IR-Sensor TPS334 auslesen, welchen OpAmp für µV-Input?

**GorDiin** · 24.03.2007, 13:41

Hi,
ich möchte mit dem IR-Sensor TPS334 (Datenblätter: http://www.reichelt.de/?SID=20yOHEb6...3045;GROUP=A54 )
die Temperatur über eine µC messen. Laut Datenblatt ist die
Sensivity: 55 V/W. Um überhauft einen richtwert der Strahlungsleistung zu haben, habe ich eine Überschlagsrechnung mit eine IR LED gemacht, die min. 2mW/sr abstrahlen soll. Befindet sie sich nun in 1m Entfernung zum Sensor der eine Oberfläche von 7x7mm=0,5mm^2 hat, entspräche das folgender eingestrahlter Leistung: ein Steradiant schneidet aus der Kugeloberfläche mit R=1m 1m^2 heraus, also 2mW/(1/0,00005=20000) , was ungefähr 10^-7W sind. Das Singal wäre nur im µV Bereich. Die Rechnung ist sicherlich nicht genau, da die Umgebung auch eine Temperatur hat und strahlt, aber ich will mit dem Sensor ja auch nicht immer in eine Lampe "schauen".

Die Frage ist nun, was ich beachten muß, damit am Ende ein auswertbares Signal zwischen 0 und 5V für den µC herauskommt. Ist das schon mit Standard-OpAmps wie zB TCL274 und einer Beschaltung mit MOhm und 1Ohm Widerständen für den großen Verstärkungsfaktor, oder gibt es da spezielle Bauteile und Techniken? Aus Datenblättern für opamps bin ich nicht so schlau geworden, ich hab nach so etwas wir miminal input voltage gesucht und nicht gefunden.

Vielen Dank im Voraus für die Hilfe!

**BASTIUniversal** · 24.03.2007, 14:33

Hi!
Der TPS334 wird die IR Strahlung deiner LED überhaupt nicht wahrnehmen, der Sensor gibt erst ab einer Wellenlänge von 6µm ein Signal aus. Der Typ. Bereich liegt zw. 8 bis 14 µm. Alle mir bekannten IR-LEDs strahlen im Bereich zwischen 800 und 1300nm (also 0,8 bis 1,3µm)...die Wellenlänge ist hier viel zu klein!
Das Problem bei Standard OpAmps ist der Offset, der kann schon mal einige mV betragen. Da geht dein µV-Signal natürlich unter, da helfen dann nur Präzisions Verstärker bzw. Instrumentenverstärker.
Hier gibt's ein bisschen Lektüre: http://www.elektronik-kompendium.de/...er/diffamp.htm

Bei Maxim gibt es einige Interessante Verstärker mit sehr geringem Input Offset die man ggf. verwenden könnte. Der MAX4238 ist speziell für "Thermocouples" und "Instrumentation Amplifiers" gebaut worden...also im Prinzip für den geplanten Zweck verwendbar.

Wegen der geringen Spannung musst du auch die Signalwege extrem kurz halten, sonst hast du am Ende der Leitung nur noch rauschen. Nicht umsonst haben manche (Thermo-)Sensoren von PerkinElmer den Verstärker gleich mit im Gehäuse mit drin!

Es gibt bestimmt noch viele andere Dinge zu beachten...aber ich denke dass das die wichtigsten sind.

MfG
Basti

**Manf** · 24.03.2007, 14:42

Hier ist ja eine Liste mit ein paar gängigen Typen:
https://www.roboternetz.de/wissen/in...rst.C3.A4rkern

Den Offset wird man ohnehin abgleichen, dann ist es die Drift, nach der man auswählen sollte.

**PICture** · 24.03.2007, 16:17

Hallo!

Ich habe selber keine Erfahrung mit Gleichspannungverstärkung im µV Bereich, aber theoretisch ausser Offset sehr wichtig für den Eingangsverstärker ist s.g. "Equiv. Input Noise Voltage". Die besten dafür sind Bi-FET OpAmps.

MfG

**GorDiin** · 24.03.2007, 19:52

@Basti
ja das mit der LED hab ich auch nur als Rechenbeispiel genommen, um überhaupt eine Ahnung zu bekommen was für ein Signal rauskommt. Mit der Angabe 55 V/W war nicht gleich klar was unter normalen Bedingungen, aslo zB der Frage welchen Output bringt meine Hand wenn ich sie vor den Sensor halte?
Außerdem musste ich feststellen, daß die aus der Wellenlänge zu berechnende Farbtemperatur einer zB von der LED nichts mit der Temperatur und der Abstrahlung von Gegenständen zu tun hat. Oder ist das wieder ein Fehlschluß?
Kurze Wege ist auch ein guter Tip, mit offenen Kabelenden, die sich dann als Antenne betätigt haben hab ich auch schon so meine Erfahrung gemacht, aber sowas vergisst man ja gerne.

@Manf:
welchen offset meinst du jetzt, den des opamps oder den des sensors?
und vielleicht noch ein paar sätze zum abgleichen und drift für dummies :-/

Ansonsten vielen Dank, da hab ich ja erstmal was zum schmökern.

**Manf** · 24.03.2007, 20:14

Der OP selbst sollte eine möglichst geringe Drift haben, etwa wie der OP07, 177, auch prüfen ob der Eingangsstrom vertretbar ist.
Sonst kann man auch gleich den chopperstablisierten LTC1050 nehmen.

Die Drift des Sensors ist eine andere Sache dafür ist der reference resistor eingebaut für den es einen Schaltungsvorschlag des Herstellers geben sollte.

Manfred

... Da ist sie auch schon die Kompensationsschaltung für den Thermopilesensor.
http://www.roithner-laser.com/All_Da...ile/TP336x.pdf