Hallo, ich möchte eigentlich nur die Spannung über einen Widerstand (< 100 Ohm) messen -- als indirekte Strommessung in einer Thomson-Brücke. Da ich aber kein Elektroniker bin und bisher nur Digitalelektronik angefasst habe, stehe ich bei dieser augenscheinlich trivialen Fragestellung total auf dem Schlauch, denn: Wenn ich den AD-Wandler eines Mikrocontrollers benutze, dann referenziert der doch auf Ground. Da aber "links und rechts" vom zu vermessenden Widerstand kein Ground-Potential liegt (so glaube ich), frage ich mich ernsthaft, wie ich mit einem Pin die Spannung messen soll? Wie stellt man das normalerweise an? Oder/und könnt Ihr mir gute externe 12-16Bit-Chips empfehlen, die entweder Spannung (gegen Nicht-Ground) oder Strom messen können oder läuft das eh immer auf AD-Wandler hinaus? Grüße und Danke Peder
Peder schrieb: > > Wenn ich den AD-Wandler eines Mikrocontrollers benutze, dann > referenziert der doch auf Ground. Da aber "links und rechts" vom zu > vermessenden Widerstand kein Ground-Potential liegt (so glaube ich), > frage ich mich ernsthaft, wie ich mit einem Pin die Spannung messen > soll? Wie stellt man das normalerweise an? Es gibt ADC mit differentiellen Eingängen. Da wird die Spannung zwischen diesen Eingängen gemessen. Nicht gegen Ground. Sogar kleine ATTiny haben solche diff. ADC Eingänge. Damit kann man den Abfall über dem Shunt messen und den Strom bestimmen. Sogar mit eingebautem Gain. Geht aber auch so. Du misst einfach die Spannung VOR dem Widerstand (im Bezug auf Ground), und die Spannung NACH dem Widerstand ebenso mit Bezug auf Ground und subtrahierst beide Werte. > Oder/und könnt Ihr mir gute externe 12-16Bit-Chips empfehlen, die > entweder Spannung (gegen Nicht-Ground) oder Strom messen können oder > läuft das eh immer auf AD-Wandler hinaus? Dafür kann man sog. "Shunt Monitore" verwenden. Die messen den Spannungsabfall über dem Shunt und bereiten ihn auf. Ich nehme gerne die INA219 und INA226. Sind mit digitalem Interface (I2C).
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Cyblord ---- schrieb: > Geht aber auch so. Du misst einfach die Spannung VOR dem Widerstand (im > Bezug auf Ground), und die Spannung NACH dem Widerstand ebenso mit Bezug > auf Ground und subtrahierst beide Werte. Theoretisch schon. Ist aber nicht besser als "Schiff mit Käpt'n wiegen und Schiff ohne Käpt'n wiegen. Wie schwer ist der Käpt'n?" Man verschenkt dabei irgendwie Auflösung... ;)
mse2 schrieb: > Cyblord ---- schrieb: >> Geht aber auch so. Du misst einfach die Spannung VOR dem Widerstand (im >> Bezug auf Ground), und die Spannung NACH dem Widerstand ebenso mit Bezug >> auf Ground und subtrahierst beide Werte. > Theoretisch schon. Ist aber nicht besser als > "Schiff mit Käpt'n wiegen und Schiff ohne Käpt'n wiegen. Wie schwer ist > der Käpt'n?" > Man verschenkt dabei irgendwie Auflösung... ;) Ja, die Methode ist nicht empfohlen. Aber der Vollständigkeit halber sollte man erwähnen dass es eben auch ohne spezielle diff. ADC geht.
mse2 schrieb: > Man verschenkt dabei irgendwie Auflösung... ;) ...und Genauigkeit. Und die ist in den µCs sowieso nicht berühmt. "Thomson-Brücke" hört sich für mich eher nach hoher erwarteter Genauigkeit an. Da würde ich lieber mit Instrumentenverstärkern und hochauflösenden DACs arbeiten. Gruss Harald
Diese Shunt-Monitore klingen nach dem, was ich suche. Genauigkeit ist mir in der Tat wichtig. So wichtig, dass der 12-Bit-ADC "meines" XMEGAs eh nicht ausreichen dürfte. Danke
Peder schrieb: > Diese Shunt-Monitore klingen nach dem, was ich suche. Genauigkeit ist > mir in der Tat wichtig. Gerade der 226 ist schon ziemlich gut. Schau mal auf die Werte. Wird ja auch mit "Ultra-High Accuracy" beworben ;-) Aber auch die hohe Spannungsfestigkeit, integr. Spannungsmessung und die Fähigkeit sowohl High-Side als auch Low-Side zu messen, machen den INA226 wirklich praktisch.
Peder schrieb: > Da ich > aber kein Elektroniker bin und bisher nur Digitalelektronik angefasst > habe, stehe ich bei dieser augenscheinlich trivialen Fragestellung total > auf dem Schlauch, denn: Wie kommst Du dann auf Deine Forderung 12 - 16 Bits? Die ist ja nun sehr weit gefaßt.
m.n. schrieb: > Wie kommst Du dann auf Deine Forderung 12 - 16 Bits? Die war noch nicht fertig durchgeplant. Und es vergrößert unter Umständen das Antwortspektrum. ;)
Wenn du ohne zusätzliche externe Beschaltung auskommen willst gäbe es eventuell noch die Möglichkeit den Eingang für die Analoge Referenzspannung zu missbrauchen und diesen auf die High-Side des Widerstandes zu legen.
Peder schrieb: > Die war noch nicht fertig durchgeplant. Und es vergrößert unter > Umständen das Antwortspektrum. ;) Sicherlich! Wie schnell soll denn gemessen werden? Vielleicht verrätst Du uns auch die Anwendung? Peder schrieb: > oder läuft das eh immer auf AD-Wandler hinaus? Davon geht hier stillschweigend jeder aus, es sei denn, Du schaltest einen Spannung-Frequenzwandler dazwischen und wertest die Frequenz aus. Das geht auch ganz gut und läßt sich gut galvanisch trennen.
Peder schrieb: > ich möchte eigentlich nur die Spannung über einen Widerstand (< 100 Ohm) > messen -- als indirekte Strommessung in einer Thomson-Brücke. Kannst du das mal näher ausführen? Mit der Thomson-Brücke misst man eigentlich einen Widerstand. Was für eine Spannung ist das, wo kommt sie her, wie belastbar ist sie, wie hoch ist sie maximal?
Alexander Schmidt schrieb: > Mit der Thomson-Brücke misst man eigentlich einen Widerstand. Zur Auswertung muss man auch eine Spannung messen. Aber nur, ob sie gleich oder ungleich Null ist. :-)
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Alexander Schmidt schrieb: > Kannst du das mal näher ausführen? > Mit der Thomson-Brücke misst man eigentlich einen Widerstand. > > Was für eine Spannung ist das, wo kommt sie her, wie belastbar ist sie, > wie hoch ist sie maximal? Ich habe eine Reihe von Widerständen, die ich qualifizieren möchte. Wenn die Widerstandswerte genau dem entsprächen, nach welchem die Brücke abgeglichen wurde, sollte die Spannung zwischen R3/R4 und R5/R6 null sein bzw. es sollte dort kein Strom fließen. Da ich aber weiß, dass meine zu qualifizierenden Widerstände nicht dem geforderten Wert entsprechen, sollte theoretisch ein messbarer Strom fließen, den ich messen möchte. Über diesen Strom ziehe ich dann mit Hilfe einer Kalibrierkurve Rückschlüsse auf den Widerstand. So weit zumindest die Theorie. Die Brücke selbst funktioniert auf dem Steckbrett. Die Stromquelle (LM217) hingegen, die die Brücke speisen soll, bricht "irgendwie" zusammen. Ohne die Brücke liefert sie 100mA, mit der Brücke nur noch 30..40mA. Angeblich kann der LM217 deutlich mehr. Hat jemand Erfahrung mit diesem Chip oder ist das hier schon der falsche Thread dafür? Die Brücke funktioniert zwar trotzdem, aber das finde ich nicht normal...
Peder schrieb: > Die Stromquelle (LM217) hingegen, die die Brücke speisen > soll, bricht "irgendwie" zusammen. Ist das Kühlblech des LM gross genug?
Peder schrieb: > Die Stromquelle (LM217) hingegen, die die Brücke speisen > soll, bricht "irgendwie" zusammen. Ohne die Brücke liefert sie 100mA, > mit der Brücke nur noch 30..40mA. Wie gross ist denn Vcc? Wenn Du die Brücke wie gezeichnet anschliesst, liegt an der Brücke bei 100mA 35 Volt an. Wenn Deine Vcc kleiner ist, kann eben auch nur noch ein kleinerer Strom fliessen.
Ein Kühlblech hab ich nicht benutzt, weil bisher auch noch nichts warm geworden ist. Ich habe gerade mal das Netzteil hochgedreht, bei 16V sieht es wieder normal aus. So weit bin ich vorher nicht gegangen und so weit habe ich auch nicht gedacht. Das gefällt mir natürlich nicht so gut. Was wäre denn dann hier die bessere Wahl: Kleinere Widerstände wählen oder einen kleinen Strom? Da die Spannung über der Brücke ja ohnehin aus der Gleichung fällt, sollte es doch eigentlich egal sein, oder?
Peder schrieb: > Ich habe gerade mal das Netzteil hochgedreht, bei 16V sieht es wieder > normal aus. Dann können aber keine 100mA fliessen, die Deine Stromquelle angeblich liefern soll.
Nicht, dass ich das verstehen würde, aber sobald am Adjust-Pin ein 10µF-Kondensator zu Ground geschaltet wird (wie im Datenblatt empfohlen), gehen die 100mA auch schon bei 8..10V. Bei 16V wurde es tatsächlich verdammt heiß. Der Kondensator hat ziemlich viel davon gemerkt und liegt jetzt nur noch bei 8µF, aber es funktioniert immer noch und es gibt nirgendwo einen Kurzschluss, der den Stromfluss erklären könnte. Zumindest erkenne ich keinen. Auch die Referenzspannung, die beim LM217 zwischen Adjust und Output liegen soll, stimmt. Also: Keine Ahnung, aber glücklich. Ich werde trotzdem wohl noch die Widerstände der Brücke soweit reduzieren, dass die Last für den LM217 nicht zu hoch wird. Danke noch mal an alle. Grüße Peder
Peder schrieb: > aber es > funktioniert immer noch und es gibt nirgendwo einen Kurzschluss, der den > Stromfluss erklären könnte. Der Regler hat warscheinlich angefangen zu schwingen, und das hat auch den Kondensator im Schnellverfahren altern lassen. Am Eingang des Reglers muss auch ein Kondensator hin.
Peder schrieb: > gehen die 100mA auch schon bei 8..10V. Und das ist nach dem Ohmschen Gesetz einfach unmöglich. Wenn Deine Brücke so aufgebaut ist wie gezeichnet, dann hat sie einen Gesamtwiderstand von ca. 351Ohm. Mal 100mA ergibt das eine Spannung von 35.1V, die an der Brücke liegen müssten. Wenn Du den Kurzschluss über R5-R6 entfernst, beträgt der Widerstand sogar ca. 650Ohm und es müssten bei 100mA sogar 65V an Deiner Brücke anliegen. Also irgendwas ist hier faul. Wahrscheinlich stimmt die Zeichnung hinten und vorne nicht und Du erzählst hier Blödsinn.
Brücke schrieb: > Also irgendwas ist hier faul. Wahrscheinlich stimmt die Zeichnung hinten > und vorne nicht und Du erzählst hier Blödsinn. Schade. Bisher war es so schön friedlich hier. Mein Labornetzteil und ein zwischengeschaltetes Multimeter zeigen mir als vom Netzteil abgehenden Gesamtstrom etwa 100mA an. Am Ausgang des LM217 liegen auch keine 35V an. Dass es das bei 10V Eingangsspannung auch nicht tun sollte, ist mir klar. Ich habe nur keinen weiteren Gedanken mehr daran verschwendet. Der gemessene Gesamtwiderstand der Brücke stimmt mit ~355Ohm auch. Also ist die zumindest richtig aufgebaut. Sehr wahrscheinlich beträgt der Strom nach dem Ausgangspin keine 100mA mehr. Es würde sich also lohnen, das zu messen und den Fehler entweder in der Interpretation der 100mA oder im LM217 bzw. dessen Verschaltung zu suchen. So könnte man zum Beispiel vorgehen und eben das auch als Empfehlung mitgeben. Das hinterlässt einen viel angenehmeren Eindruck und wäre eher ein Zeichen von Größe als das: Brücke schrieb: > Wahrscheinlich stimmt die Zeichnung hinten > und vorne nicht und Du erzählst hier Blödsinn. Nun, so wie es aussieht, liegt es tatsächlich in irgendeiner Weise am LM217, da dessen Ausgangsstrom nur 20mA und die Ausgangsspannung etwa 7V betragen. Der restliche Strom fließt anscheinend hinter dem Adjust-Kondensator zu Ground ab. Für mich heißt das, dass ich wohl a) den Strom reduzieren werde, b) die Brücke umdesignen werde und c) dem Regler nach der Empfehlung von Joe bzw. dem Datenblatt noch weitere Kondensatoren spendieren werde. Was das ursprüngliche Problem mit der differentiellen Spannungsmessung betrifft, warte ich erstmal ab, bis der INA226 da ist und ich ihn testen kann. Grüße
Peder schrieb: > Was das ursprüngliche Problem mit der differentiellen Spannungsmessung > betrifft, warte ich erstmal ab, bis der INA226 da ist und ich ihn testen > kann. Irgendwie verstehe ich nichts mehr. Wozu eine Strommessung, wenn letzlich eine Spannungsmessung reicht? Es soll auf 12-16 Bit genau(?) gemessen werden, und jetzt wird ein INA226 favorisiert, bei dem ein erster Blick ins Datenblatt "0,1% Gain Error (Max)" erahnen läßt, daß die vorherige Anforderung mit großer Sicherheit nicht erfüllt werden kann. Auch ein LM217 als Stromquelle erscheint mir sehr ungeeignet.
m.n. schrieb: > Auch ein LM217 als Stromquelle erscheint mir sehr ungeeignet. Für Ströme über ca. 20mA sind solche ICs schon geeignet. Sie haben natürlich eine Drop-Spannung von ca. 4V. Wenn man per Shunt aber 100mA einstellt und es kommen nur 30mA raus, stimmt irgendetwas am Aufbau nicht. Irgendwelche Präzisionsmessungen sind so natürlich völlig unmöglich.
Harald Wilhelms schrieb: > Irgendwelche Präzisionsmessungen sind so natürlich > völlig unmöglich. Na ja, in hiesiger Schaltung arbeitet der LM eher als 'simple switcher', der nach Expertenmeinung "Kondensatoren im Schnellverfahren altern" läßt. Was es nicht Alles gibt? ;-)
Eventuell ist der Elko verpolt. Das würde einen großen Strom durch den Elko erklären und auch sein frühes ableben. Du könntest auch mal ein (scharfes) Foto vom Aufbau machen.
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hmmm, auf den Umstand, dass R5/R6 kurzgeschlossen sind ist der TO noch immer nicht eingegangen. Wofür soll das gut sein? Anpassung des "Quellwiderstandes" ?-) ? und auch bei Bausteinen mit diff-Eingang gilt: Datenblatt lesen und max. Spannung an Eingängen gegü. Vcc und gnd beachten!
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G. H. schrieb: > hmmm, auf den Umstand, dass R5/R6 kurzgeschlossen sind ist der TO noch > immer nicht eingegangen. Wofür soll das gut sein? Die Brücke hat eigentlich auch noch einen Widerstand mehr: R7 ist ein Widerstand mit 0,2 Ohm, an dem der INA226 hängen wird. Nach der Lektüre des Datenblattes bin ich zuversichtlich, dass der INA226 genau das ist, was ich gesucht habe mit einer (theoretischen) Auflösung von 2,5µV. War es das, worauf du hinaus wolltest, oder fehlt da noch was? Mein fliegender Aufbau funktioniert mit Multimetermessung ganz gut und die Schaltung selbst habe ich als Thomson-Brücke von der Uni Kaiserslautern und Wiki. Alexander Schmidt schrieb: > Du könntest auch mal ein (scharfes) Foto vom Aufbau machen. Ein Foto möchte ich niemandem antun - das ist ein Steckbrett und die sind von Haus aus hässlich. ;) Die Strom-Ungereimtheit hat sich ja jetzt geklärt. Die Stromquelle war einfach viel zu hoch eingestellt im Vergleich zu der Spannung, die sie bekommen hat. Die Bauteilwerte der Brücke sind nun korrigiert worden und es fließen nur noch 50mA mit sinnvollen Werten für die Spannungen am Netzteil und über der Brücke. @ m.n. Beim INA lässt sich viel kalibrieren und selbst danach geht das noch mal im µC durch eine Kalibrierkurve durch. Ich hoffe, dass jegliche Offsets und Nichtlinearitäten einfach herausgerechnet werden können. Ansonsten komme ich noch mal wieder. ^^
Peder schrieb: > Beim INA lässt sich viel kalibrieren und selbst danach geht das noch mal > im µC durch eine Kalibrierkurve durch. Ich hoffe, dass jegliche Offsets > und Nichtlinearitäten einfach herausgerechnet werden können. Dann viel Erfolg und berichte, ob der Abgleich wie gewünscht funktioniert oder das Teil von Hause aus schon hinreichend genau arbeitet.
Wolfgang R. schrieb: > Steckbrett... > > 16 Bit Auflösung... > > Ohje... Das ist nur der Handaufbau. Nächste Woche geht das auf Platine. Die 16-Bit-Lehrerfahrung auf Steckplatine habe ich schon hinter mir. ;)
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