Durchflußmesser Signalverstärker

Ein Durchflußmesser, für sehr kleine Strömungsmessungen sollte an einen digitalen Eingang (TTL-Pegel) angeschlossen werden. Der Durchflußmesser selbst, war ein extrem leichtgängiges Schaufelrad in einem Rohr, das von Luftströmungen in Rotation versetzt wurde. Der Drehfrequenz wurde induktiv übertragen. Die Amplitude des sinusänhlichen Ausgangssignal, war sehr klein, und von der Drehzahl abhängig. Mit einem Oszilloskop wurden Spannungen von 100mVSS bis 700 mVSS gemessen. Dem Signal war eine Gleichspannungs von ca. 2V überlagert. Der Durchflußmesser selbst wurde mit einem Vorwiderstand von 10k an 5V Gleichspannung betrieben.

Aufgabe war es die Spannung so weit zu Verstärken, daß der Sensor an ein digitales Messystem mit TTL- Eingang angeschlossen werden kann. Es gab keine Applikationen über den Sensor, ebensowenig existierte der dazugehörige Verstärker (Trigger).
Das digitale Bus-System stellte eine Versorgungsspannung von 5V zur Verfügung, die hierfür verwendet werden sollten. Es war auch wenig Platz im Gehäuse des Bussystemes, so daß höchstens ein 14 pol. IC mit kleiner Platine hinein paßte.

Zuerst testete ich eine Schaltung mit einem C-MOS Trigger (CD 4093) Aber die Spannung war bei niedrigen Drehzahlen einfach zu klein, bzw. die Hysterese des Triggers zu groß. Ich hätte das Signal zuerst mit einem OP oder Transistor verstärken müssen. Es war nicht gerade viel Platz im Bus-System, daher überlegte ich mir eine Schaltung mit nur zwei MOS-FET Transistoren, mit denen die Signalverstärkung schließlich gelang.

Über R1 wird der Sensor bestromt. C1 filtert die Gleichspannungsanteile heraus. Der Kondensator C2 verhindert eine Schwingneigung. Der Widerstand R6 sorgt für ein sicheren Arbeitspunkt. Transistor T2 Invertiert zum zweiten mal das Signal. Da das Gate von T2 direkt an den Source von T1 verbunden ist, fährt diese Stufe in die volle Sättigung (max. Verstärkung) und stellt somit am Ausgang eine TTL-taugliche Rechteckspannung zur Verfügung.

c. by N. Müller