Electronica algemeen: berekenen Diode 1N4148

[Eddy VL]

 

Dit is een heel simpel dingetje. Welke stroom loopt door de schakeling...

 

Ik loop vast op de log... te weinig wiskundige kaas gegeten natuurlijk:

 

Spanning op VT is gegeven = Input.

 

V1 = 0,27V + log(Id)x 0,115 V

V2 = 15K x Id

 

VT = 15K x Id + 0,27V + log(Id) x 0,115 V

VT - 0,27 V = 15K x Id + log(Id) x 0,115 V

 

Hoe krijg ik Id hieruit?

 

Mvg

 

Eddy Vl

[Eddy VL]

 

Moet dienen om een temperatuurvoeler "vlak" te maken.

Heeft een logaritmische correctie nodig. Ik heb reeds een lineaire aanpassing gemaakt, en dan is het reeds veel beter.

 

Ik zou nu gebruik willen maken van de diode-karakteristiek.

 

Id is hier wel degelijk uitgedrukt in µA! (max = 64 µA)

 

Om de resultaten van de correctie te zien wordt alles ingevoerd in Excel. Vandaar dat ik Id moet kunnen berekenen...

 

Dus toch iets ingewikkelder deze keer...

 

Mvg

 

 

Eddy Vl

 

[Gast Kimble]

Eddy VL

 

Als je een logaritme wilt berekenen heb je een waarde nodig waarna je toe wilt rekenen.

 

Zodra je deze hebt kan je ook een eventuele vaste "begin" waarde ingeven (LOGA) ipv LOG(A,

 

De waarde waar je uiteindelijk naar toe wilt werken is van essentieel belang.

 

Als je doelt op de max. waarde van 64 µA, dan is het zo opgezet in Excel of een andere spreadsheet.

[Eddy VL]

 

De waarde van 15K is berekend op de "reverse" manier:

 

Ik ken de waarde van de stroom die ik wil bereiken (instelpunt = 100°) en dat zo kan ik de waarde van Rl bepalen.

 

Ik heb in excel de waardes staan in stappen van 1°C. Ook de waardes van het lineaire gedeelte heb ik.

 

Om te vergelijken heb ik als input de "echte" waarde van de sensor, en met deze waarde moet ik de waarde met correctie berekenen. Dus moet ik eigenlijk Id weten bij die waarde.

 

 

Grafiek

 

Hier bijgevoegd de stroomkarakteristiek om de niet-lineariteit uit te vlakken. Links de stroom = 1 mA (bij R sensor = 2K).

 

Onderaan de berekende (lieaire waardes) van de spanning over de sensor. Om deze grafiek te maken gebruik ik de echte waardes van de sensor (met 1° interval). Vanaf deze waardes word alles berekend.

De rode lijn geeft de lineaire correctie weer en hiermee is het reeds een héél stuk beter.

 

Eddy Vl

 

[Eddy VL]

 

Ben wat aan het zoeken gegaan. Op de hogescholen en universiteiten krijgt men dit soort vergelijkingen ook niet opgelost. Men gebruikt benaderingen...

 

Lijkt nochtans héél simpel...

 

Bedankt voor het meedenken.

 

Mvg

 

Eddy Vl

 

 

[Gast Kimble]

Of Vtotaal of Id is nodig om alles te kunnen berekenen.

 

Een referentie als de datasheet van de 1N4148 is ook wel nodig als je U over de diode >20 Volt wordt.

 

Is iig een leuke (uitdagende) berekening. Met mbv de karakterestieken van de diode is het al een stuk eenvoudiger eea te berekenen.

 

 

 

 

[Eddy VL]

 

Deze is iets uitgebreider vooral de IF/VF karakteristiek

 

1N4148 FCH

 

Maar wordt een VBA macro in Excel om itineratie te gebruiken.

 

Kom er wel, maar ik zoek eerst de gemakkelijke oplossingen...

 

Eddy Vl

[Eddy VL]

 

Nog even het voorlopig resultaat laten zien. Het berekenen is moeilijker dan het schematje...

 

De grafiek is opgemaakt met itiniratie, programmatje gemaakt in Visual Basic om Id te bepalen.

 

De violette lijn is de inkomende "weerstandslijn". De blauwe de lijn die het zou moeten zijn, en de rode de lijn met de correktie. Moet nu nog iets vinden om de zone tussen -30° en de +25° te rechten. Zal iets in dezelfde zin worden, maar met de sturing van de stroombron.

 

Mvg

 

Eddy Vl

 

 

[wammeswaggel]

@Eddy VL

 

Wat jij zoekt is volgens mij een (constante) stroombron.

 

Alleen met een constante stroombron kun je de lineaire

eigenschappen van een diode benutten.

[Eddy VL]

 

Citaat:

Wat jij zoekt is volgens mij een (constante) stroombron.

 

Dit draadje is nogal diepgaand en vergt misschien wat verduidelijking.

 

Doel: de buitentemperatuur meten en opslaan in een logfile, gebruik makend van een KT100 via een microcontroller.

Daarna de logfile opvragen op PC en verwerken.

 

De KT100 karakteristiek is de weerstandwaarde tov de temperatuur, dit bij een constante stroom van 1mA (zie bijlage).

 

De weerstand is NIET lineair met de temperatuur. Je kan de waarde via een AD-convertor als digitaal opnemen en opslaan in de log, maar dan log je weerstandwaardes. Op je PC moet je de waardes omvormen met een tabel naar °C. Doordat de AD-convertor in stapjes werkt krijg je bvb achtereenvolgens 1,3 - 1,8 - 2,5 - 3,1 - 3,5 graden. (en de stapjes zijn dan nog eens ongelijk doordat de karakteristiek niet rechtlijnig is). Beter zou zijn als je kon zeggen dat bvb 1°C overeenkomt met 16 mV. Dan kan je de temperatuur rechtstreeks opslaan. Maar dan moet de karakteristiek van de KT100 een rechte lijn zijn.

 

Je kan de karakteristiek rechtlijnig maken door de stroom door de weerstand te veranderen. In een vorig antwoord staat ergens

Citaat:

Grafiek

 

Hier bijgevoegd de stroomkarakteristiek om de niet-lineariteit uit te vlakken. Links de stroom = 1 mA (bij R sensor = 2K).

 

De grafiek die daarbij hoort toont welke stroom je moet geven om het blauwe lijntje in de hier bijgevoegde KT100 karakteristiek te krijgen.

 

Als je in het schematje de 11K-weerstand en de diode (1N4148) wegdenkt dan heb je een constante stroombron. De basis staat op 2,7V gestabiliseerd tov de +12V. De transstor staat als emittorvolger voor de 2K weerstand. Daar staat dan 2,7V - 0,7V (emittor-basis) = 2V over. De stroom door de 2K is dus 1 mA, de collectorstroom dus ook (zo goed als).

 

Als je de diode en de 11 K er bij zet dan krijg je vanaf 2V (bij 2K, of 25°) een berekende lekstroom. Door gebruik te maken van de knik in de If/Vf karakteristiek van de diode krijg je de speciale vorm van de stroom die gevraagd word.

 

Het resultaat staat in de grafiek met de violette/rode lijn (zie vorig antwoord). De violette lijn is de waarde van de spanning (= weerstand) met een constante stroombron (dus de KT100 karakteristiek). De rode lijn geeft de spanning met het diodeke en de weerstand.

 

De correctie werkt alleen boven de 2V. Onder de 2V moet de stroom iets steiler verminderen. Dat is nu de volgende stap...

 

En ik weet nu hoe ik de diodestroom moet berekenen, want dit was de vraag.

 

mvg

 

Eddy Vl

[jeevanhoof]

Hoi Eddy,

 

had je dan niet beter met een PT100 gewerkt.

 

Deze tabellen zijn zo op te vragen en een pt100 element is zeer nauwkeurig.

 

mvg

[Matchless]

Heb je dat nodig voor je cv ketel project?

 

Kan je dan niet beter een LM75 gebruiken? Dat is een temp voeler met I2C uitgang. Dan kan je de boel softwarematig compenseren .

[Eddy VL]

 

Citaat:

had je dan niet beter met een PT100 gewerkt.

 

Had gekund, maar dit lost niets op...

Heb de PT1000 bekeken, die is wel iets rechtlijniger, en op de grafiek LIJKT het beter, maar die heeft een schaal van -200 tot +400 °C. De kromming steekt ook in de PT1000, ter verduidelijking het tabelletje (zie Ohm/V)

 

Je blijft dus zitten met de omvormingstabel...

 

 

Citaat:

Heb je dat nodig voor je cv ketel project?

 

Inderdaad Matchless...

 

Ik ben nu aan het nazien of ik de ATMEGA zo ver kan krijgen.

 

Alleen was ik van plan om de seriële uitgang te gebruiken om een SD-kaartje te integreren. Wordt dus dringen als ik nu tegelijkertijd een I²C bus moet maken... Er zit maar 1 seriële uitgang op. En de USART heb ik ook al nodig.

 

Ik zal dus keuzes moeten maken.

 

mvg

 

Eddy Vl

 

 

[Matchless]

Om vervuiling v.h draadje te voorkomen ga ik verder in het ander draadje (wbt de LM75).

[Eddy VL]

 

Hier nog een follow-up voor de meedenkers:

 

Het is dus dit (schema) geworden (nog niet uitgetest).

 

De ATMEGA heeft een inwendige referentie van 2,56 volt = 1023 stappen. De stroom is aangepast op 0,793 mA bij Rkt100= 2000 0hm (25°C). Ik zou dus 12,5 mV / °C of 5 stapjes per graad moeten krijgen. Dus stapjes van 0,2 V en de afwijking zou ongeveer 2 % moeten zijn.

 

Diode probleem opgelost (via itineratie)

 

Bedankt iedereen

 

Eddy Vl