früher, vor gar nicht so langer Zeit, beherbergte ein Sensor-
gehäuse neben dem eigentlichen Sensor höchstens eine Ein-
richtung zur (analogen) Messsignalkonditionierung, um Sig-

nale in einheitlicher Form zum Controller zu leiten. Solche
Systeme sind auch heute noch vielfach im Einsatz.
Das hier vorgestellte Testgerät hilft, Kabel- und andere Ver-
bindungen der Sensoren zum und die Reaktion des Steuersy-
stems auf ein Sensorsignal zu überprüfen. Es besteht aus einer
Reihe von Stromquellen, die ein einfaches Sensorsignal simu-
lieren kann.
Die Schaltung zeigt, dass die Energie eines Steckernetzteils
oder einer Batterie durch drei Stromquellen geleitet wird.
Dabei generiert I1 einen Konstantstrom von 1,00 mA, I2 von
0,25 mA. Am 100-

Ω-Zehngangpoti P1 kann damit eine kon-

stante Spannung von 0...100 mV respektive 0...25 mV abge-
griffen werden. Die Stromquelle I3 ist auf 3,00 mA eingestellt

Einfache mV-Quelle

092

HALBLEITERHEFT2000

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Elektor

und soll lediglich die (Low-Current-) LED als Funktionskon-
trolle betreiben. S1 wählt die Stromquelle, S2 dreht die Pola-
rität der Ausgangsspannung. Hier kann ein doppelter
Umschalter (zum Beispiel Knitter MTA206PA) eingesetzt wer-
den, der eine neutrale Mittelstellung besitzt (kein Ausgangs-
signal).
Die Stromquellen der Firma Vishay/Siliconix im Vertrieb von
Farnell sind trotz ihres hohen Preises nicht besonders genau,
sie unterliegen einer Toleranz von

±10 %! Deshalb reicht die

Genauigkeit der einfachen Millivoltquelle zwar für einen Funk-
tionstest, keinesfalls aber für eine Kalibrierung der Sensor-
elektronik aus. Sollte sich der Ausgangsstrom von I1 oder I2
als zu hoch erweisen, kann er durch Widerstände nach Maß
(R1 und R2) auf den gewünschten Wert gesenkt werden. Die
Schaltung zieht einen Strom von ungefähr 4,25 mA aus der
Spannungsquelle.

(004106)rg

R1

R2

I3

3mA0

I1

1mA00

I2

0mA25

D1

S2

P1

100Ω

MT

S1

J2

J1

004106 - 11

J500

A

K

CR300

A

K

J505

100mV

25mV

*

*

see text

*

voir texte

*

siehe Text

*

zie tekst

*

Von Hans Bonekamp

Diese Schaltung ist nicht für
medizinische Anwendungen
gedacht. Sie ermöglicht es
aber zu Demonstrations-
zwecken, ein EKG-Signal auf
einem Oszilloskop darzustel-
len. Bei Versuchen im Labor
wurden die drei Anschlüsse
des Verstärkers mit den Zeige-
fingern der rechten und linken
Hand sowie mit dem rechten
Bein verbunden. Elektroden
waren dabei nicht erforderlich,
es genügte, die beiden Finger
und das Bein mit blankem
Kupferdraht zu umwickeln.
Der Ausgang des Verstärkers
lieferte eine Spannung von
etwa 200 mV - mehr als genug
selbst für ein sehr unempfind-
liches Oszilloskop.
Die Opamps IC1 a, b und d bil-
den einen Instrumentenver-
stärker mit 201-facher Verstär-
kung. IC1c verstärkt das
Gleichtaktsignal (Common-
mode-Signal) 31-fach und legt
es an den Anschluss, der mit
dem rechten Bein verbunden
wird. Dadurch wird der Körper
in erster Instanz auf ein defi-
niertes Common-mode-Niveau gebracht, damit die Signale von
den beiden Armen bzw. Händen nicht außerhalb des Ein-
gangsbereichs des Verstärkers liegen. In zweiter Instanz wird
dadurch das Gleichtaktsignal gegengekoppelt, so dass sich
die Gleichtaktunterdrückung noch verbessert. Um die Ein-
gänge vor statischen Ladungen zu schützen, wurden Ein-
gangsschutzschaltungen mit D1...D4, R1 und R2 vorgesehen.

Der Abgleich der Gleichtaktunterdrückung (CMRR) erfolgt mit
dem Trimmpoti P1. Dazu legt man an die beiden (für den
Abgleich miteinander verbundenen) Eingänge des Instru-
mentenverstärkers eine auf Masse bezogene Wechselspan-
nung mit 50 Hz und 100 mV. Das Signal am Ausgang des
Instrumententenverstärkers wird mit dem Oszilloskop gemes-
sen und mit P1 auf Minimum abgeglichen.

2

3

1

IC1a

13

12

14

IC1d

6

5

7

IC1b

9

10

8

IC1c

R1

1k

R2

1k

R3

390k

R4

24k9

R6

24k9

R9

390k

R10

24k9

R11

24k9

R13

24k9

R14

100Ω

R5

249

Ω

R7

24k9

R8

24k9

R12

22k6

R15

10k

5k

P1

C1

22µ

16V

C2

10µ
16V

C4

10µ
16V

C3

100n

C5

100n

D5

1N4001

D6

1N4001

D1

D2

U

B

U

B

D3

D4

U

B

U

B

K1

BT1

9V

BT2

9V

IC1

11

4

D1 ... D4 = BAS45A

U

B

U

B

IC1 = TLC274

CW

004022 - 11

Linker Arm

Rechter Arm

Rechtes Bein

Einfacher EKG-Verstärker

093