Strommessung über Shunt-Widerstände

[Gästchen (Gast)]

Hallo.

Ich soll eine Testschaltung etwas umgestalten und habe ein Paar Fragen. 
Es ist ein Board zu Strom- bzw. Spannungsmessung, verwendete ADC's sind 
AD7656. Eingangsspannung 24V; Strom bis 16A wird über 
3mOhm-Shunt-Widerstände gemessen. Die Last sind Gleichstrommotoren am 
Ausgang. In der Schaltung sind bereits AD628 (Isolations-Opamp's mit 
Spannungsteiler) eingesetzt um Spannung zu überwachen. Mein Problem ist 
dass bei 16A auf den Shunt-Widerständen lediglich 48mV entsteht, das ist 
ja fast Rauschen. Die kann ich nicht größer machen da die 
Hot-Swap-Controller die daran hängen bei 16A dann Überstrom sehen 
würden, die sind nicht konfigurierbar. Die ADC's haben einen 
Eingangsbereich von -15V....+15V. Wenn ich vorsichtshalber ungefähr 75% 
des Eingangsbereiches nutzen will, muss ich die 48mV immens verstärken.

Ich habe es mir so vorgestellt dass ich die Shunt-Spannung zuerst mit 
AD628 z.B. 20-fach verstärke, dann mit einem Antialiasing-Filter, 
beispielsweise mit einem Sallen-Key-Filter (soll einfacher Filter sein) 
ebenfalls 15-fach verstärke. Mehr fällt mir im Moment nicht ein; es kann 
sein dass es Blödsinn ist: habe in dem Bereich der Strommessung nicht 
wirklich Erfahrung.

Wie würde man am besten diese Strommessung mit den Komponenten 
hinbekommen?
Bin euch für praktische Tipps dankbar.

Gruß.

[Kurt H. (Firma: KHTronik) (kurtharders)]

Hallo Gast,
ich verwende den INA168 von TI. bei einem Shunt von 100mOhm und 
10-facher Verstärkung kann ich mit einem 10-Bit ADC im Prozessor noch 
gut in den Milliamperebereich messen.
Grüße, Kurt

[avion23 (Gast)]

Gästchen schrieb:
> Die ADC's haben einen
> Eingangsbereich von -15V....+15V.

Wieso das? Klingt etwas viel. Kannst du Vref nicht kleiner machen?

Bist du dir sicher, dass du Aliasing-Effekte ohne den Filter hast?

[Martin B. (statler)]

Das Rauschen sollte dein geringstes Problem sein:

a) die Shunts sind so niederohming, dass das Spannungsrauschen stark 
bedämpft ist.
b) du arbeitest mit Gleichstrom. Solange deine Verstärker und AD-Wandler 
nicht übersteuert werden, kannst du das Rauschen mit einem 
Softwarefilter herausrechnen (arithmetischer Mittelwert). Wenn deine 
Motoren gepulst werden und du die Pulsströme benötigst, dann kennt der 
Controller sicher die Pulsfrequenz und du kannst die AC-Komponente des 
Stromsignals mit einer (Software)-Synchrongleichrichtung von den nicht 
geradzahlig harmonischen Frequenzkomponenten bereinigen. Wenn das nicht 
reicht, dann musst du eine Fast-Fourier-Analyse machen. Wenn du die 
Schaltfrequenz nicht kennst, programmierst du auf dem AC-Anteil eine 
(Software)-PLL die auf die Grundwelle einrastet. Je nach Programmierung 
liefert dir die PLL auch gleich die Amplitude der Grundwelle.

[Gästchen (Gast)]

Hallo und Danke für die Tipps.

@Kurt Harders
Ja, ich habe schon daran gedacht einen Current Shut Amplifier zu nutzen,
zumindest im Datenblatt ist die Rede vom Verstärkungsfaktor 100, keine 
Ahnung ob es gut funktioniert.


> Wieso das? Klingt etwas viel. Kannst du Vref nicht kleiner machen?
Das ist bei dem ADC so wenn analoge Spannungen hoch sind (+/-15V).
VREF ist 2,5V in dem Fall.
Aliasing-Effekt ist vielleicht nicht da ist aber nicht ganz 
ausgeschlossen; der Aufwand an sich ist gering so einen Filter 
einzusetzen.

@Martin B. aus E.
Danke für die Software-Tipps.
Die Motoren werden nicht gepulst, ich sehe nur dass aus dem Netzteil 
bereits ein recht starkes Ripple rauskommt.
Im FPGA ist bereits ein Filter vorgesehen (weiß ich im Moment noch nicht 
was für einer). Ich hatte nur Bedenken die Shunt-Spannung so hoch zu 
verstärken,
habe hier noch keine Erfahrung was dann genau passiert. Ob von 34mV auf 
11.25V zu verstärken gut geht, keine Ahnung.

Gruß.