Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strommesssensor Gain und Fehler


von Bert S. (kautschuck)


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Hi

Ich versuche einen Strom bidirektional über einem Shunt (LOW-Side) zu 
messen, wobei mir aufgrund der hohen common-mode Spannungstoleranz der 
INA281 aufgefallen ist:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina281-q1.pdf?ts=1650546753855&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.mouser.ch%252F

Ich möchte nun herausfinden, welchen Worst-Case Offset meine 
Strommessung haben wird. Im Datenblatt befinden sich folgende Angaben:

Offset Voltage: +-55uV
Gain Error: +-0.5%

Aus Verfügbarkeitsgründen möchte ich den INA281A3 nehmen mit einer 
Verstärkung von G=100V/V und einem Shunt von Rs=300uOhm, damit ich bis 
+-40A bei 3.3V Versorgung messen kann.

Sehe ich es richtig, dass die Offset Voltage einen Messfehler von 
+-(Voff/Rs) = +-183mA verursacht? Dann kommt der Gain Error hinzu und so 
wie ich das verstanden habe ist der einfach proportional zum Strom, also 
bei 10A --> 50mA daneben, oder?

Im Datenblatt ist auf Seite 4 nochmals was angegeben zu den Offset 
Spannungen. Diese sind typisch beim A3 bei 30uV, können aber bis zu 
250uV sein, oder?

Die Offset Voltage sollte ja eigentlich auch Konstant sein und einmalig 
bei jedem Start kalibriert werden?

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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Bert S. schrieb:
> Im Datenblatt ist auf Seite 4 nochmals was angegeben zu den Offset
> Spannungen. Diese sind typisch beim A3 bei 30uV, können aber bis zu
> 250uV sein, oder?

Ja.


> Die Offset Voltage sollte ja eigentlich auch Konstant sein und einmalig
> bei jedem Start kalibriert werden?

Da gibt es auch einen Drift!

von Purzel H. (hacky)


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Offset und Gain kann man allenfalls auch nur einmalig kalibrieren, die 
Drift mitrechnen. Allenfalls ist die Drift auch kein Thema, weil die 
Temperatur kein Thema ist. Solange man in der software die Variablen und 
Prozeduren vorsieht passt das schon.
Man kann auch das Ganze repetitiv kalibrieren, Temperaturkurven 
aufnehmen, was das Herz beliebt. Guenstigere Teile ergeben dann mehr 
Aufwand wie Teurere, welche immer passen.
Allenfalls kann man auch das Messprinzip anpassen, sodass weniger 
Aufwand anfaellt.

Nebenbei .. weshalb fuer einen Lowside Shunt einen 
Instrumentenverstaerker verwenden ? Die sind viel zu teuer.
Ich wuerd zB MCP616/617/619 empfehlen. Meine bevorzugten Shunt 
Verstaerker.
60 cents, 150uV offset, 2uV drift

von Bert S. (kautschuck)


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Purzel H. schrieb:
> Nebenbei .. weshalb fuer einen Lowside Shunt einen
> Instrumentenverstaerker verwenden ? Die sind viel zu teuer.
> Ich wuerd zB MCP616/617/619 empfehlen. Meine bevorzugten Shunt
> Verstaerker.
> 60 cents, 150uV offset, 2uV drift

Was mir bei solchen ein wenig sorgen macht ist die common-mode 
Spannungstoleranz von gerade mal -0.3V. Weiter kann man mit einem MCP616 
ja nur unidirektional messen.

von Purzel H. (hacky)


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Wieviel Spannung soll denn ueber einem Shunt abfallen ? Der Shunt ist 
auf GND, nein ? Ich schau jeweils unter 100mV zu bleiben, deswegen 
verstaerkt man ja auch.
Allenfalls sollten wir uns ueber die Genauigkeitsanforderungen 
unterhalten. Der Strom soll nur zu Vollstaendigkeit ueberwacht werden, 
allenfalls zur Erheiterung des Betrachters angezeigt werden.
Oder es soll eine Praezisionsstromquelle werden. Wieviele vernuenftige 
Bits sollen's werden ?
Werden 50mA auf 10A, entsprechend 0.5% als grenzwertig betrachtet ? 
Heisst es sollte genauer sein. Was bringt eine erhoehte Genauigkeit ?

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Purzel H. schrieb:
> Der Shunt ist auf GND, nein?

Schaue ins Datenblatt, der Shunt gehört in die Plus-Leitung.

Ich vermute, dass, wie beim INA219, der Eingangs-OP knapp über GND nicht 
kann.

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