Vollbrücke, 4 aktive dms
Vier DMS in uniaxialem Spannungsfeld.
Hinweise: Linear. Bevorzugte Standardschaltung im Sensorenbau. Bestmögliche Kompensation von Temperatureinflüssen und sonstigen Störgrössen.
Vollbrücke, 2 aktive, 2 quer dms (Nicht Linear)
Die aktiven, gleichsinnig beanspruchten, DMS (1,3) sind durch quer angeordnete "Poisson" DMS (2,4) zur Vollbrücke ergänzt.
Hinweise: Nicht Linear. Anwendung in der Spannungsanalyse und bei Zug-, Druckstäben. Für Präzionssensoren muss noch eine Linearisierung mit Halbleiter-DMS gemacht werden.
Vollbrücke, 2 aktive, 2 quer dms (Linear)
Die aktiven DMS (1,2) sind durch "Poisson" DMS (3,4) zur Vollbrücke ergänzt.
4. Analoge Signalaufbereitung
Neben Möglichkeiten der passiven Signalkonditionierung und der Signalverstärkung mit Transistoren bieten insbesondere Operationsverstärker nahezu unbegrenzte Möglichkeiten der analogen Signalaufbereitung. Im Folgenden werden die wichtigsten Grundschaltungen von Operationsverstärkern erläutert (Quelle: Wikipedia):
4.1. Invertierender Verstärker
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Diese Schaltung verstärkt
die Eingangsspannung Ue mit dem
Spannungsverstärkungsfaktor
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und
gibt die Ausgangsspannung Ua aus:
4.2. Nichtinvertierender Verstärker
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Auch in dieser Schaltung wird ein Teil der Ausgangsspannung auf den invertierenden Eingang zurückgeführt, allerdings mittels eines Spannungsteilers das aus den beiden Widerständen R1 und R2 besteht. Diese Schaltung verändert die Polarität der Eingangsspannung Für die Ausgangsspannung Ua gilt:
Wegen des hohen Eingangswiderstands wird die Schaltung auch als Elektrometerverstärker bezeichnet. |
4.3. Impedanzwandler
v = 1, Ua = Ue |
Der Impedanzwandler
(Spannungsfolger) ist eine Variante des nichtinvertierenden
Verstärkers, in dem R2 den Extremwert Null und
R1 den Extremwert
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hat. Damit ergibt sich für die Spannungsverstärkung der Wert v
= 1. Die Ausgangsspannung entspricht genau der Eingangsspannung,
wovon sich der Name Spannungsfolger ableitet. Da der
Eingangswiderstand des positven Eingangs sehr groß und im
Vergleich dazu der Ausgangswiderstand sehr klein ist kann diese
Schaltung ideal als Puffer zwischen einer hochohmigen
Spannungsquelle und einer nachfolgenden niederohmigen Last
eingesetzt werden (Impedanzwandler).
4.4. Strom-Spannungs-Wandler
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Der Strom-Spannungs-Wandler wandelt einen Eingangsstrom Ie in eine proportionale Spannung Ua um. Die Schaltung besitzt einen niedrigen (differentiellen) Eingangswiderstand und wird häufig zur Verstärkung von Signalen aus Stromquellen verwendet. Mit dem Widerstand R als Proportionalitätsfaktor lässt sich das Verhältnis von Eingangsstrom zu Ausgangspannung einstellen |
4.5. Addierer/Summierverstärker
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Beim Addierverstärker werden einzelne Eingangsspannungen UE1, UE2, ..., UEn als analoge Größe addiert und anschließend verstärkt. Die Schaltung ist eng verwandt mit dem invertierenden Verstärker und im Prinzip nur um die Möglichkeit mehrerer Eingänge erweitert. An jedem Eingang gibt es einen Eingangswiderstand, durch den sich die einzelnen zu addierenden Spannungen unterschiedlich gewichten lassen. Diese Schaltung kann mit einer beliebigen Anzahl von Eingängen (Summanden) genutzt werden. |
