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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Widerstand im Milliohm-Bereich messen


Autor: (Gast) (Gast)
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Im Bereich von etwa 1-20 mOhm sollen Widerstände gemessen werden.

Mein erster Gedanke war ein Monoflop (NE555) der auf Tastendruck für 
eine kurze Zeit per FET eine Stromquelle (LM317) mit z.B. 1 A auf den zu 
messenden Widerstand schaltet.
Den Spannungsabfall über dem Widerstand (1 mV / mOhm) mit z.B. LM358 
verstärken und auf eine sample-and-hold Schaltung geben, dessen Spannung 
dann mit einer Anzeige ausgegeben wird.

Wahrscheinlich lässt sich das aber nicht mit so einfachen Bauteilen 
machen (OP) und besonders die Sample-and-hold Schaltung besorgt man sich 
vermutlich besser als IC.

Alternativ eine Messbrücke.

http://de.wikipedia.org/wiki/Widerstandsmessung#Me...
http://en.wikipedia.org/wiki/NE555
http://en.wikipedia.org/wiki/LM317
http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker
http://de.wikipedia.org/wiki/Sample-and-Hold-Schaltung

Autor: ich (Gast)
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warum machst du das nicht einfach mit einer brückenschaltung?

Autor: (Gast) (Gast)
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Oder mit 10 bit und 20x Amp direkt von einem AVR tiny26 mit LCD und 
Drehencoder machen lassen.
Braucht dann nur die Stromregelung und den FET.
Aber mit welcher Genauigkeit ist das zu machen?

Autor: (Gast) (Gast)
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Datenblatt tiny26
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...

Seite 132
Table 66. ADC Characteristics, Differential Channels

Interne Referenz ca. 2.56 V (= 2.4 .. 2.9 V) für diff. Messung mit 10 
bit = 1024 Werte = 0..1023 -> 2.56/1023 = 2.5 mV/bit

Messbereich 1..200 mOhm * 0.625 A * 20 Gain <= 2.5 V

Anscheinend kann der LM317 gar nicht unter seiner Referenzspannung von 
1.25 V betrieben werden, das bedeutet wohl, dass ich eine andere 
Stromquelle brauche.

Autor: pfft. (Gast)
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Referenzspannung ? Stromquelle. Soviel Strom braucht man gar nicht. Man 
muss nur passend nachher verstaerken.

Autor: (Gast) (Gast)
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Kannst Du das bitte noch ein bisschen erläutern?

Autor: pfft. (Gast)
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Naja. Mit 100mA kriegt man bei 1mOhm noch 100uV. Fuer einen Zerodrift 
OpAmp ist das kein Problem, eine Verstaerkung von 10000 bringt dann 
wieder 1V. Bei diesem Vorhaben muss man nur das Layout sorgfaeltig 
machen und dann sollte es gehen.

Autor: Michael (Gast)
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>Anscheinend kann der LM317 gar nicht unter seiner Referenzspannung von
>1.25 V betrieben werden, das bedeutet wohl, dass ich eine andere
>Stromquelle brauche.

Öhm, wolltest den LM317 nicht als Stromquelle betreiben? Dann musst du 
die 1.25V doch nur über den Referenzwiderstand, mit dem der Strom 
eingestellt wird, abfallen lassen. Die Spannung, die dann über deinen 
Messwiderstand abfällt ist doch irrelevant dafür...ok, nicht ganz, sie 
darf nicht so hoch sein, dass der LM317 nicht mehr seine Drop-Spannung 
bekommt (dann könnte er nicht mehr so regeln wie er soll) aber das 
sollte ja kein Problem sein hinzubekommen. Bei den angestrebten Werten 
reichen ja 10V Versorgungsspannung für die Stromquelle. Drop-Spannung 
und "Ausgangsspannung" der Stromquelle sind mindestens 4.25 V, bleiben 
also für den Messwiderstand maximal 5.75 V. Den Strom würde ich so 
einstellen, dass z.B. 5V über dem maximal zu messenden Widerstand 
abfallen, hier also 20 mOhm ->  250 mA

Autor: Uwe Nagel (ulegan)
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@Michael
20mOhm * 250mA = 5mV   da fehlt noch Faktor 1000.

Die könnte man mit einem Opamp machen, der eine sehr geringe 
Offsetspannung und Offsetdrift hat.
z.B. MAX4236, der hat max 50µV Offset.
Bei 250mA bedeutet das 200µOhm Fehler.
Also besser zweimal den Spannungsabfall am Widerstand messen. Einmal 
ohne Strom, da erhält man nur die Offsetspannung und einmal mit Strom, 
das ergibt Offset+Messwert. Dann einfach die zuerst gemessene 
Offsetspannung abziehen. Geringe Offsetspannung muss trotzdem sein, 
damit die verstärkte Offsetspannung nicht den Verstärker an den Anschlag 
bringt.
Ein LM317 eignet sich als Stromquelle, mit 5Ohm zwischen Ausgang und 
Referenz liefert der 250mA. Allerdings fallen über dem Widerstand 1,25V 
ab und über dem Regler nochmal 2-3 Volt. Bei 5V Versorgung kommt man da 
schon an die Grenzen, ein MOSfet als Schalter muss ja auch noch rein.

Autor: Kofferträger (Gast)
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>Geringe Offsetspannung muss trotzdem sein,
>damit die verstärkte Offsetspannung nicht den Verstärker an den Anschlag
>bringt.

Wie soll man das verstehen?

Autor: Ich (Gast)
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Du kannst auch für eine definierte zeit, zB 100ms, einen konstanten 
Strom durch dein zu messenden Widerstand schicken und damit ein 
Kondensator laden, dessen Spannung du dann messen kannst. Ist etwas 
komplizierter, aber du brauchst nicht solch irre verstärkungsfaktoren 
und ein kleinerer Messstrom tuts dann auch.

Autor: Michael (Gast)
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@ulegan:

Stimmt, ich hab nich 20 mOhm sondern 20 Ohm in der Rechnung gehabt. 
Upsala.

Autor: Michael (Gast)
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>irre verstärkungsfaktoren

Faktor 1000 find ich jetzt nicht sooo irre aber OK, die Lösung mit 
Kondensator ist natürlich auch nicht schlecht und hat ihre Vorteile 
(z.B. hat man ja keine Offsetspannung oder ähnliches)

Autor: (Gast) (Gast)
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Habe eure Vorschläge gar nicht mitbekommen. Vielen Dank.

Autor: Gast (Gast)
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Nochmal zur Brückenschaltung. Was ist der Vorteil?

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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@ich: also eine zeitgesteuerte konstantstromquelle über einen 
vorwiderstand auf einen kondensator geben und dann dessen spannung 
messen. die spannung über einem kondensator ist U= Q/C. Q ist konstant, 
C auch => du wirst unabhängig vom vorwiderstand immer die gleiche 
spannung messen.

ich bin ja noch immer dafür, eine kelvinmessung zu machen, also 
konstantstrom (0,1-1A, sollte ja kein so großes problem sein) durch den 
widerstand jagen und dann mit einem guten opamp das ganze verstärken, 
notfalls auch in 2 stufen, aber eine 1000fache verstärkung sollte 
ausreichen. wichtig ist hierbei, die spannung über dem widerstand direkt 
an den anschlüssen abzugreifen. wenn du den widerstand von 10cm 
kupferleitung berechnest, weißt du, was ich meine ;)

Autor: aha (Gast)
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Die konstantstromquelle ist Bull****, denn das urspruenglich Problem der 
Offsetspannung ist noch dasselbe. Es bleibt dabei, man muss einen opAmp 
mit sehr kleiner Offsetspannung verwenden. Optimalerweise einen 
Zerodrift/ ChopperOpAmp. Ja. Klar eine Vierdrahtmessung.

Autor: Hagen Re (hagen)
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Autor: Michael (Gast)
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>Nochmal zur Brückenschaltung. Was ist der Vorteil?

Vorteil bei der Thomson-Brücke ist, dass die Leitungswiderstände keinen 
Einfluss mehr haben. Grade bei Messen von kleinen Widerständen ist das 
sehr wichtig.

Autor: Gast (Gast)
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Wie wär's hiermit:
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tlc2652a.html

1 µV Offset.
Aber lässt sich der Offset nicht sowieso rausrechnen?

Autor: Gast (Gast)
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Ja gut, Thomsonbrücke ist nach meinem Verständnis eine Wheatstonebrücke 
in Vierleitertechnik.

Autor: Michael (Gast)
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Da muss man aber schon ganz schön um die Ecke denken um da ne 
Vierleitertechnik drin zu sehen. Eine Varianten der Wheatstonebrücke ist 
sie auf alle Fälle.

Autor: Gast (Gast)
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Ich gebe zu, ich sehe den Vorteil der Brückenschaltung immer noch nicht.

Autor: Michael (Gast)
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Bei der Thomsonbrücke haben die Leitungswiderstände keinen Einfluss auf 
die Messung und das ist für dich kein Vorteil? Hm...

Autor: Gast (Gast)
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Die Leitungs- und Kontaktwiderstände bei der 4-Leiter-Technik mit 
Konstantstrom und hochohmiger Spannungsmessung aber auch nicht.

Autor: Michael (Gast)
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Es ist zwar richtig, dass bei der 4-Leiter-Technik auch der 
Leitungswiderstand keinen Einfluss hat aber, und das ist der Vorteil der 
Thomson-Brücke, in der 4-Leiter-Technik wird der Leitungswiderstand 
gemessen und rausgerechnet, bei der Thomson-Brücke wird der 
Leitungswiderstand erst gar nicht beachtet. Dadurch ergibt sich schonmal 
eine einfachere Messauswertung bei der Brückenschaltung als bei der 
4-Leiter-Technik.

Autor: Michael (Gast)
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Ich will damit übrigens nicht sagen, dass die 4-Leiter-Technik 
nachteilhaft ist. Sie findet meist dort Anwendung, wo sowieso noch eine 
Messauswertung statt findet und da ist es dann kein Ding, mal eben den 
Leitungswiderstand zu messen und raus zu rechnen.

Autor: Samson (Gast)
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Shunt-Messung funktioniert auch immer

Autor: Henrik V. (henrik_v)
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Autor: j. c. (jesuschristus)
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>da ist es dann kein Ding, mal eben den
>Leitungswiderstand zu messen und raus zu rechnen.

Grober Käse! Den Leitungswiderstand vielleicht, aber nicht die 
Klemmwiderstände! Bei so kleinen Widerständen brauchst Du ohne 
4-Leiter-Anordnung nicht anfangen zu messen. Die beiden Probes haben 
kurzgeschlossen nämlich einen anderen Widerstand, als links und rechts 
an ein Messobjekt geklemmt.

Autor: Christian L. (cyan)
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Habt ihr mal aufs Datum des Threads geschaut?

LG Christian

Autor: Magnus M. (magnetus) Benutzerseite
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@Samson (Gast), Henrik V. (henrik_v) und j. c. (jesuschristus):

Glückwunsch, der Thread war seit 2,5 Jahren tot!

Autor: Choppi (Gast)
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Ich würde es so wie im Anhang machen.

>Glückwunsch, der Thread war seit 2,5 Jahren tot!

Na und?

Autor: j. c. (jesuschristus)
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Ist doch egal, Milliohmmessungen sind immer mal wieder Thema. Und wenn 
behauptet wird 4-Leiter sei unnötig, dann sollte das nicht unbedingt als 
letztes in dem THread stehen.

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