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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ampere-mesung


Autor: Manuel Herr (Gast)
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Hallo Leute, hat einer eine ahnung,wie ich mit dem adc amperwerte
zwischen 0,1 - 30A bei 12V messen kann,ohne das etwas die last
verfälscht? also mir gehts da nur um das prinzipielle, nicht um eine
haarkleine anleitung.

Gruß Manuel

Autor: crazy horse (Gast)
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wenn du gar keine Verfälschung willst, kannst du nur mittels Hallelement
oder Feldplatte das Magnetfeld des Leiters zu messen.
Anonsten Messwiderstand einschleifen, am besten als Vierleitertyp, mit
sehr kleinem Widerstand (0,01R), bringt dann bei 30A 0,3V.
Anschliessend Messverstärker, um auf einen akzeptablen Messwert zu
kommen.

Autor: Michael Hatscher (Gast)
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Hallo Manuel,

es gibt da von LEM einen Wandler nach dem Stromzangen-Prinzip. Kostet
bei Schuricht ca. 11EUR.
Ich baue damit gerade eine Schaltung, um einer Siemens LOGO das
Strommessen beizubringen.
Bei Interesse kann ich dir da meine Erfahrungen mitteilen.

Bis dann, Michael

Autor: Ratber (Gast)
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@Manuel

Die Gegenfrage lautet "Wie genau darfs denn sein" ?

Ich gehe mal bei deinen Angaben (12V bis 30A) davon aus das sich das
ganze im Modellbau- oder KFZ-Bereich abspielt wo es nicht aufs mA und
mV ankommt.

Autor: Sven Müller (Gast)
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Hallo,
Ich habe zur Zeit ein ähnliches Problem. Bei mir geht es allerdings um
Werte von 0...60mA.
Ein Problem ist das der strom nicht ganz glatt ist (Stepup Wandler
ausgang).

Aber: Wo bekomme ich 0,1 Ohm Widerstände? habe nur 1 Ohm hier.

Dahinter habe ich einen OP als einfachen Vorwärtsverstärker geschaltet.

Autor: Ratber (Gast)
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Zb. bei Conrad.

Autor: Sven Müller (Gast)
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Echt? muss ich da mal suchen, habe bis jetzt nur bei Reichelt und RS
geguckt.

Autor: Ratber (Gast)
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Ne Unecht !

Ja sicher ham se welche.

Einfache Meßwiderstände bis 0.01 und dann noch die Leistungsvarianten
in Vieleitertechnik.

Conrad mag ja Preislich oft ne Aphoteke sein aber se sind bei
speziellen Bauteilen oft noch besser Sortiert als zb. Reichelt (Noch
denn auch hier wird kräftig ausgedünnt).

Autor: Reiner (Gast)
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Hallo,

Ich bin gerade dabei sowas zu bauen: 0-25A bei 12V.
MAX471 oder MAX472 sind ganz gut geeignet.  Den Shuntwiderstand hat man
(leider) meist umsonst:  Die 10mm Litze (Akkukabel) über die die 25A
gehen haben nach meiner Messung etwa 5mOhm/m.  Das ergibt stolze 125mV,
die der MAX472 leicht auf 5V bringt.  Mit der Temperaturabhängigkeit
des Shunts kann ich leben.

Reiner

Autor: Manuel (Gast)
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hallo, ich grabe mal das thema wieder aus:

reiner, falls du das noch liest,kannst du mal beschreiben wie du es
gemacht hast- so ganz werd ich daraus nicht schlau

alle anderen sind auch gerne willkommen bei probieren *gg
genau wie bei reiner soll es um 0-25A bei ca 12V gehen, ohne das der
verbraucher beeinträchtigt wird bzw es irgendwo qualmt..

@ratber die genauigkeit kann mann doch sicher für die schaltung
anpassen,oder? also bei 0-25A richen 0,1A locker aus...bei 0-2A wäre
0,01A schon besser....

Gruß Manuel

Autor: Reiner (Gast)
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Manuel,
Bei mir dreht es sich um die Überwachung von Spannung und Strom von
zwei Bleiakkumulatoren. 1x75Ah, 1x150Ah. Die kleine Batterie ist eine
Starterbatterie (100A Entladung, 15A Ladung max)
Die große Batterie ist die Verbraucherbatterie (+/-25A)

Als Shunt nehme ich die Verbindung Plusleitung von einer Batterie zum
Hauptschalter (ca 1m bei 50mm^2 Querschnitt). Der Temperaturgang der
Kupferleitung ist in meiner Anwendung vernachlässigbar.

Mit einem MAX472 (Rg1,Rg2 = 10Ohm, Rl = 4 - 5KOhm) ergibt das ca. 5V
max, die zum ADC gehen. Eine Messung herunter bis 0.2 A geht noch ganz
gut. Nach oben hin sind kaum Grenzen gesetzt, da die Verstärkung ja
einstellbar ist.

Reiner

Autor: Ratber (Gast)
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@Manuel

Yo,so hab ich es auch gemeint.

Einfach in Bereichen anpassen.

Autor: Manuel (Gast)
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mh, und wie sollte der R1 widerstand aussehen? ich denk mal, das sollte
schon einige Watt groß sein, sonst schmilzt er doch bei 25A wie butter,
oder sehe ich da was falsch?

Autor: Ratber (Gast)
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Nö.

Nehmen wir mal an das der Meßwiderstand (Ich sach jetzt mal Rm) ganz
normal in Reihe zum Akkupack an masse liegt (Also Kindlich gesprochen
von Plus zum Akku,vom Akku zum Rm und von dort nach masse) dann
entspricht die Spannung am Rm proportional dem Strom.

Da der Spannungsabfall nicht zu groß werden darf muß der Rm also klein
sein.

Soweit herscht wohl keine Unklarheit.

Je niedriger sein Widerstand dsto niedriger auch der Spannungsabfall
und damit die störung/Belastung der eigentlichen Schaltung.
Aber dann muß auch der AD-Wandler bzw der Vorverstärker immer
empfindlicher und stabiler werden damit man eine genügende Auflösung
erhält.

Soweit auch klar.


Jetzt geht es nurnoch darum den Rm so klein wie nötig und so groß wie
möglich zu wählen.

Bei einer Spanne von 0.1 bis 30A ist das etwas kniffelig.
Für den maximalen Spannungsabfall am Rm nehme ich mal 0.1V an.
Dann habe ich bei 30A nen Messwiderstand von 3.33 mOhm bzw. 0.0033
Ohm.

Ein Wert der wohl nicht zu beschaffen ist.
Die nächsten sind 0.005 oder 0.001

Beim 5mOhm Typ haste bei 30A einen Spannungsabfall von 0.15V und beim
1mOhm eben 0.03V

Die Verlustleistung liegt bei 4.5 bzw. 0.9W was nu wirklich kein
Problem darstellt.
Zb. der 1mOhm Typ von Conrad (447315  ca. 7€ Isabellenhütte 4
Leiter) hat ne Maximale Dauerbelastbarkeit vonb 10W auf Kühlkörper.

Es gibt aus der Isabellenhütte auch kräftigere Modelle aber die Kosten
natürlich auch mehr.


Der Rest ist eben ne Verstärkung per Opamp damit de mit dem AD ne
vernünftige Auflösung bekommst.


Wenn de also auf 5V aufstockst dann haste mit nem 10 Bit Wandler ne
Auflösung von 30mA bei 10 bit bzw. 60mA wenn de das letzte Bit
wegläst.

Also für bis zu 30A ist das allemale fein genug.

Auch für bis zu 2A......ach sagen wir 3A weils rund ist....... wäre das
noch ausreichend genug aber wenn nötig dann kannste ja Softwaremäßig
mit nem Relais auf nen zweiten Messwiderstand umschalten der eine
höhere Auflösung ermöglicht.

Ein 10 mOhm Modell würde sich da anbieten.
Das wären bei 3A dann 30mV am Widerstand also schlappe 90mW an
Verlustleistung.

Der bringt bei 3A eine Auflösung von 3mA bzw. 6mA bei nem 10
Bit-Wandler.

Wenn de andere Modelle nimmst kannste das ja leicht umrechnen.


Die Software dürfte auch nicht probhlematisch werden.

Immer mit dem Großen Messbereich anfangen und wenn es nur ein niedriger
Strom ist kann man dann Runterschalten um ne bessere Auflösung zu
erhalten.

So,das waren nur mal so grobe Gedanken dazu also keine Garantie dafür
das ich nicht irgendwo nen Denkfehler gemacht habe

Autor: Reiner (Gast)
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Manuel,

Das Meßprinzip sollte nach der guten Erklärung von Ratber klar sein.
Nochmals zum Meßwiderstand (R1 oder Shunt oder wie auch immer...)

Ein 12mm dickes Akkukabel (Litze) hat ca 50mm^2 Querschnitt.
Der spezifische Widerstand von Kupfer liegt bei 0.0175 Ohm*mm^2/m.
Das heißt: Ein Meter dieses Kabels hat einen Widerstand von
R = 0.0175/50 Ohm = 3.5mOhm.  Dieses Kabel ist der Meßwiderstand!
Bei I = 30A fallen darüber 10.5mV ab.
Bei einer Dimensionierung des MAX472 10Ohm/4kOhm ergibt dies
Uout = 10.5mV*4000/10 = 4200mV = 4.2V.
Der Temperaturkoeffizient der Kupferleitung geht in dem Fehler des ADC
auf, und Belastungsprobleme des "Meßwiderstandes" ergeben sich nur
bei
Kurzschluß, falls kein Feuerlöscher zur Hand ist ):-

Reiner

Autor: Gerd Stier (Gast)
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Hi Reiner
Ich könnte einen Schaltplan brauchen. Wäre net wenn du vielleicht kurz
einen Posten oder mir schicken könntest.

Vielen Dank Gerd

Autor: Klaus (Gast)
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@Sven Müller

Natürlich hat auch RS components verwendbare Widerstände.
Gib' einfach mal das Stichwort "Shunt" in die Suche dort ein ;
sackweise Möglichkeiten.
Oder auch bei den "Induktionsarme Widerstände" gibt es 0,01 Ohm, 0,02
oder 0,05 usw. , was will man mehr ?

Ein bekannter deutscher Hersteller von Strom-Meßwiderständen ist die
Fa. Isabellenhütte www.isabellenhuette.de ; da gibt's alles.

Weiter kann man auch einfach bestimmte Drahtstücke "Konstantan-Draht"
verwenden; sich quasi den Shunt selbst bauen. Gibt's z.B. bei
http://www.hinkel-elektronik.de/  , diverse Durchmesser.
Der 0,8mm hat 0,975 Ohm/Meter , als Beispiel.

Autor: johnny.m (Gast)
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@Klaus:
Wenn Sven in den zweieinhalb Jahren, die seit seinem Posting vergangen
sind, keine Widerstände gefunden hat, ist ihm sicher eh nicht mehr zu
helfen...

Autor: Klaus (Gast)
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@johnny.m

Vielen Dank für den Hinweis.
Tatsächlich habe ich das übersehen, war dies doch aufgrund der Frage
von Gerd Stier heute wieder "aktuell".
Naja, zumindest habe ich mich dabei selbst über Preise von
Konstantan-Draht informiert ...
Und vielleicht hilft es ja anderen Lesern auch irgendwie weiter.

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