Hallo, erstmal ein großes Lob: super Forum hier. Jetzt zu meinem Problem, zu dem ich nicht wirklich eine Lösung gefunden habe (vllt. stell ich mich doof an?). Ich möchte mit den ADC Eingängen des ATMega32 geringe Ströme (ca. 10mA) messen, sowohl positive (das wäre ja einfach), aber auch negative Ströme. Meine Idee war, die Messung mithilfe eines Shunts und OP Schaltungen zum Anpassen an die 0-5V für den ADC durchzuführen. Der Strom über den Shunt sorgt dann für einen negativen oder positiven Spannungsabfall (gegen GND gemessen), den ich dann mit der OP Verstärkerschaltung (nicht invertierender Verstärker) verstärken kann. Jetzt ist es aber so, dass ich für die OPs selber nur eine Versorgungsspannung zur Verfügung stehen habe, also +5V. Somit bekomme ich bei negativen Strömen durch den Shunt eine Ausgangsspannung des OPs von 0V, oder? Denn die negative Eingangsspannungen kann dieser nicht verarbeiten. Und selbst wenn ich am Ausgang eine negative Spannung bekomme, kann ich diese ja nicht mit dem ADC des ATmega verarbeiten. Das ist genau das Problem. Deswegen habe ich mir überlegt, nach dem Shunt einen Differenzverstärker zu nutzen, an dessen invertierenden Eingang ich eine konstante Hilfsspannung, hergestellt über die 5V und einen Spannungsteiler, anbinde, so dass ich die über dem Shunt gemessene Spannung mit dieser Hilfsspannung (im Prinzip so eine Art Offset) "überlagere". Dabei ist die Hilfsspannung natürlich so gewählt, dass sie immer größer als die Spannung über dem Shunt ist. Dadurch sorge ich immer dafür, dass ich eine positive Ausgangsspannung habe. Meine Frage ist jetzt, ob das so funktionieren könnte (Simulation funktioniert soweit) bzw. ob man das noch verbessern könnte? Bin soweit für alles offen. Danke, mit freundlichen Grüßen Florian
... (Simulation funktioniert soweit) ... Poste deine Simulation doch einmal.
Hallo Trippo! Hatte hier in einem anderen Thread Beitrag "AVR-Schaltung soll eigenen Stromverbrauch messen" , bis unten durchscrollen, schon mal einen Spannungsinverter mit einem LM358 empfohlen. Der kann dir die negative Shuntspannung invertieren und verstärken (2 Widerstände). Den 2. OPV aus dem LM kannst Du ja dann nichtinvertierend, mit dem gleichen Verstärkungsfaktor auf einen anderen ADU legen und die Differenz berechnen. Summe: Shunt (wird sowieso gebraucht), 4 Widerstände, LM358 Nachteil: brauchst 2 ADU-Eingänge. mfG Ingo
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Hallo, ja natürlich. Im Anhang findet sich die Schaltung mit dem Differenzverstärker. Grüße Florian
sieh mal hier http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1077,D12479 such auch nach INA138,INA170,INA193, vielleicht kannst du was damit anfangen
Ingo schrieb: > Der kann dir die negative Shuntspannung invertieren und > verstärken (2 Widerstände). > Den 2. OPV aus dem LM kannst Du ja dann nichtinvertierend, mit dem > gleichen Verstärkungsfaktor auf einen anderen ADU legen und die > Differenz berechnen. Schonmal danke für die Tipps. Das ist mir aber jetzt nicht ganz klar. Gut, ich invertiere zunächst die Shuntspannung. Aber die Geschichte mit dem zweiten OP. Welche Spannung sollte dieser dann als Eingang haben? - Die Shuntspannung wäre ja nicht sinnvoll, dann wäre der Ausgang wieder negativ und ich kann die nich auf den ADC bringen, oder? - Die Ausgangsspannung des Invertierers? Nun gut, dann würde ich aber eine Differenz von 0 bekommen, oder? Außerdem wenn ich das richtig verstehe, würde dass dann nur funktionieren, wenn die Shuntspannung negativ wäre oder? Ich will ja aber beides messen können, negative und positive Shuntspannungen. Grüße Florian
Der Ansatz mit dem Differenzverstärker ist genau richtig, wenn Du jetz die beiden Eingänge vertauschst, d.h. der nichtinvertirende bekommt eine konstante positive Vorspannung (das ist dann dein Nullpunkt), der invertiere zun Shunt, negative Ströme erhöhen die Ausgansspannung, positive verringern sie. Der Offset wird dann hinterm ADU wieder subtrahiert. mfG ingo
Wenn Das Signal einmal invertiert zu einem Adu und nichtinvertiert zum anderen Adu geht, hast Du für plus und minus je ein positives Signal, Nachteil: mehr Aufwand und brauchst evtl RailToRailOPVs, damit der inaktive Versärker stabil 0 liefert, mit dem vorgespannten Differenzverstärker hast Du weniger Aufwand, teilst aber die Auflösung des ADU in 2 Hälften, und brauchst ne stabile Referenz für die Vorspannung. mfG ingo
Ingo schrieb: > Der Ansatz mit dem Differenzverstärker ist genau richtig, wenn Du jetz > die beiden Eingänge vertauschst, d.h. der nichtinvertirende bekommt eine > konstante positive Vorspannung (das ist dann dein Nullpunkt), der > invertiere zun Shunt, negative Ströme erhöhen die Ausgansspannung, > positive verringern sie. Der Offset wird dann hinterm ADU wieder > subtrahiert. > mfG ingo Oh gott, du hast natürlich völlig recht. Der Verstärker muss natürlich auf den negativen Eingang rückgekoppelt werden, bei mir wird ja auf den positiven Eingang rückgekoppelt. Ich werde die Schaltung mal korrigieren und online stellen. Ingo schrieb: > Wenn Das Signal einmal invertiert zu einem Adu und nichtinvertiert zum > anderen Adu geht, hast Du für plus und minus je ein positives Signal, > Nachteil: mehr Aufwand und brauchst evtl RailToRailOPVs, damit der > inaktive Versärker stabil 0 liefert, mit dem vorgespannten > Differenzverstärker hast Du weniger Aufwand, teilst aber die Auflösung > des ADU in 2 Hälften, und brauchst ne stabile Referenz für die > Vorspannung. > mfG ingo > > Ahh, danke jetzt ist mir das auch klar geworden. Ja gute Idee, leider mit dem Nachteil das ein ADC Eingang dann immer "unnötig" belegt ist. Trotzdem danke. ... schrieb: > sieh mal hier > > http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId... > > such auch nach INA138,INA170,INA193, vielleicht kannst du was damit > anfangen Okay, ich werde mir das Datenblatt mal angucken, wenn ich etwas mehr Zeit habe. Scheint mir eine völlig neue Geschichte zu sein für mich. Danke. Grüße Florian
Hallo, anbei die korrigierte Schaltung, auch diese scheint zu funktionieren. Habt ihr vielleicht noch ein paar Tipps zur Dimensionierung der Widerstände oder auch welcher OP am besten wäre? Bin da leider noch nicht so erfahren. OP müsste auf jedenfall einer sein mit einem niedrigen Offset, Single-Supply (5V,GND). Gibts sonst noch Verbesserungsvorschläge? Ich werde wohl ersteinmal diesen Ansatz weiterverfolgen. Grüße Florian
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Hier dann auch wirklich mit Anhang. P.S. Kann man seine eigenen Beiträge editieren?
Mit R39/R40 bestimmst Du als erstes den Verstärkungsfaktor für das Nutzsignal, in deinem Beispiel reichlich 3-fach. Die beiden Spannungsteiler R42/43 und R37/38 könntest Du eigentlich zu einem zusammenfassen, die stellst du so ein, das die Ausgangsspannung ohne Messstrom in der Mitte der Bereiches liegt, die der ADU (je nach verwendeter Referenzspannung) verträgt. Als OPV würde ich heute einen aus der Familie TLC27x, z.B TLC271 vorschlagen. geringer Stromverbrauch, zulässige Eingangsspannung bis knapp unter Null, Ausgangsspannung (bei geringer Belastung) bis nahe Null, bzw bis 1 Volt unter die positive Betriebsspannung. mfG ingo
Ingo schrieb: > Mit R39/R40 bestimmst Du als erstes den Verstärkungsfaktor für das > Nutzsignal, in deinem Beispiel reichlich 3-fach. Die beiden > Spannungsteiler R42/43 und R37/38 könntest Du eigentlich zu einem > zusammenfassen, die stellst du so ein, das die Ausgangsspannung ohne > Messstrom in der Mitte der Bereiches liegt, die der ADU (je nach > verwendeter Referenzspannung) verträgt. > Als OPV würde ich heute einen aus der Familie TLC27x, z.B TLC271 > vorschlagen. > geringer Stromverbrauch, zulässige Eingangsspannung bis knapp unter > Null, Ausgangsspannung (bei geringer Belastung) bis nahe Null, bzw bis 1 > Volt unter die positive Betriebsspannung. > mfG ingo Danke, Ingo. Ich weiß, dass die beiden Spannungsteiler sich zusammenfassen lassen, allerdings lasse ich das für mein Verständnis so. Ich find es gut, wenn man einzelne "Komponenenten" erkennt, in dem Fall die Erzeugung der Referenzspannung und die benötigten Widerstände für den Differenzverstärker. Die OPs werd ich mir mal angucken. Die Belastung ist ja sehr gering, denn der Ausgang des OPs ist der Eingang des ADCs, also hochohmig, ist richtig oder? Ein großes Dankeschön. Grüße Florian
>Die Belastung ist ja sehr gering, > denn der Ausgang des OPs ist der Eingang des ADCs, also hochohmig, ist > richtig oder? Genau. Viel Erfolg! - ingo
z.b. ein ina138 (rsepektive 2) wären dafür ausgelegt worden...
David schrieb: > z.b. ein ina138 (rsepektive 2) wären dafür ausgelegt worden... Guten Morgen, ich sagte ja schon: Auch das werd ich mir nochmal angucken und mich dann abschließend zwischen den Varianten entscheiden. Danke. MFG Florian
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