2 Kennlinienkorrektur

Ebenfalls wurde die Festlegung getroffen, dass die ,,Steigung'' der Kennlinie einstellbar sein soll, da man das Verhalten der Motorsteuerung in der produktiven Anlage nicht genau voraussagen konnte. Dies wurde durch jeweils 1 Potentiometer im OP-Rückkopplungszweig und eines in der Massestrecke des negativen Eingangs erreicht. Mit diesen Reglern kann die durch die Offset-Dioden nach unten korrigierte Kennlinie wiederum so angepasst werden kann, dass am oberen Ende der Kennlinie die geforderten 10 V auftreten.

Durch Ausnutzung der beiden Endpositionen der Potis ergibt sich nun eine minimale und maximale Verstärkung, die den Einstellbereich der Kennlinie beschreiben.

$$V_{min}=\frac{U_{a1}}{U_{e}}=\left(1+\frac{100k\Omega}{200k\... ...c{U_{a2}}{U_{e}}=\left(1+\frac{200k\Omega}{100k\Omega}\right)=3$$

Damit bewegt sich die einstellbare Ausgangsspannung $U_{a}$ bei einer Eingangspannung von $U_{e}=5V$ im Bereich:

$$7.5V\geq U_{a}\geq15V$$

Das komplette Schaltungschema der Schnittstellenkarte ist in Anhang B.2 zu finden.

Diese Situation wurde mittels einer einfachen Spice-Simulation (Abb. 6.5) untersucht, wobei folgende Kriterien analysiert werden sollten:

1. Der Ausgangs-Spannungsverlauf nahe an der Spannung 0 V
2. Die Auswirkung der Kennlinienkorrektur-Potentiometer
3. Die Auswirkung der Spannungsoffset-Dioden

Figure 6.5: Operationsverstärker-Kennlininenkorrektur

Mangels vorliegender exakter Modellbeschreibung des verwendeten OPs konnte nur das prinzipielle Verhalten der Spannungsversorgung überprüft werden, das genaue Verhalten der Schaltung konnte erst nach Aufbau der Platine untersucht werden.

Im praktischen Aufbau stellte sich dabei eine abweichende Situation ein.

• Der Nullspannungsoffset lag mit ca. +2.5 V wesentlich höher als im Simulationsmodell ermittelt (0.5 V).
• Der Spannungsabfall an den beiden Offsetdioden betrug die erwarteten 1.4 V womit eine Vorspannung von ca. 1 V bei einer Eingangs-Steuerspannung 0 V auftrat.

Diese Tatsache wurde mit den Betreibern der Anlage diskutiert und man kam gemeinsam zur Ansicht, dass einerseits diese kleine Vorspannung zu einem Haltemoment in Richtung der vorgegebenen Drehbewegung führt und somit ein ,,zurückfedern'' aus der Endposition verhindert oder zumindest vermindert wird, andererseits weit genug von der eigentlichen Spannung, bei der die Drehbewegung einsetzt, entfernt ist.

Tests beim Systemaufbau ergaben, dass dieser ,,Losfahrwert'' bei ca. 50 % der Maximalspannung liegt, der bei 0 V Steuerspannung auftretende ,,Vorspannungswert'' kann somit mit ca. 10 % der Maximalsteuerspannung als unkritisch angesehen werden.