Verstaendnisfrage Strommessung per Shunt

[undichsohaeh? (Gast)]

Hiho,
in einer Schaltung moechte ich den Strom messen, der fliesst. Da ich 
keinen Platz fuer einen Shunt habe, will ich dafuer den Teil einer 
dicken Leiterbahn nehmen, welche Ground fuehrt. Ich habe also zwei 
Punkte, einen direkt da, wo der Leiter beginnt, und einen am Ende. Laut 
Uri kann ich nun eine Spannung zwischen den Punkten messen, die 
proportional ist zum Strom. Da die Leiterbahn auf Groundpotential liegt 
und die Spannung nach meinem Verstaendnis nicht einfach so "negativ" 
werden kann, muesste sie also am zweiten Messpunkt am Ende der 
Leiterbahn steigen. Korrekt?
Da es sich um eine Grundsatzfrage handelt, verzichte ich an dieser 
Stelle darauf, ein Boardlayout zu posten ;)
Besten Dank

[Dennis (Gast)]

Richtig.

[Dennis (Gast)]

Um genau zu sein, kommt es darauf an welchen Punkt du dir als Referenz 
definierst...

[undichsohaeh? (Gast)]

Als Referenz definiere ich den ersten Messpunkt, der auf Groundpotential 
liegt.

[Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)]

"Erster" ist keine vernünftige Definition. Es kommt auf die 
Stromrichtung durch die Leiterbahn an.

Aber mal eine grundsätzliche Frage, du hast schon bedacht, dass der 
Spannungsabfall an einem Stück Leiterbahn recht gering sein kann? Das 
man sogar genau das beim Layout einer Platine erreichen will? Entweder 
musst du dort sehr kräftig verstärken oder es muss ziemlich viel Strom 
durchfließen - was wieder andere Probleme ergibt (Verlustleistung).

[Michael L. (Gast)]

Hallo,

> Da es sich um eine Grundsatzfrage handelt, verzichte ich an dieser
> Stelle darauf, ein Boardlayout zu posten ;)
> Besten Dank
Schau Dir dazu Abbildung 63 aus dem Datenblatt des AD8628 an. Die 
Messung mit einem Shunt ist ja nicht gerade neu.
http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8628_8629_8630.pdf


Gruß,
  Michael

[Ich (Gast)]

Zu besagter Abb. 63:
Was passiert denn, wenn man den Strom im "Zufluss" messen will, also 
zwischen VCC und Last? Ist das genauso möglich?

[Andrew T. (marsufant)]

p.1 des Datenblattes sagt das dieser OP rail-2-rail-fähig  ist.

Wenn man ihn passend an den Shunt anschließt, dann sollte das 
funktionieren. Polarität am Shunt sowie Versorgung des OP sollte 
natürlich beachtet werden - aber das ist wohl klar.

[ert (Gast)]

>Was passiert denn, wenn man den Strom im "Zufluss" messen will, also
>zwischen VCC und Last? Ist das genauso möglich?

Im Prinzp ja. Nur ein "normaler" Op verstärkt nicht grade fehlerfrei. 
Man muss auf die Toleranzen der verbauten Widerstände achten, da die 
Gleichtaktunterdrückung des Op von dieser Toleranz abhängig ist (<-- 
vereinfacht nach Tietz/Schenk). Sprich du verstärkst, wenn du z.b 
zwischen 10,1V und 10V misst, die 10V "Offset" auch mit...

Verbau lieber einen Intrumentenverstärker (sehr genaue Widerstände 
intern) oder einen extra dafür ausgelegten IC z.B den INA138.

Grüße ert

[Michael L. (Gast)]

Hallo,

> Zu besagter Abb. 63:
> Was passiert denn, wenn man den Strom im "Zufluss" messen will, also
> zwischen VCC und Last? Ist das genauso möglich?
Im Prinzip ja.
Problematisch wird es aber,
a) wenn die Eingangsspannungen des OPV höher werden als die 
OPV-Versorgungsspannung und
b) durch den endlichen Eingangswiderstand der OPV-Schaltung, die Du 
berücksichtigen mußt.

Du arbeitest ja dann an höheren Spannungen und nicht im 
Größenordnungsbereich 0...10mV.

Über Gleichtaktstörungen mußt Du Dir denke ich weniger Sorgen machen. 
Das CMRR des genannten OPV liegt bei etwa 110...120dB: 1V rein --> 1-3µV 
raus.

Wenn Du High-Side Messungen an höheren Spannungen machen willst, 
solltest Du einen Blick auf "High Side Current Sense Amplifier" werfen; 
die sind genau dafür da.

http://www.maxim-ic.com/products/amp_comp/current_sense/
http://para.maxim-ic.com/en/search.mvp?fam=cs_amp&tree=amps

Bei Analog gibt es auch geeignete Treiber.


Gruß,
  Michael

[Josef (Gast)]

Auch unter 
http://focus.ti.com/analog/docs/gencontent.tsp?familyId=57&genContentId=28020 
findet man etwas zum Thema Current-Shunt Monitors. Muster sind kostenlos 
und werden sehr schnell geliefert!

[Klaus (Gast)]

Wenn ein Leiterbahnstück als "Shunt" genommen wird, ist das sehr ungenau 
aufgrund Fertigungstoleranzen und hat einen hohen Temperaturgang 
aufgrund der Kuperleiterbahn.

http://de.wikipedia.org/wiki/Temperaturkoeffizient
Zitat: "Bei den in der Elektrotechnik wichtigen Leitermaterialien Kupfer 
und Aluminium kann im Temperaturbereich 0 bis 50 °C für Abschätzungen 
mit dem Wert 0,4 % pro Kelvin gerechnet werden."

Bei Änderung von 30° sind das dann bereits 12%.
Genau aus diesem Grund sind richtige Shuntwiderstände aus Konstantan.