Current-Sensor und Op-Amp

[Kain (Gast)]

Hallo zusammen,

Ich habe eine Schaltung gebaut in der mit hilfe eines ACS712 der Strom 
gemessen wird. Zuerst habe ich das IC direkt an den AD-Wandler eines 
Mega32 gehängt, jedoch waren die Mess-Fehler zu groß.
Jetzt habe ich mir noch einen LM358 als Differenzverstärker geholt und 
diesen eingebaut. Leider kommt am Ausgang nicht das gewünschte ergebniss 
raus.

Ich habe einen Schaltplan angehängt vom betroffenen Bereich.
Über einen Spannungsteiler mit 3.3k und 2.45k erzeuge ich eine 
Referenzspannung von 2.16V für den Op-Amp.
Mein Messgerät sagt, dass dies soweit funktioniert.
An den anderen Spannungseingang aus dem Schaltplan habe ich die Spannung 
angelegt die der ACS712 bei ca. 0A Strom ausspuckt.
Eine Messung sagt 2.54V. Bei steigendem Strom sinkt die abgegebene 
Spannung.
Maximal sollen 2A gemessen werden.

Laut Datenblatt haben wir eine Formel von:

(1+R1/R2)*(V2-V1)

Das wären also 120k/10k = 12
Und 2.54-2.16 = 0.38
Woraus folgt 0.38*(12+1) = 4.94V

Ein perfekter wert für meinen AD-Wandler.
Bei 2A sollte das dann ungefähr 0V ergeben.

Wie im Schaltplan eingezeichnet messe ich am Ausgang aber leider 3.81V.
Wieso?

http://www.national.com/ds/LM/LM158.pdf
http://www.allegromicro.com/en/Products/Part_Numbers/0712/0712.pdf

Danke,
Kain

[(prx) A. K. (prx)]

Wenn der LM358 mit 5V versorgt wird, dann kann er am Ausgang keine 5V 
liefern, sondern nur weitaus weniger. Da ist ein rail2rail-OPA 
erforderlich.

[Kain (Gast)]

Meinst du die Spannungsversorgung? V+ und GND im Datenblatt?
Wieviel Spannung bräuchte er denn um 5V abgeben zu können?
Stimmt die Schaltung ansonsten?

[yalu (Gast)]

> Wieviel Spannung bräuchte er denn um 5V abgeben zu können?

Mit etwa +7V bist du auf der sicheren Seite, dann hat der OPV bei +5V
Ausgangsspannung noch 2V Luft nach oben. Alternativ kannst du die
Referenzspannung des ADC von 5V auf etwa 3V heruntersetzen, wobei dann
allerdings die Ströranfälligkeit leicht zunimmt.

> Stimmt die Schaltung ansonsten?

Die invertierenden und die nichtinvertierenden Eingänge sind bei beiden
OPVs vertauscht.

Nicht unstimmig, aber umständlich: IC1A, R1, R2, R3, R5 und R6 können
durch zwei geeignet dimensionierte Widerstände ersetzt werden, da alle
Spannungen um IC1A herum sowieso konstant sind.

[Kain (Gast)]

Hi!

Wie würde das dann aussehen?
Bzw. wo finde ich etwas darüber?
Da ich noch keine Ahnung auf dem Gebiet habe, habe ich natürlich einfach 
die Schaltung aus dem Datenblatt übernommen.
Jedoch kommt dieser Op-Amp in genau der selben verschaltung wie oben auf 
noch 2 anderen meiner Platinen vor, da wäre eine platzsparendere Lösung 
nicht schlecht.

Da meine Module alle aus einer 12V Batterie versorgt werden, habe ich 
den Op-Amp nun einfach direkt an die 12V geschlossen. Funktioniert nun 
zwar, aber ich habe meine zweifel ob das auch so bleibt, denn später 
ziehen noch 2 Motoren strom aus der Batterie. Kann dies zu Störungen 
beim Op-Amp führen? Immerhin sollte die Spannung die der ADC misst ja 
möglichst keinen Schwankungen unterliegen.

Gruß,
Kain

[yalu (Gast)]

> Wie würde das dann aussehen?

So habe ich mir das vorgestellt:

  Beitrag "Re: LM335 - OPAMP 0V bis 5V"

Und hier die Rechnung dazu:

  Beitrag "Re: LM335 - OPAMP 0V bis 5V"

In deinem Fall könnte U₊=5V, R1=75k, R2=15k und R3=13k ganz gut passen:

Strom/A   Eingangsspannung/V   Ausgangsspannung/V
   0             2,54                4,89
   2             2,17                0,54

Die genannten Widerstände sind aus E24, vielleicht findest du durch
Ausprobieren auch eine E12-Lösung.

> Funktioniert nun zwar, aber ich habe meine zweifel ob das auch so
> bleibt, denn später ziehen noch 2 Motoren strom aus der Batterie. Kann
> dies zu Störungen beim Op-Amp führen?

Änderungen in der Versorgungsspannung dürften sich in dieser Schaltung
kaum in der Ausgangsspannung bemerkbar machen, solange sie ausreichend
niederfrequent sind. Hochfrequente Störungen kannst durch eine Drossel
in der Motorleitung und ein RC- oder LC-Glied in der Versorgung des OPV
deutlich reduzieren. Einfach mal ausprobieren ;-)