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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strommessung/OP


Autor: Björn R. (sushi)
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Ich möchte einen Strom bis sagen wir mal max 2A mit einem AVR messen. 
Der Wert soll dann auf einem Display ausgegeben werden. Genauigkeit +/- 
10mA würde ausreichen. Ist das überhaupt machbar, oder habe ich 
überzogene Vorstellungen? Um die Genauigkeit geht es mir aber auch im 
Moment noch nicht, sowas kann ich mir, denke ich zumindest, später 
selber ausrechnen.
Theoretisch weiß ich auch wie ich es anstellen würde:

Man nehme, damit Spannungsabfall und Verlustleistung so klein wie 
möglich sind, einen möglichst kleinen aber präzisen Widerstand als 
Shunt. Damit fangen meine Probleme an: Ich hätte gern einen bedrahteten, 
also kein SMD, und er sollte bei Reichelt, Conrad, oder CSD erhältlich 
sein. Bin ich nur zu blöd sowas zu finden, oder wird das doch ganz 
anders gemacht? Ich kann doch nicht der Einzige sein, der sowas 
braucht...

Durch kleine Widerstandswerte wird natürlich die Spannung, die man über 
dem Widerstand messen kann, auch sehr klein. Die interne 
Referenzspannung meines AVR, mit der der Analog/Digital-Konverter 
arbeitet, ist 2,56V. Also muss die Spannung mit einem geeigneten OP 
verstärkt werden. Auf diesem GEbiet sind nun meine größten Probleme. Ich 
weiß zwar was das ist und kenne die Grundschaltungen, aber das wars dann 
auch. Ich habe mich in den vergangenen Tagen ein bischen durchs Forum 
gewühlt, und bin dabei an einigen Begriffen hängengeblieben, die immer 
wieder auftauchen, aber die Erklärungen dazu waren alle verschieden und 
so genau habe ich sie nicht verstanden fürchte ich. Vielleicht kennt 
jemand einen guten Link, wo folgende erklärt werden: Rail to Rail, 
Instrumentenverstärker(musik mache ich mit der gitarre... aber mit nem 
OP??). Das sind eigentlich die zwei die mir am meisten Kopf zerbrechen 
bereiten. Brauche ich eine oder beide Eigenschaften für meine 
Strommessung?
Dann finde ich immer wieder Schaltungen, wo zwei OPs oder noch mehr 
hintereinander geschaltet sind. Warum macht man das? Wieso nicht durch 
geeignete Dimensionierung des Rückkopplungsnetzwerkes direkt 
entsprechend verstärken?

Das kleinste Problem für mich ist, die dann im Bereich von 0-2,56V 
liegende Spannung per ADC aufzunehmen und anzuzeigen. Das habe ich 
schonmal gemacht.

Also nochmal zusammengefasst:
-Wo kriege ich einen sehr kleinen, sehr präzisen, bedrahteten Widerstand 
her, oder bin ich da auf dem Holzweg?
-Ein OP als Differenzverstärker geschaltet sollte den Dienst tun. 
Welchen nehmen, was muss ich da alles beachten? Ich habe einen LM358 in 
meiner Bastelkiste gefunden. Der braucht schonmal nur eine 
Versorgungsspannung, was mir gefällt. Würde der dafür zu gebrauchen 
sein?

Danke schonmal fürs helfen!
LG, Björn

Autor: aha (Gast)
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Was soll ein Draht Widerstand ? Man nimmt entweder einen SMD 20mOhm im 
1210 Gehaeuse, oder eine Leiterbahn. Ein paar cm von passender Breite 
haben diesen Widerstand. Eine Frage ist die Reproduzierbarkeit.

Autor: Olaf (Gast)
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> Genauigkeit +/- 10mA würde ausreichen. Ist das überhaupt machbar,
> oder habe ich überzogene Vorstellungen?

Sollte kein Problem sein.

> Bin ich nur zu blöd sowas zu finden, oder wird das doch ganz
> anders gemacht?

Ich fuerchte das liegt an dir. :-) Entscheide dich fuer einen
Widerstand, z.B 0.1Ohm und kaufe ihn einfach...
Hint: Bei deinen Anspruechen sollte ein Widerstand mit 1% Genauigkeit 
reichen.

> Ich weiß zwar was das ist und kenne die Grundschaltungen,

Schoen, mehr als eine Grundschaltung wirst du ja auch nicht brauchen.

Gehe z.B davon aus das du aus 0.2V mit einem OP 2.56V machen musst wenn
dein Shunt 0.1Ohm hat.

> Vielleicht kennt jemand einen guten Link, wo folgende erklärt
> werden: Rail to Rail,

Ein sehr gutes Buch das du auch im Internet runterladen kannst ist
Opamp for Everyone. Aber natuerlich in English.

Du brauchst aber nicht unbedingt einen Rail2Rail OP. Wenn ich mal davon
ausgehe das du mit 5V Versorgung arbeitest dann duerfte ein LM324 wohl 
reichen. Wenn du unbedingt einen Rail2Rail haben willst dann kauf einen 
TS912. Der scheint sich in der letzen Zeit zu eine Art Standard zu 
entwickeln, kann nie schaden den in der Schublade zu haben.

> Brauche ich eine oder beide Eigenschaften für meine
> Strommessung?

Wenn ich davon ausgehe das der Shunt in der Masseleitung liegt dann 
betraegt die Eingangspannung 0-0.2V. Du bist als nur in der naehe der 
unteren Rail (=Versorgungsspannung) am Eingang. Und am Ausgang 
benoetigst du 0-2.56V. Mit anderen Worten du bist bei 5V Versorung noch 
ein Stueck weg. Ich glaub ein LM324 kann bis auf 1.5V an seine positive 
Rail. Koennte also noch 3.5V liefern.

> Dann finde ich immer wieder Schaltungen, wo zwei OPs oder noch mehr
> hintereinander geschaltet sind. Warum macht man das?

Man versucht Fehlerstroeme oder Eingangstroeme zu minimieren. Bei deiner
Anwendung aber noch belanglos.

> Ich habe einen LM358 in meiner Bastelkiste gefunden. Der
> braucht schonmal nur eine Versorgungsspannung, was mir gefällt.
> Würde der dafür zu gebrauchen sein?

Der LM358 ist ein halber LM324 und daher gilt das oben gesagte. Solltest
du also verwenden koennen.

Was du noch nicht gesagt hast ist wie oft du messen musst. Davon haengt
die notwendige Geschwindigkeit deines OPs ab. Allerdings kann man in
meiner Kristallkugel recht deutlich erkennen das du es wohl nicht
so eilig hast und deshalb nimm deinen LM358 erstmal. Solltest du
aber deinen AVR mit 3.3V betreiben wuerde der LM358 nicht gehen!

Und noch was, JEDER Operationsverstaerker kann mit einer 
Versorgungspannung laufen. Die Frage ist nur wie nahe kann man mit 
seiner Eingangsspannung oder seiner Ausgangsspannung an dieses 
Spannungen ran gehen!

Solltest du uebrigens den Shunt in der Plusleitung plazieren wollen,
dann solltest du zu diesem Punkt noch mal das Datenblatt des LM358 
lesen, so aus dem Kopf wuerde ich sagen das der dann ein Problem hat.

Olaf

Autor: aha (Gast)
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Ein TS912, oder ein LM358/LM342 genuegen nicht. deren Offset ist 2mV. 
und die Verstaerkung ist mindestens 10, macht also ein fehler von 20mV, 
bei idealem widerstand. Nimm einen besseren OpAmp, zb einem MCP617, der 
hat noch 150uV Offset.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Björn,

> Man nehme, damit Spannungsabfall und Verlustleistung so klein wie
> möglich sind, einen möglichst kleinen aber präzisen Widerstand als
> Shunt. Damit fangen meine Probleme an: Ich hätte gern einen bedrahteten,
> also kein SMD, und er sollte bei Reichelt, Conrad, oder CSD erhältlich
> sein. Bin ich nur zu blöd sowas zu finden, oder wird das doch ganz
> anders gemacht? Ich kann doch nicht der Einzige sein, der sowas
> braucht...
Wenn es denn unbedingt bedrahtet sein soll, kannst Du ganz normalen 
Widerstandsdraht nehmen:

http://www.reichelt.de/?SID=27m4oc0qwQARsAAHXCT6c2...

Bei Conrad gibt es auch kürzere Stücke.

Oder Du nimmst einen Silberdraht (deutlich niederohmiger), bei dem der 
Widerstand im Datenblatt angegeben ist.

http://www.reichelt.de/?SID=27m4oc0qwQARsAAHXCT6c2...

Für SMD gibt es auch geeignete mOhm-Widerstände.

> Durch kleine Widerstandswerte wird natürlich die Spannung, die man über
> dem Widerstand messen kann, auch sehr klein. Die interne
> Referenzspannung meines AVR, mit der der Analog/Digital-Konverter
> arbeitet, ist 2,56V.
> Also muss die Spannung mit einem geeigneten OP
> verstärkt werden. Auf diesem GEbiet sind nun meine größten Probleme. Ich
> weiß zwar was das ist und kenne die Grundschaltungen, aber das wars dann
> auch.
Du solltest Dir vorher überlegen, ob Du
- den Strom messen willst, der von VCC her in die Last fließt,
- oder ob Du den in die Masse zurückfließenden Strom messen willst.
Normalerweise gibt es da keinen Unterschied; dann wählst Du die 
Low-Side-Messung (einfacher zu realisieren).

Bei der Motoransteuerung kann es jedoch auch Gründe geben, High Side zu 
messen. Ich habe es nicht 100% durchdacht; das war nur die Bemerkung 
eines Freundes, der häufiger Motoransteuerungen baut. Es hat irgendwas 
mit der induktiven Last und den auftretenden Blindströmen zu tun, die Du 
im einen Fall erfaßt und im anderen nicht.

Die für diese Messungen spezialisierten Verstärker heißen "Current Sense 
Amplifier". Du findest geeignete Modelle bei Analog Devices und Maxim.

Wenn Du (vorwiegend für Low-Side-Messungen) einen guten OPV suchst, 
solltest Du auf eine geringe Offsetspannung achten. Ich habe für eine 
ähnliche Aufgabe (Widerstandsmessung im mOhm-Bereich) den AD8628 mit 
ungefähr 1...2µV Offsetspannung ausgewählt. Im Datenblatt findest Du 
auch eine Beispielschaltung, wobei ich sicherheitshalber den OPV 
symmetrisch (mit +/- Spannungen) versorgen würde.

Wenn Du eine hohe Auflösung brauchst, empfehle ich Dir zur AD-Wandlung 
anstelle des im µC integrierten AD-Wandler einen sogenannten 
Sigma-Delta-Wandler. Den kannst Du auch bei Maxim oder Analog Devices 
samplen.

> Ich habe mich in den vergangenen Tagen ein bischen durchs Forum
> gewühlt, und bin dabei an einigen Begriffen hängengeblieben, die immer
> wieder auftauchen, aber die Erklärungen dazu waren alle verschieden und
> so genau habe ich sie nicht verstanden fürchte ich. Vielleicht kennt
> jemand einen guten Link, wo folgende erklärt werden: Rail to Rail,
> Instrumentenverstärker(musik mache ich mit der gitarre... aber mit nem
> OP??).
Rail to Rail bedeutet, daß die Ausgangsspannung des OPV bis zu den 
Grenzen der Versorgungsspannung ausgesteuert werden kann und die 
Eingänge auch bis zu diesen Grenzen funktionieren.
Ein Instrumentenverstärker ist ein sehr genauer Differenzverstärker, z. 
B. INA111 von TI (ehemals Burr Brown).


Gruß,
  Michael

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo nochmal,

Bild 63 auf Seite 18 zeigt, daß Du die OPV nicht mit +/- versorgen mußt. 
Das "Rail to Rail" kannst Du also in dem Fall sehr genau nehmen: 5V und 
0V reichen aus.

http://www.analog.com/static/imported-files/data_s...

Gruß,
 Michael

Autor: Björn R. (sushi)
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Danke schonmal für die vielen ausführlichen Antworten!
Da klärt sich doch jetzt einiges! Bei CSD habe ich diesen OP gefunden: 
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/73... 
(Datenblatt), der hat nur 30µV Offset-Spannung. Der sollte doch dann 
Spitze sein dafür. Bei dem Widerstand gehe ich dann wohl doch auf SMD. 
Die Idee mit dem Widerstandsdraht ist auch gut, sowas habe ich sogar 
hier. Das Ding soll nur leicht reproduzierbar sein, deswegen ist das 
oder auch die Methode mit der Leiterbahn vielleicht nicht so geeignet. 
Ich mach gleich mal nen Schaltplan wie ich mir das jetzt so vorstelle.
Bzgl. Rail-to-Rail: Ich weiß immer noch nicht was es genau heißt.. Meine 
Modellbahn fährt auf Schienen, aber am OP kann ich keine erkennen ;-)
Werde mir wohl mal das oben genannte Buch besorgen, Denn mit OPs bin ich 
bis jetzt jedesmal auf dem Kriegsfuß gewesen irgendwie...
Der Begriff Instrumentenverstärker ist mir dafür jetzt um einiges 
klarer, habe gestern nochmal den Artikel über OP-Grundschaltungen hier 
gelesen.
Bis ich die Teile habe kann ich ja mal was mit dem LM358 und etwas 
Konstantandraht experimentieren.

LG und schonmal einen guten Rutsch,
Björn

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Björn R. wrote:
> ...
> Also nochmal zusammengefasst:
> -Wo kriege ich einen sehr kleinen, sehr präzisen, bedrahteten Widerstand
> her, oder bin ich da auf dem Holzweg?


Isabellenhütte fertigt sowas in $-Leiter anschlußtechnik.

Für 2 A gibt's aber auch ferigte ICs die auf der high-side den Strom 
erfassen un in eine Spannung umsetzen. Könntest Du parallel mal 
andenken.


> -Ein OP als Differenzverstärker geschaltet sollte den Dienst tun.
> Welchen nehmen, was muss ich da alles beachten? Ich habe einen LM358 in
> meiner Bastelkiste gefunden. Der braucht schonmal nur eine
> Versorgungsspannung, was mir gefällt. Würde der dafür zu gebrauchen
> sein?

Damit würde ich auch anfangen, wenn ich das als Material hätte.
Alternativen sind halt präzisere OPV, wie OP77 / 177  bzw. was Du halt 
sonst so als Rahmenbedingungne hast (z.b. separte +/- Versogung für den 
OPV)

Wenn Du nur single supply hast, dann ist  mein Tipp den Spannungsfall am 
shunt nicht zu klein zu wählen (20mv für 2A wäre mal ein Startwert) und 
von da aus mit dem LM358 zu starten.


>
hth,
Andrew

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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> Bzgl. Rail-to-Rail: Ich weiß immer noch nicht was es genau heißt.. Meine
> Modellbahn fährt auf Schienen, aber am OP kann ich keine erkennen ;-)

Hallo Björn,

wenn Du einen OPV auf der oberen Spannungs-Versorgungs-Schiene mit 12 V 
und auf der unteren Spannungs-Versorgungs-Schiene mit -12 V versorgst, 
dann kann er am Ausgang eine Spannung Ua € [-12V...12V] ausgeben.
Das wäre ein Rail-to-Rail-Verstärker.

Ein "normaler" OPV kann am Ausgang nicht von der Schiene bis zur anderen 
gehen, er kann dann beispielsweise am Ausgang nur [-10V...+10V] 
ausgeben. Dann geht er nicht von Schiene zu Schiene.

So - und jetzt denk Dir dasselbe zusätzlich für die Eingänge; gerne auch 
ohne Schienen. ;-)


Gruß,
  Michael

Autor: Björn R. (sushi)
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>Für 2 A gibt's aber auch ferigte ICs die auf der high-side den Strom
>erfassen un in eine Spannung umsetzen. Könntest Du parallel mal
>andenken.

Das hört sich stark interessant an! Haben die irgendeinen speziellen 
Namen, damit ich mal danach suchen kann? Sollte halt nur gut zu bekommen 
sein, so ein GErät, auch in größeren Stückzahlen, damit es wirklich für 
jeden Otto-Normalverbraucher nachbaubar bleibt. Deswegen möchte ich für 
das Projekt auch keine Samples "schnorren" ;-)

Es geht dabei übrigens um dieses Gerät: 
http://modellbau.bug-soft.net/index.php?art=mist&cat=et
Der gemessene Stromwert soll am Ende dazu dienen, ungefähr abschätzen zu 
können, wie die Stromversorgung in einem Modell ausgelegt werden muss. 
Es muss also wirklich keine Labormessung werden...
Um an verwendbare Werte zu kommen muss man das Servo ja sowieso 
belasten. Da man nicht unbedingt sagen kann, wie stark das Servo während 
des Fluges/der fahrt des Modells belastet wird, wird man es zur Messung 
wohl blockieren, um auf der sicheren Seite zu sein.

@Michael
Danke! Das war mal eine Erklärung für doofe! Jetzt hab ichs auch 
verstanden!

LG, Björn

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Björn,

>>Für 2 A gibt's aber auch ferigte ICs die auf der high-side den Strom
>>erfassen un in eine Spannung umsetzen. Könntest Du parallel mal
>>andenken.
>
> Das hört sich stark interessant an! Haben die irgendeinen speziellen
> Namen, damit ich mal danach suchen kann?
Current Sense Amplifier, z. B. von Maxim oder Analog Devices. Die ICs 
kann man auch samplen.

Gruß,
 Michael

Autor: hans (Gast)
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Hallo Björn,

das oben stehende mit den OP ist soweit recht gut.

Aber!!!

Du schreibst von der internen Referenz. Lass das sein!
Der Wert liegt nach Datenblatt bei 2,3 bis 2,7 Volt und
ist stark temperaturabhängig.
Wenn deine Versorgung stabil ist nehm die VCC als Vref
sonst lieber eine ext. Referenz, z.B. TL431 an Aref.

gruß hans

Autor: Olaf (Gast)
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> Der Wert liegt nach Datenblatt bei 2,3 bis 2,7 Volt und
> ist stark temperaturabhängig.

Ich dachte die neueren AVRs sollen da besser geworden sein?

Bei aelteren Teilen, ist mir mal bei einem Tiny aufgefallen, kann man 
die Referenz aber wirklich vergessen. Baut man eine Schaltung da 50mal 
liefert sie 50 verschiedene Ergebnisse.
Aber wenigsten muss man sich da keine Gedanken um den Offset seines OPs 
machen. :-P

> Wenn deine Versorgung stabil ist nehm die VCC als Vref

Bei 8Bit Aufloesung und wenn die aus einem normalen 7805 kommen wuerde
ich das auch empfehlen.

Olaf

Autor: Björn R. (sushi)
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Mit der Versorgung von dem Apparat stehe ich noch etwas auf Kriegsfuß. 
Weils halt eine Modellbauanwendung ist, soll er lauffähig sein sowohl 
mit 4 NiCd/NiMh/Eneloop-Akkus, als auch mit 4 normalen Batterien. Die 
Servos werden meist mit einer Betriebsspannung von 4,8-6V angegeben. Im 
Moment ist es noch etwas spartanisch gelöst mit einer Diode, das reicht 
mir aber so noch nicht. Da werde ich mir also was ausdenken müssen. 
Nehmen wir mal an, ich schaffe es, da irgendwie meine konstanten 5V zu 
produzieren und nehme die als Referenz, dann brauch ich aber wieder nen 
Rail-to-Rail OP...
Das mit der externen Referenz werde ich mir mal angucken. Bietet sich 
dann eh an, auf einem anderen ADC-Kanal wird noch eine Spannungsmessung 
vorgenommen, da lohnt sich das schon richtig. Wusste aber auch noch 
nicht, dass die interne Referenz dermaßen übel ist. Hatte ich bei der 
schon funktionierenden Spannungsmessung gar nicht bemerkt, hab bestimmt 
ein Paradeexemplar erwischt ;-). Also danke für den Hinweis. Und ich 
brauch bald die nächst größere Version von Eagle, damit ich mehrere 
Schaltplanseiten machen kann... sonst krieg ich nen Anfall, 
übersichtstechnisch.
Ach ja wenn ich das nächste Update auf die Projektseite stelle, erwähne 
ich dieses Forum da auch mal, habt mir super geholfen! Danke nochmal!
Lg, Björn

Autor: Olaf (Gast)
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> Die Servos werden meist mit einer Betriebsspannung von 4,8-6V angegeben.

Dann nimm die fuer den Controller, notfalls mit einer Diode dazwischen 
und nimm den erwaehnten TL431 fuer die Referenz.

> produzieren und nehme die als Referenz, dann brauch ich aber wieder
> nen Rail-to-Rail OP...

Dann nimm doch einfach einen. Es ist ja nicht so als wenn die schwer zu
bekommen waeren. Bei hoechsten Anspruechen koenntest du dir z.B
einen LT1006 kaufen und den gibt es auch bei Reichelt.
Du koenntest natuerlich nochmal alles durchrechnen und deine
Ansprueche ueberarbeiten und dann vielleicht doch mit einem TS912
oder deinen LM358 auskommen.

> dann eh an, auf einem anderen ADC-Kanal wird noch eine Spannungsmessung
> vorgenommen, da lohnt sich das schon richtig.

Klar, ein TL431 kostet bei Reichelt 0.11Euro. Sowas kann man nicht 
verbauen wenn es da keine wichtigen Gruende fuer gibt. Ich meine wir 
haben
doch eine Wirtschaftskrise! :-D

Olaf

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Haben die irgendeinen speziellen Namen, damit ich mal danach suchen kann?

LT1620, INA138/168, MAX4173 oder Anhang (gibts bei CSD).

MfG Spess

Autor: Björn R. (sushi)
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Kurzer Statusbericht: Ich habe das Prinzip anscheinend verstanden, denn 
meine Testschaltung funktioniert.
Dabei habe ich die Bauteile genommen, die ich da hatte, deswegen ist die 
Sache noch ziemlich ungenau.
Als OP habe ich den LM358 genommen, als Referenzspannung weiterhin die 
interne Referenz des AVR. Den Widerstand bildet ein 40mm langes Stück 
konstantan-Draht mit 2,5Ohm/m. durch die lötstellen an beiden Enden und 
meine vielleicht nicht ganz so präzise Abschneidtechnik liegt hier 
natürlich auch ein großes Fehlerpotenzial. Weiteres (bitte jetzt nicht 
schreien) schleicht sich durch den Umstand ein, dass alles auf einem 
breadboard aufgebaut ist.
Es ging ja auch erstmal nur ums Prinzip. Wenn ich noch mein Multimeter 
dazwischenhänge(ist jetzt aber auch kein kalibriertes Fluke sondern ein 
Voltcraft VC160), werden immer sehr ähnliche Werte angezeigt. Das lässt 
mich erkennen, dass es doch schon funktioniert!
ich danke euch für eure Hilfe und bestelle mal Widerstände, einen 
vernünftigen OP und eine Spannungsreferenz! Im Anhang mal die Schaltung 
des Testaufbaus.

LG, Björn

Autor: Björn R. (sushi)
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Habe mich bei dem OP für den OP07 und als Spannungsreferenz für den 
LM385 entschieden... spricht was dagegen?

Edit: Sagt mal, bin ich eigentlich nur zu blöd oder was.. Bei CSD finde 
ich keine Spannungsreferenzen, bei Reichelt die 0,1Ohm SMD-widerstände 
nicht. Das mit dem KOnstantandraht kann doch nicht die Endlösung sein...

Muss ich jetzt bei 2 verschiedenen Händlern bestellen und dann 10x so 
viel für Versand ausgeben wie für Bauteile???

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Beim OP 07 benötigst Du sowohl eine positive als auch eine negative 
Versorgungssapnnung.

Dann sollte Deinen Tests nichts mehr im Wege stehen.

Autor: Björn R. (sushi)
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Mist, da habe ich wieder nicht dran gedacht...
Könnt ihr mir einen Single-Supply OP mit geringer Offset-Spannung 
empfehlen, der einfach zu kriegen ist? Und zwar wenns geht im gleichen 
Laden wie ein Spannungsreferenz und ein 0,1 Ohm SMD-Widerstand...
Das wäre nett...
Am liebsten würde ich nach wie vor bei CSD bestellen, denn da kriegt man 
bisher alle Teile die in dem GErät verbaut sind. Außerdem müssen die mir 
aktuell noch was nachliefern und dann können die das direkt 
mitschicken...
Aber da finde ich keine Spannungsreferenzen...
LG, Björn

Autor: Björn R. (sushi)
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So langsam komme ich glaube ich dahinter... könnte es sein, dass die 
Dinger bei CSD unter Low-Drop Spannungsregler eingeordnet sind?

Dieser scheint mir geeignet zu sein: LP2950-3.0

Richtig?

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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>LM358 vs. "vernünftigen OP"

Der LM358 reicht für deine Zwecke vollkommen aus.
Die Input & Output Rail to Rail Eigenschaft ist in diesem Fall wie mit 
Kanonen auf Spatzen geschossen.

Was du brauchst ist lediglich dass V-/GND mit zur Input Common Mode 
Range gehört (also Input V- Rail).
Das können einige Standard OpAmps wie z.B. der LM358, TLC272.
Der LM358 kommt auch an seinem Ausgang bis auf 10mV and V-/GND ran.
Alles was es dazu braucht, ist einfach ein Lastwiderstand von Out nach 
V- von < 10K. Bei 1K dürftest du schon unter 1LSB deines ADCs sein.

Falls dies immer noch nicht reicht kommt man mit der angehängten 
Schaltung aus dem LM358 DB von NS garantiert bis auf V- runter.

Die volle Output R2R Eigenschaft ist also ebenso nicht erforderlich.

>TL431
Wenn du keine grossen Temperaturschwankungen hast, ist das die 
gebräuchlichtse VRef Quelle für einen Atmega ADC.
Ich nehm bei mir auch nichts anderes.

>OP mit geringer Offset-Spannung
Gerüchten zu folge soll man den Offset eines OpAmps durch eine geignete 
externe Beschaltung einfach abgleichen können, halt ich jedoch für 
äuserst unprofessionell.
Es ist viel cooler den neuesten super duper oversized OpAmp zu nehmen 
und sich damit einfach das Erlernen des 1 mal 1 der Analogtechnik zu 
ersparen.

>Den Widerstand bildet ein 40mm langes Stück konstantan-Draht mit 2,5Ohm/m
Das ist für deinen Zweck vollkommen ausreichend.
Der Widerstand muss auch nicht genau bemessen werden.
Kalibriert wird sowieso zum Schluss mit einer Vergleichsmessung mit 
einem Multimeter. Die Umrechnung ADC-Cnts ->  mA erfolgt dann anhand 
dieser Kalibrierungswerte. Ein Offsetfehler im Analogteil kann damit 
meist ebenfalls mit Herausgerechnet werden und man erspart sich damit 
den Aufwand im Analogteil.

Autor: Olaf (Gast)
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> Es ist viel cooler den neuesten super duper oversized OpAmp zu nehmen
> und sich damit einfach das Erlernen des 1 mal 1 der Analogtechnik zu
> ersparen.

Kommt drauf an wofuer man lernt. Solltest du eines Tages mal Dinge
bauen die auch verkauft werden, so ist Abgleich eher schlecht weil
er bezahlte Arbeitszeit notwendig macht.

Ich vermute aber auch das der 358 ausreicht, wenn auch eher weil es bei
der Anwendung Modellbau wohl nicht auf das letzte mV ankommt.

> einem Multimeter. Die Umrechnung ADC-Cnts ->  mA erfolgt dann anhand
> dieser Kalibrierungswerte. Ein Offsetfehler im Analogteil kann damit
> meist ebenfalls mit Herausgerechnet werden und man erspart sich damit
> den Aufwand im Analogteil.

Bei Eigenbaubastelloesungen natuerlich am elegantesten. Trotzdem
wuerde ich den Shunt nicht zu niederohmig auslegen damit
man nicht irgendwann durch Kontaktwiderstaende, oder sich aendernde
Leitungslaengen zum Motor falsch misst. Aber natuerlich auch nicht
so gross das man nennenswert Leistung verliert.

Olaf

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Björn,

> Könnt ihr mir einen Single-Supply OP mit geringer Offset-Spannung
> empfehlen, der einfach zu kriegen ist? Und zwar wenns geht im gleichen
> Laden wie ein Spannungsreferenz und ein 0,1 Ohm SMD-Widerstand...
Bei Reichelt gibt's glaube ich keine 0,1 Ohm Widerstände. Du kannst 
höchstens mehrere 1-Ohm-Widerstände parallel schalten.

Eine Alternative ist zurzeit RS-Components. Die haben bei Halbleitern 
eine größere Auswahl als Reichelt und sind im Moment versandkostenfrei 
(nur Onlinebestellungen).
http://de.rs-online.com/web/generalDisplay.html?id...
http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAct...
Ich überblicke jetzt nicht, ob die auch "normale" kleine SMD Widerstände 
mit den Werten haben.

Den OPV, den ich Dir empfohlen hatte, kannst Du samplen, ich hatte ja 
schon mehrmals einen genannt. Du gehst dazu auf die Seite des 
Herstellers, erstellst Dir einen Account und läßt ihn Dir kostenlos und 
ohne Versandkosten zuschicken.
Voraussetzung ist meist, daß in der Adresse irgendwas von "Universität" 
drinsteht, daß Du Student bist oder daß Du eine Firmenadresse angibst.
Das ist je nach Hersteller unterschiedlich, aber meist unproblematisch.

> Aber da finde ich keine Spannungsreferenzen...
Spannungsreferenzen gibt's bei Analog und Maxim auch. Diese hier ist zum 
Beispiel ziemlich genau:
http://www.analog.com/en/references/voltage-refere...
Die kannst Du gleich mitsamplen.

Du kannst aber auch bei Reichelt vorbeischauen und müßtest dann mal 
schauen, ob Dir die Genauigkeit reicht:

http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=A215;...



Gruß,
  Michael

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Björn,

> So langsam komme ich glaube ich dahinter... könnte es sein, dass die
> Dinger bei CSD unter Low-Drop Spannungsregler eingeordnet sind?
Nein, ein Regler enthält zwar eine Referenzspannungsquelle, seine 
Aufgabe ist aber deutlich mehr.

Spannungsregler nutzt Du zur Spannungsversorgung des Boards. Low Drop 
bedeutet, daß die Eingangsspannung nur geringfügig höher sein muß als 
die Ausgangsspannung. Die Aufgabe der Spannungsregler ist es, unabhängig 
von der Eingangsspannung und der Last eine konstante Ausgangsspannung zu 
liefern.

Ein (linearer) Spannungsregler enthält intern auch eine 
Referenzspannungsquelle. Er vergleicht einen Bruchteil der 
Ausgangsspannung mit dieser Referenzspannungsquelle und regelt darüber 
die Ausgangsspannung.

Eine Referenzspannungsquelle kannst Du Dir als eine Zenerdiode 
vorstellen, die eine sehr geringe Temperaturabhängigkeit aufweist.


Gruß,
  Michael

Autor: Björn R. (sushi)
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Hallo noch mal zu später Stunde ;-)
Ich hoffe stark, dass ich im nächsten Semester einiges mehr über OPs 
lerne als bisher... z.B. wie ich die Offset Spannung kompensieren kann 
durch geeignete Beschaltung.
Das mit dem samplen ist eine schöne Sache, habe ich auch schonmal 
gemacht(bei Maxim), aber wie gesagt, das Projekt soll für jede andere 
person leicht nachbaubar sein. Beliefert RS auch Privatkunden? Ich 
dachte das geht da nur gewerblich.
Wie auch immer, bei einem Lieferanten wirds wohl für das Gerät am Ende 
eh nicht bleiben. Dann bestelle ich den Widerstand bei meiner nächsten 
CSD-Bestellung mit, für die Spannungsreferenz geh ich bei Conrad vorbei. 
ist Gott sei Dank nicht so weit weg. Als OP bleibt dann der LM358 drin. 
Ich habe übrigens noch einen kleinen Fehler in meinem Code gefunden. Den 
werde ich morgen mal ausmerzen, zumal die Werte auch so schon ganz gut 
mit denen auf dem Multimeter überein gestimmt haben. Sollte dann wohl 
reichen. Mit der Anwendung habt ihr auch recht, soll keine Labormessung 
werden. Nur 50mA möchte ich nicht danebenliegen ;-)
Ich melde mich morgen nochmal. Wenn sich jemand genötigt fühlt, mir zu 
sagen, wie ich die Offset-Spannung wegkriege, nur zu.
Bzgl. Abgleich/kalibrierung... Es wäre ganz fein, wenn einfach die von 
den Bauteiltoleranzen her mögliche genauigkeit so gut ist, dass das für 
die anwendung nicht nötig ist. Also dass zum Nachbau einer die Bauteile 
kauft, den AVR programmiert, eine Platine ätzt, alles zusammenlötet und 
funktioniert. Widerspricht sich das jetzt mit der 
Offset-Spannungs-Wegkompensation? Die würde man dann bestimmt mit einem 
trimmpoti oder per Software Anpassung wegkalibrieren, richtig? Wie 
gesagt, solche Mess/Einstellarbeiten möchte ich eigentlich vermeiden. 
Höchstens optional, wenn jemand unbedingt eine noch höhere Genauigkeit 
erreichen will. ich habe auch vor, Die Messgenauigkeit noch mögl. genau 
zu berechnen...
Ich sollte mir wirklich das buch bestellen...
LG, Björn

Autor: Olaf (Gast)
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> Ich hoffe stark, dass ich im nächsten Semester einiges mehr über
> OPs lerne als bisher... z.B. wie ich die Offset Spannung
> kompensieren kann durch geeignete Beschaltung.

Solche Nichtigkeiten lernt man aber nicht an der Uni. Man erwartet wohl
das du einfach mal ein Datenblatt oder ein paar Applikationen
der Hersteller liesst.

> Ich melde mich morgen nochmal. Wenn sich jemand genötigt fühlt,
> mir zu sagen, wie ich die Offset-Spannung wegkriege, nur zu.

Ich schlag es jetzt nicht fuer dich nach, aber ich vermute mal
Ron Mancini koennte es fuer dich gemacht haben. (Opamp for everyone)

> Widerspricht sich das jetzt mit der Offset-Spannungs-Wegkompensation?

Ja tut es. Zumal es ja einige Opamps geben duerfte die gut genug sind. 
Man muesste nur mal bei Herstellern wie ST, TI, Linear usw schauen wie 
die heissen.

> Ich sollte mir wirklich das buch bestellen...

Das Buch ueber Operationverstaerker kannst du dir in 5min runterladen,
nur das lesen dauern laenger. :-)

Olaf

Autor: Björn R. (sushi)
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Ok das OpAmp for everyone ist heftig...
Auf Seite 11-8 steht was bezüglich Kompensation der Input Offset 
Voltage, aber die Lösung sieht wohl einen OP mit speziellen Anschlüssen 
vor. Wie das allgemein geht habe ich jetzt da so nicht rausfinden 
können. In der Zeit habe ich diese Monster-Dokument natürlich auch nicht 
mal eben durchgearbeitet, das ist auch klar. Nicht falsch verstehen, das 
Ding ist bestimmt gut, ich bin auch nicht zu faul, es 
durchzuarbeiten(werde ich bestimmt machen damit ich danach Bescheid 
weiß), nur ich wollte mit meiner Strommessung jetzt gerne mal weiter 
kommen. Ich kriege jedenfalls, wenn ich den Stromkreis offen lasse, 3mA 
angezeigt. Die kommen doch wenn ich das richtig verstanden habe von der 
Offset Spannung.
Ich habe ebenfalls mal die Datenblätter des LM358 von National 
Semiconductor, Texas instruments , ON Semiconductor und ST durchsucht, 
bei den Application Hints bzw. Typical application. Da finde ich rein 
gar nichts zu dem thema. In einem Datenblatt war eine Beispielschaltung 
für eine Strommessung. War eine highside-messung mit 0.1 ohm widerstand, 
hörte sich gar nicht so schlecht an. Nur die Versorgungsspannung des OPs 
musste dabei min 2V größer sein als die den zu messenden strom 
erzeugende spannung. Also auch irgendwie unbrauchbar, es sei denn, ich 
würde mir noch mittels ladungspumpe o.ä. eine hlhere spannung erzeugen 
und damit den op versorgen. Was mich aber noch mehr gestört hat, ich 
habe überhaupt nicht verstanden wie die schaltung funktioniert weil das 
rückkopplungsnetzwerk noch nen transostor enthielt. sah auf jeden fall 
"komisch" aus.
Was mich am meisten ärgert, das was ich jetzt aufgebaut habe mit dem 
LM358 funktioniert ja eigentlich, wenn das bloß nicht mit dem offset 
wäre. Gibts da nichts allgemeingültiges(irgendwo noch n widerstand oder 
n trimmpoti anhängen  oder so), wie man das wegbekommt?

Dann habe ich mir gestern bei Conrad so eine Referenzspannung 
mitgebracht. Eine LM385, 2,5V. Wenn ich jetzt mal mit meinem Multimeter 
nachmesse, habe ich da 2,47V. Ich dachte das Ding wär so hochpräzise.. 
Oder ist die nur Temperaturstabiler. ich könnte ja jetzt in meinem 
Programm einfach mit 2,47V rechnen anstatt mit 2,5. So lange das auch 
immer 2,47V sind ist das ja egal...

Autor: HildeK (Gast)
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>Was mich am meisten ärgert, das was ich jetzt aufgebaut habe mit dem
>LM358 funktioniert ja eigentlich, wenn das bloß nicht mit dem offset
>wäre. Gibts da nichts allgemeingültiges(irgendwo noch n widerstand oder
>n trimmpoti anhängen  oder so), wie man das wegbekommt?
Leider gibt es den LM358 nicht mit Offsetkompensation. Aber wenn du die 
Werte sowieso im AVR verarbeitest, dann subtrahiere doch dort einfach 
den Offset. Was anderes kannst du analog auch nicht machen.
Übrigens, 2mA bei max. 2A wären ja schon 0.1% - bist du sicher, dass 
alles andere ähnlich präzise ist? Dazu reichen 1%-Widerstände nicht aus, 
außerdem dürfte die Schaltung keinen Temperaturschwankungen ausgesetzt 
sein.
Überprüfe nochmals deine Anforderungen :-)

>Eine LM385, 2,5V. Wenn ich jetzt mal mit meinem Multimeter
>nachmesse, habe ich da 2,47V. Ich dachte das Ding wär so hochpräzise..
Datenblatt lesen: 2.47 ... 2.53V. Und nun noch einen Toleranz im 
Multimeter (1% +/- 1Digit oder ähnlich), und alles passt perfekt.

>Gibts da nichts allgemeingültiges(irgendwo noch n widerstand oder
>n trimmpoti anhängen  oder so), wie man das wegbekommt?
Schon, du addierst/subtrahierst zu einem der Eingänge des OPAs eine 
kleine Spannung. Da aber beide ja nahe bei Null liegen, wirst du 
vermutlich eine kleine, negative Hilfsspannung benötigen. Dann aber wäre 
ein entsprechender OPA mit Offsetkompensationseingängen (was für ein 
Wort?) geeigneter.
Der LM358 ist natürlich nicht optimiert für minimale Offsetspannung, 
wenn du Glück hast, kann ein anderes Exemplar auf Grund von Streuungen 
auch einen kleineren Wert haben.

Autor: Olaf (Gast)
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> Ich kriege jedenfalls, wenn ich den Stromkreis offen lasse, 3mA
> angezeigt.

Wenn wir von deinem Operationsverstaerker reden dann waere
es vielleicht klueger auch von Spannungen zu reden weil es dir ja
darum geht.

Wenn ich richtig rate dann hast du am Ausgang einen Fehler von
3mA bei einem Maximalstrom von 2000mA. Also einen Offsetfehler
von 0.15% bezogen auf den Endwert. Glaubst du dein Messwiderstand
ist so genau? Deine AD-Wandler und seine Referenz? Rein messtechnisch
koenntest du das also vielleicht tolerieren.

Aber ich gebe zu es sieht nicht schon aus wenn man null erwartet und
dann 3mA angezeigt bekommt. :-) Zumal der Fehler bei kleinen Stroemen
natuerlich ansteigt.

> Die kommen doch wenn ich das richtig verstanden habe von der
> Offset Spannung.

Von der verstaerkten Offsetspannung. Du koenntest das ganze jetzt
zurueckrechnen und dann eine ensprechende Fehlerspannung am Eingang 
erzeugen. Aber einfacher waere es wohl in der Software immer 3mA
abzuziehen. Oder du schaltest noch einen zweiten OP nach und
addierst -3mA.

Schau dir z.B mal hier Seite3 an:  (BTW: Google 1min suchen...)

http://dpmc.unige.ch/dubus/8404-4.pdf

Also nur das Poti unten links....

Wenn du aber solche Ansprueche hast dann solltest
du auch ueberlegen in welchem Temperaturbereich deine Schaltung
betrieben wird und mal ausprobieren wie denn der Fehler dann ist.

Miss doch mal im Kuehlschrank oder auf der Fensterbank aussen. :-)


Olaf

Autor: HildeK (Gast)
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>Wenn ich richtig rate dann hast du am Ausgang einen Fehler von
>3mA bei einem Maximalstrom von 2000mA. Also einen Offsetfehler
>von 0.15% bezogen auf den Endwert.
Wenn es nur ein Fehler von 3mV bei 2A ist, dann muss es kein falscher 
Offset sein. Auch eine falsche Verstärkung vermag dies zu bewirken.
Wenn es bei 2A und 10mA ein Fehler von 3mV ist, dann ist es ein 
Offsetfehler.

>Aber ich gebe zu es sieht nicht schon aus wenn man null erwartet und
>dann 3mA angezeigt bekommt. :-) Zumal der Fehler bei kleinen Stroemen
>natuerlich ansteigt.
Nunja, 3mA an 0.1 Ohm *20 (Verstärkung) sind nur 6mV. Wenn der LM358 bei 
einseitiger Versorgung soweit mit dem Ausgang an GND kommt, dann ist er 
schon sehr gut.

Autor: pillepalle (Gast)
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moin

schau mal hier  DVM mit'lowside'Strommessung
http://elfly.pl/multimetr/multimetr_en.htm

das geht auch mit einem Chip und I2C ansteuerung als HighSide
http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H...

oder mit Stromfühler von LEM  (ca. 5€)
http://www.lem.com/hq/de/component/option,com_cata...


oder selbstgemacht als HighSide mit nem TL081 und nem BS250
siehe Anhang

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