www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strommessung im Bereich 1mA bis 1,5A


Autor: Dominik D (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich habe zur Zeit ein kleines Problem.
Ich habe 2 Multimeter mit denen einmal im A-Bereich und einmal im 
mA-Bereich gemessen wird. beide hängen im gleichen Stromkreis.

Jetzt ist natürlich das Problem das das Multimeter welches im mA-Bereich 
misst, es nicht gut findet wenn der Strom plötzlich im A-Bereich ist.

um das Multimeter nun nicht zu beschädigen bzw die Sicherung zu schießen
wollte ich mittels shunt und Komperator oder A/D Wandler den Strom 
Überwachen und beim Überschreiten der 1mA Grenze soll das Multimeter im 
mA-Bereich mittels Relai überbrückt werden.


Probelm an dem ganzen ist ich habe weder in den bisherigen 
Forumsbeiträgen noch bei google einen uC gefunden der so kleine Bereiche 
Auflösen kann.
Auch die A/D Wandler sind alle nur 10Bit und die Referenzspannung sollte 
auch nicht zu klein sein.

Ach ja und Ops kommen nicht in Frage da ich dort ja eine +/- 
Versorgungsspannung brauche.

hat jemand vielleicht noch ne idee

gruß Dominik

Autor: inoffizieller WM-Rahul (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Ach ja und Ops kommen nicht in Frage da ich dort ja eine +/-
>Versorgungsspannung brauche.

Nö, brauchst du nicht.
Es gibt auch OP, die mit einer einfachen Versorgungsspannung auskommen 
(Single-Supply), die besseren dieser Gruppe können dann auch mit 
Eingangs- und Ausgangsspannung im Bereich der Stromversorgung umgehen 
(Rail-to-rail; also zwischen Vcc und GND).
Notfalls kann man sich auch einen OPV-Bezugspunkt selber bauen...(Ist 
aber unnötig)

Dein Shunt müsste also bei 1,5A einen Spannungsabfall von 5V erzeugen 
(dass sich das auf deinen Stromkreis auswirkt, ist dir klar, oder?)
Du wirst einen OP brauchen!

Autor: Pieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
moin moin,

@Dominik

mach bitte genauere Angaben über Deinen Messaufbau, notwendige 
Genauigkeit usw.
Sonst sage ich einfach: Nimm einen 0,1Ohm-4-Leiter-Shunt und messe nur 
noch Spannung mit Deinem Multimeter.

mfg
Pieter

PS: In meinem Labornetzteil verwende ich handelsübliche 12Bit AD/DAs.

Autor: Dominik D (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sorry dachte meine ausführungen reichen G..

Also ich fang am besten nochmals von vorne an:

Es handelt sich dabei um einen Messaufbau bei dem Displays in 
Umweltsimulationen gemssen werden. Speziell werden der Betriebsstrom und 
der Ruhestrom gemessen(wenn das Display ausgeschaltet ist) dabei bewegen 
sich die Messwerte im Ruhestrombereich um die 0,89XX mA und im 
Betriebsstrombereich um die 0,5 bis 1,6 A je nach Display was deine 
Frage mit der Genauigkeit beantworten sollte.

dabei soll die Spannung an den Displays möglichst konstant bleiben, 
heißt ein abfall von einem bis 50 mV ist ok aber drüber ist schlecht.

Bei den Multimetern muß ich vorhandene verwenden dabei handelt es sich 
um folgende http://www.abluecher.de/LINUX/MESS_ARTIKEL/4660.html

sind nicht gerade der hit können aber mit LabView angesteuert werden was 
in dem fall zur Dokumentation zwingend erforderlich ist.

Die bisherige Lösung ist sehr unbefriedigend:
Bis jetzt waren beide Multimeter in den Stromkreis geschaltete wurden 
mit Labview ausgelesen und dann mittels software zu entscheiden ob das 
multimeter für den Ruhestrombereich überbrückt wird oder nicht. Probelm 
dabei die auswertung ist zu langsam und das Ruhestrommultimeter befindet 
sich immer 5 sekunden auserhalb des messbereiches was nicht gut für die 
Sicherung ist außerdem piepst es dann graunenhaft...


so hoffe ich konnte das jetzt einigermaßen beschreiben

gruß
Dominik

Autor: Dominik D (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nachtrag:

Sorry hab noch was vergessen die Spannungen am Display wechseln zwischen 
9,8V 14V und 15,2V

Autor: Matthias (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es gibt auch Multimeter mit Auto-Range. Die stellen dann selber ihren 
Wertebereich ein. Ich bin zwar kein Fan von diesen Dingen, aber für 
deinen Fall wäre es ganz gut.
Möglichkeit 2: einen Shunt zur Strommessung und dann brauchst du noch 2 
OPs (z.B. LM358, dem reicht eine einfache Spannung). einer als 
Komparator, der vergleicht ob der Strom größer 2mA ist. und den anderen 
als Spannungeverstärker mit einer Verstärkung von 1000. Wenn der Strom 
unter 2mA liegt wird das um 1000fache Verstärkte Signal an die Anzeige 
gegeben, und wenn der Strom höher ist das original Signal.

Autor: Dominik D (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zur ersten lösung die fällt flach chef sagt darf nix kosten außerdem 
haben wir ein limit von 200€ pro bestellung .. Sind ja schließlich nur 
Studenten im Praktikum..

und so ein Multimeter mit entsprechneder Genauigkeit kostet.
weiters Problem ich darf nur bei Conrad und RS bestellen die zwei Läden 
kann ich sowies nicht ausstehen aber es hilft ja nix..


zur zweiten Lösung :

das hört sich intressant an aber..


wenn ich das jetzt auf die schnelle richtig gesehen hab braucht der op 
ne Versorgungspannung von 32V dazu bräuchte ich erstmal ein Netzteil das 
das kann.

Zur verfügung hab ich leider aber nur ein netzteil für die displays

http://www.business.conrad.de/goto/?artikel=511143

und noch so ein uraltes schwarzes Voltcraft mit Analoganzeige das 
maximal 15V/25A kann

deshalb auch der A/D wandler weil der im uC läuft den ich mit 5V 
versorgen kann ..



Sorry ich würde auch lieber was gescheites kaufen mit dem es dann gut 
und schnell funktioniert aber wir kriegen das leider nicht genehmigt und 
müssen mit den Vorgaben leben weiß zwar auch nicht wie die da oben sich 
das vorstellen aber was solls..

also wäre für weitere hilfe dankbar

gruß Dominik

Autor: Matthias (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der lm358 läuft mit 3 bis 32V. kannst also pgne Probleme mit 5V 
betreiben.

Autor: Dominik D (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
oh da steht ja was von maximum ratings man sollte mal genauer lesen G

Autor: Der Techniker (_techniker_)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich würde da einen 4-Leiter-Shunt nehmen und dann das Messignal mit 
einem INAxxx aufbereiten. Gemessen wird dann einfach nur noch eine 
proportionale Spannung..

Gruß,
Techniker

Autor: Jürgen C (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
warum einen zusätzlichen Shunt?
Im Messgerät ist doch schon einer enthalten.
Du brauchst ja keine präzise Messung sondern mußt nur einen Schwellwert
ermitteln und dann entsprechend reagieren.
Überwache den Spannungsabfall am Multimeter mit dem A Messbereich mit
einem Komperator(Operationsverstärker) und Überbrücke, wie Du oben schon
beschrieben hast das Multimeter mit dem mA Messbereich.

Wenn du es mit einem MC und AD-Wandler lösen willst:
Der Atmel Mega 128 hat einen integrierten Verstärker mit einem Faktor
von 10 oder 200. Damit wäre eine theoretische Auflösung von 0,25mV oder 
0,012mV möglich.

Gruß
Jürgen

Autor: Gast (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aufgrund der großen Bandbreite der zu messenden Ströme wird eine Lösung 
mit einem Shunt und veränderlicher Verstärkung per OPV vermutlich kaum 
die benötigte Genauigkeit liefern. Ein Shunt, an dem bei 1.5A eine 
Spannung von 50mV abfällt, hat bei 1 mA gerade einmal 33µV. Das kann man 
aufgrund der Offsetspannung von Operationsverstärkern nicht vernünftig 
verstärken. Daher würde ich zwei verschiedene Shunts wählen. Der Shunt 
für den mA Bereich kann mit einer Diode überbrückt werden, so dass an 
ihm maximal 0.7V abfällt. Der Shunt für den Amperebereich ist immer 
aktiv. Damit kann man jedoch nicht direkt die Anforderung erfüllen, dass 
die Spannung um maximal 50mV schwankt. Wenn das unbedingt nötig ist, 
dann muss man die Spannung nach dem Shunt regeln (Achtung: normale 
Spannungsregler haben einen Ruhestrom von ein paar mA durch den GND 
pin).

Autor: Ralf Kellerbauer Whm (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die 'nur' 50mV erlaubten Spannungsabfall erscheinen mir extrem.

Einerseits sollte der Shunt im Ampere-Bereich eher 0,1 Ohm haben, was 
dann 160 mV bei 1,6 A ergeben würde.
Zudem wird gesteckt und noch dazu gibt es in Reihe dazu ein Relais, was 
auch gut Übergangswiderstand ergibt.
Bei 0,01 Ohm hätten wir nur 16 mV Spannungsabfall, sollte man mal 
nachmessen.

Am besten wäre der Verzicht des zweiten Multimeters im stromführenden 
Zweig des Stromkreises und einfach zusätzliche Spannungsmessungs über 
den Shunt des 1. Multimeters.
Diesen Zweig dann verstärken, das könnte ein OP07 (10 Mikrovolt max. 
Offset - Conrad z.B. von TI) und ein Steckenetzteil mit +-9V (24V 
DC-Netzteil, per 2* U-Regler) und R-Netz 100 Ohm / 100k + 10M parallel = 
100 / 99,9 k dann invertierend verstärken.

Bei 0,1 Ohm im ersten Geräte würde sich 10 mV/ 1mA ergeben, bei 0,01 Ohm 
dann 1 mV / 1mA.
Wahrscheinlich ist der min. V-Meßbereich bei 200 mV Vollausschlag, man 
müßte also nach dem OP07 und mit Vorschaltwiderstand das Ausgangssignal 
mit einer Schottky-Diode auf ca. 250-400 mV begrenzen, damit das 
Voltmeter nicht überlastet wird. Oder per weiteren Operationsverstärker 
+ Diode am Ausgang ab z.B. 180 mV (außerhalb des Meßbereiches) die 
Spannung dann begrenzen.

Man wird wohl den OP07 noch per Justierung oder Software auf Null 
abstimmen müssen, aber er müßte dauerstabil ihn dann halten können.

Autor: Dirk (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo, es hoert sich so an als wenn das Projekt für Industriezwecke / 
Uniprojekt geeignet sein soll. Aus diesen Grund würde eher ein Agilent 
34401A
nehmen und per RS232 oder GPIB auswerten / ansteuern. Der Preis mit 
1000€ ist auch sehr human, wenn man bedenkt was das Multimeter alles 
kann.

Das Multimeter hat ein Niederstromeingangsbereich von 0A - 3A und ein 
Hochstromeingang von >3A - 10A. Die Messungen werden mit einem 24Bit Ad 
Wandler vorgenommen (6 1/2 stellige Anzeige). Ich benutze bei uns in der 
Firma dieses Multimeter schon seit ein paar Jahren und es gehoert zu 
meinen persoenlichen Favouriten.

Autor: Dominik D (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok das mit dem maximalen spannungsabfall von 50 mV war von mir nur mal 
so daher gesagt der kann schon auch 100mV betragen wichtig ist nur das 
zum Messzeitpunkt 9,8V oder 14V oder 15,2V anliegen je na dem bei 
welcher spannung  gemessen werden soll.

@Dirk
dürfte ich für 1000€ ein multimeter kaufen hätte ich hier nicht gefragt 
aber leider darf ich das nicht..
Jedenfalls nicht für das Monitoring System

Autor: Dominik D (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ach und nochwas ich habe noch folgendes zur Verfügung das hatte ich ganz 
vergessen
http://www.business.conrad.de/goto/?artikel=121518

der hat immerhin einen 12Bit A/D Wandler drinnen und ist eigentlich auch 
recht flot..


Autor: Ralf Kellerbauer Whm (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zitat:
"Ok das mit dem maximalen spannungsabfall von 50 mV war von mir nur mal
so daher gesagt der kann schon auch 100mV betragen wichtig ist nur das
zum Messzeitpunkt 9,8V oder 14V oder 15,2V anliegen je na dem bei
welcher spannung  gemessen werden soll."

Alle Angaben diffus auslegbar, aber eine exakt funktionierende 
Ersatzschaltung erwarten ?

Wahrscheinlich könnte man sogar VOR der Spannungsreglung den Strom 
messen und dann einen großzügigeren Spannungsabfall von 1V/A zulassen.
Dann ist die Spannung an den Bauteilen auch exakt korrekt.

Im '2A'-Berech Bereich wird einfach Spannung = Strom bestimmt
Im empfindlichen Bereich wird Faktor 100 verstärkt, also 10mV / mA

Die Multimeter haben 20.000 Digits, also ca. 14 Bit Aulösung.

Das obige Modul reicht auch aus, dann muß man den Differenzverstärker 
anderweitig auslegen.

Autor: Dominik D (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
sorry wenn die Angaben etwas aus der luft gegriffen sind, bin zwar 
student im 5 Semester Elektrotechnik, leider fehlt mir etwas die 
Praxiserfahrung

Autor: Dominik D (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi so hab mal im Anhang ne skizze von der Schaltung gemacht wie ich sie 
aufbauen wollte..

jedoch weiß ich nicht welchen op ich am besten für den 
nichtinvertierenden Verstärker benutzen soll (sollen ca 10mV auf 100mV 
verstärkt werden)

das zweite wo ich mir nicht sicher bin ist der Pullup am ende des 
Komparators

vielleicht kann mir jemand von euch helfen..

gruß
Dominik

Autor: Dominik D (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
mist hier der Anhang

Autor: willivonbienemaya (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
1.
schaltung.jpg, nicht schlatung.jpg
Sieht einfach besser aus.

2.
Sieht es auch besser aus wenn man es mit einem geeigneteren Programm 
zeichnet, zb: Eagle.

3.
Nimm Widerstandswerte die man gescheit kaufen kann.

4.
Schau dir mal die verschiedenen Verstärkerschaltungen an. Oder fertige 
Schaltungen in denen OP´s verwendet wurden.

5.
Überleg ma wieviel Strom nur über die zwei Widerstände oben fließt. Ist 
das Notwendig?

6.
Der Pullup hängt davon ab welchen Strom dein Relais benötigt.

Autor: Dominik D (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
1. Tippfehler

2. Bin auf Arbeit habe weder Eagle noch multisim noch Pspice hier

3.ist mir klar das man die nicht kaufen kann waren ja auch nur die 
errechneten werte

4. Für was ? Also aus welchem grund soll ich das machen damit ich weiß 
welchen Op ich verwenden soll? Ich seh doch nicht zb den offset des Op's 
in der Schaltung

5. welche meinst du ? die des nichtinvertierenden Verstärkers oder die 
des Spannungsteilers für die Referenzspannung des Koparators

6. Das ist jetzt ne gute frage muß ich erstmal das Datenblatt finden

Autor: willivonbienemaya (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
2. Was ist das für ne fima, wenn du für die ne Schaltung machen sollst, 
aber dir kein Layoutprogramm zur Verfügung steht, nicht mal ein 
kostenloses.

3. Wie hast du die erechnet?  Welchen Wert hast du für den Strom 
angenommen?

4. Weil die Schaltung so nicht funktioniert.

5. eigentlich die des Komparators, aber beide sind zu niedrig.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.