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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Differenzverstärker neg und pos mit Amtel erfassen?


Autor: Kim Schmidt (corado)
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Hallo,
ich komme mit meinem Projekt immer noch nicht so recht vorran.

Ich muss für eine Akkuübenrwchung den LAde/Entladestrom messen könnten.
Also über einen Shutn 100A Entladestrom und 20A LAdestrom

Jetzt kann ich z.B: mit einem INA111 oder auch OP07 einen 
Differenzverstärker verwenden.

Das Problem besteht nun aber darin,d as die Werte mit eine µC 
ausgewertet werden sollen.

Nun wirft aber ein Differenzversätekr beid er Ladung + 2,5V aus und bei 
entladen aber z.B. -1V

Ich will natürlich so wenig bauteile wie möglich verwenden.

Gibt es eine einfachere Möglichkeit als mit Meßgleichrichter etc pp  zu 
arbeiten?
Z.b. durch verschieben des Mittelpunktes, so das ganze infach 0A +1V 
entsrpechen und -20A einfach 0Volt und +100A 2,5Volt ??

Nur wie?

Autor: HildeK (Gast)
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>Z.b. durch verschieben des Mittelpunktes, so das ganze infach 0A +1V
>entsrpechen und -20A einfach 0Volt und +100A 2,5Volt ??
Genau so! Deine gewünschte Skalierung passt aber nicht so ganz:
0V --> -20A
1V --> 0 A
2,5V --> 30A
wäre deutlich geeigneter.
Nimm ein Diagramm mit U und I und lege da eine Gerade so hinein, dass es 
deinen Wünschen am Besten entspricht. Die Gerade kannst du steil oder 
flach wählen, ebenso kannst du sie nach oben oder unten verschieben und 
so herausfinden, wie die Randbedingungen -20A und +100A am besten 
passen.

Wenn du deine bisherige Schaltung zeigst, gibt es sicherlich einige, die 
dir weitere Tipps geben können.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Nimm einen MAX472.

MfG Spess

Autor: yalu (Gast)
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> Jetzt kann ich z.B: mit einem INA111 oder auch OP07 einen
> Differenzverstärker verwenden.

Bei Instrumentenverstärkern wie dem INA111 kannst du den Nullpunkt des
Ausgangs über den Ref-Eingang festlegen. Dort legst du diejenige
Spannung an, die der Ausgang liefern soll, wenn die Differenzspannung
an den Eingängen 0 ist.

Bei der üblichen Subtrahiererschaltung mit einem gewöhnlichen OPV wie
dem OP07 geht das genauso, da diese Schaltung ja exakt der rechten
Hälfte eines Instrumentenverstärkers entspricht.

Autor: Max (Gast)
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Oder nimm einfach Widerstände.

Autor: Kim Schmidt (corado)
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wenn ich an ref nen Poti hänge, mit 1M muss ich das dann zwischen +5 und 
-5 klemmen (erscheint mir logisch) oder an +5 und GND??
Bei mir scheint es nur mit +5 und GND zu funktionieren, wenn ich +- 
benutze zeigt er beim entladen mit gleicher Lat mhr an als beim Laden?!

Autor: Max (Gast)
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Ref ist ein Eingang. Dieser funktioniert nur für pos.Spannungen.

Autor: yalu (Gast)
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Der Ref-Anschluss ist nicht hochohmig. Die angelegte Spannungsquelle
muss deswegen niederohmig sein, sonst misst du Mist. Also zwischen Poti
und Ref einen Impedanzwandler schalten oder Referenzspannung mit einem
Spannungsregler erzeugen.

Hmm, das klingt aber aufwendig, wirst du jetzt sagen.

Stimmt. Wahrscheinlich wird die Schaltung mit einem gewöhnlichen OPV
einfacher, weil man dort tiefer in das Gegenkopplungswiderstandsnetzwerk
eingreifen kann, als dies bei einem alles integrierenden Baustein der
Fall ist.

Schreib doch mal, welche  Versorgungsspannungen du zur Verfügung hast,
wo der Shunt liegt und wie groß dieser ist. Dann kann man schauen, wie
man einen einfachen OPV am besten beschaltet, um das gewünschte Ergebnis
zu erhalten.

Autor: Kim Schmidt (corado)
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also ich kann anbieten: 48V, 12V, 5V, -5V
Shunt an Masse 0,33mv/A also bei 120A 40mV
Wichtig ist halt das er den Lade/Entladestrom anzeigen kann und das es 
mit einem µc ausgewertet werden kann

Autor: Kim Schmidt (corado)
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aber wenn Ref sowiso nur an + liegen darf/kann dann sollte so wie jetzt 
alles i.O sein.
Aber ein anderer Schaltungsvorschlag wäre natürlich dennoch interessant

Autor: Maik Fox (sabuty) Benutzerseite
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zB AD8205 oder ähnlich hilft dir vielleicht. Den kann man ohne externe 
Beschaltung so einrichten, dass bei 0A der Ausgangspegel auf halber 
Versorgungsspannung liegt. Und das geht auch bei Single Supply. Siehe 
Datenblatt Seite 10 "Splitting the Supply". Dann noch einen Tiefpass 
o.Ä. an den Ausgang und direkt an den ADC. Funktioniert bei mir in einer 
PWM-H-Brücke problemlos.

Autor: yalu (Gast)
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Mit der angehängten Schaltung sollte dein Vorhaben (zumindest rein
rechnerisch, getestet habe ich nichts ;-)) umgesetzt werden können.

Als OPV kann fast jeder Typ verwendet werden. Der Offsetabgleich (R7)
kann eigentlich weggelassen werden, da das Ausgangssignal sowieso mit
einem Offset beaufschlagt werden soll. RS ist der Shunt, RL der
Leitungswiderstand zwischen Shunt und GND. RL ist nur deswegen
eingezeichnet, um klarzustellen, dass die Spannung am unteren Ende des
Shunts von 0 abweichen kann (sonst bräuchte man keine
Differenzverstärkung).

Die Versorgungsspannung des OPV ist ±5V. Die +5V werden zusätzlich
dazu genutzt, das verstärkte Signal in den positiven Bereich zu
schieben. Diese +5V, die am rechten Ende von R3 anliegen, werden in
den folgenden Berechnungen U0 genannt.

Der Pfeil am Eingang zeigt die positive Stromrichtung an.

Die Ausgangsspannung UA in Abhängigkeit vom Strom I ist

Somit ist die Verstärkung V (oder, genauer gesagt, die Transimpedanz),
also das Verhältnis von Änderung der Ausgangsspannung zur Änderung des
Shunt-Stroms

Und die Offsetspannung Uoff am Ausgang

Bei gegebener Transimpedanz und Offsetspannung kann R1 weitgehend frei
gewählt werden (z.B. 1kOhm), R3 und R4 ergeben sich dann wie folgt:

und

Die Widerstände (R1,R2), (R3,R5) und (R4,R6) sollten jeweils gut
gepaart sein, um eine gute Gleichtaktunterdrückung zu erreichen.

Autor: Matt (Gast)
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Und wenn Du den OPV mit -5V und +12V versorgst, kannst Du die vollen 5V 
des ADC auch mit dem vorhandenen OP07 praktisch ausnutzen.

Autor: Kim Schmidt (corado)
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super, danke, obwohl ich egrade ein wenig verwirrt bin was es mir R5 und 
R6 auf sich hat....

Autor: yalu (Gast)
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> Und wenn Du den OPV mit -5V und +12V versorgst, kannst Du die vollen
> 5V des ADC auch mit dem vorhandenen OP07 praktisch ausnutzen.

Stimmt. Ich habe gar nicht gesehen, dass auch +12V zur Verfügung
stehen. Ansonsten wäre ich davon ausgegangen, dass die
Referenzspannung des ADC der maximalen Ausgangsspannung des OPV
angepasst wird.

> obwohl ich egrade ein wenig verwirrt bin was es mir R5 und R6 auf
> sich hat

Das Ganze ist zunächst nichts anderes als die klassische
Subtrahiererschaltung:

  http://www.mikrocontroller.net/articles/Operations...

Diese verwendet GND (unteres Ende von R7) als Bezugspotenzial für den
Ausgang. Da du aber ein Bezugspotenzial >0V möchtest, wird R7 (obigen
Artikel) in den Spannungsteiler R3,R4 (in meiner Schaltung)
aufgesplittet. Mit diesem Spannungsteiler kann man jede Spannung
zwischen GND und +5V erzeugen. Der Innenwiderstand dieser
Spannungsquelle ist R3||R4, der an die Stelle von R7 tritt. Für die
Widerstände im Artikel muss R6/R7 = R4/R5 gelten. Damit diese
Forderung auch in meiner Schaltung erfüllt ist, muss der
Gegenkopplungswiderstand (vom Ausgang zum invertierenden Eingang des
OPV) gleich R3||R4 sein.

Nochmals der Vergleich in der Übersicht:

  Subtrahierer          meine
  im Artikel            Schaltung

      R4                  R2
      R5                  R1
      R6                  R5||R6
      R7                  R3||R4
      GND                 R4/(R3+R4)*5V

Autor: Arno H. (arno_h)
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MAX4072 könnte dir helfen.
Es gibt/gab auch mal welche mit unipolarem Ausgang und 
Polaritätsausgang. Ansonsten 2 Stück der High-Side Sensoren, einen für 
Lade- und einen für Entladestrom, wenn du genug ADC-Eingänge hast.

Arno

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

@Arno

>Es gibt/gab auch mal welche mit unipolarem Ausgang und Polaritätsausgang.

Hatte ich schon vorgeschlagen: Max472. Hätte den Vorteil, für Lade- und 
Entladestrom jeweils den vollen Messbereich des ADCs zur Verfügung zu 
haben. Aber Kim will anscheinend unbedingt einen OV missbrauchen.

MfG Spess

Autor: Arno H. (arno_h)
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@ spess53 (Gast):
Hatte ich überlesen, Pardon.
Den 472 gibt es aber offensichtlich bei Maxim nicht mehr im Programm.

Aber wenn man sich länger als einen Tag mit Nebenkriegsschauplätzen 
beschäftigen kann, ist das Projekt wohl auch nicht so dringlich.

Arno

Autor: Spess53 (Gast)
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HI

Den Max472 gibts bei csd.

MfG Spess

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