Hallo,
ich möchte den Verbrauch einer Schaltung messen. Per ADC messe ich schon
die V und das klappt auch wunderbar.
Nun möchte ich aber auch A messen und ich verstehe das einfach nicht.
Nehmen wir als Beispiel einen Brushless Motor. Der Regler hat + und
GND... Wo genau soll ich jetzt da den Shunt einsetzen? Und vor allem was
für einen?
Dann lese ich manchmal was von umrechnen... Was muss ich umrechnen?
Kann mir da jemand Licht uns dunkle bringen?
Vielen Dank.
Marlene schrieb:> ich möchte den Verbrauch einer Schaltung messen.
Kauf einen fertigen Lstungsmesser. Dort steht in der Bedienungs-
anleitung, wie Du den anschliessen musst.
Eins nach dem Anderem:
1) Der Shuntwiderstand soll so bemessen sein, dass bei zu messenden
Strom an ihm der Spannungsabfall messbar ist, aber den Regler nicht
beeinträchtigt.
2) Wenn der Regler eins mit BEC (also eigener VCC-Spannungsversorgung)
ist, dann kommt der Schunt in die rote Leitung, von da aus muss man ihn
mit einem passend beschaltetem OPV auslesen. Falls nicht, kann der Shunt
in beide Leitungen eingesetzt werden.
3) Umrechnen muss man erst aus ADC-Werten in Spannung am Eingang, dann
in Spannung am Shunt, dann in Strom durch den Shunt.
Viel Erfolg :)
Die Idee der Strommessung mit einem Shuntwiderstand ist, dass über einem
Widerstand jeweils Spannung gemäß dem Ohmschen Gesetz abfällt. Wenn du
also weißt, dass dein Shuntwiderstand genau 1 Ohm hat und dann 1 V
Spannungsabfall über den Shunt misst, dann fließt 1 A über den Shunt.
Marlene schrieb:> Nehmen wir als Beispiel einen Brushless Motor. Der Regler hat + und> GND... Wo genau soll ich jetzt da den Shunt einsetzen?
Da wo du den Strom messen willst. Vor und Hinter den Shunt kommen dann
die zwei Messleitungen für den ADC.
>Und vor allem was für einen?
Der Widerstand sollte natürlich gering sein, da er sonst die Spannung zu
stark reduzieren wird. Dann läuft z.B. der Motor nicht mehr an, wodurch
die ganze Messung sinnfrei wird. Andererseits darf der Widerstand auch
nicht zu gering sein, da du dadurch ja auch den Spannungsabfall über den
Shunt reduzierst und irgendwann aus dem möglichen Messbereich für den
ADC rausfällst.
Weiterhin muss der Widerstand natürlich die Verlustleistung abkönnen.
Auch empfiehlt es sich einen Widerstand zu wählen, deren genauen Wert
man kennt, da eine Abweichung des Widerstandswertes sonst auch zu einer
Abweichung des Messwerts führt. Auch die Temperaturstabilität ist ggf.
relevant.
> Dann lese ich manchmal was von umrechnen... Was muss ich umrechnen?
Da du eine Spannung misst, musst du diese mit dem bekannten Widerstand
in Ampere umrechnen.
Marlene schrieb:> Wo genau soll ich jetzt da den Shunt einsetzen? Und vor allem was> für einen?
Beides ist "prinzipiell" egal, solange der Laststrom durch den
Shunt-Widerstand fließt, um dort einen messbaren Spannungsabfall zu
erzeugen.
Wenn der Motor zum Beispiel 2A aufnimmt, und der Shunt 1Ω hat, dann
fallen am Shunt 2V ab. U=I·R
Oft wird der Shunt in die GND Leitung gelegt, damit er eine Spannung
relativ zu GND liefert, was man mit gewöhnlichen ADC direkt messen kann.
Wenn der Shunt woanders liegt (nicht mit einem Pin an GND), bräuchtest
du nämlich einen Differenzverstärker zwischen Shunt und ADC, der die
Spannungsdifferenz an den beiden Shunt-Pins ermittelt und zum ADC weiter
reicht.
Harald W. schrieb:> Marlene schrieb:>>> ich möchte den Verbrauch einer Schaltung messen.>> Kauf einen fertigen Lstungsmesser. Dort steht in der Bedienungs-> anleitung, wie Du den anschliessen musst.
Und dann über die Leute aufregen, die sich freuen, wenn sie einen Sensor
am Arduino angeschlossen haben.
Marlene schrieb:> Per ADC messe ich schon die V
Super!
> Nun möchte ich aber auch A messen und ich verstehe das einfach nicht.
Wer A sagt, muß auch B sagen.
> Kann mir da jemand Licht uns dunkle bringen?
Ich fürchte, das ist ein aussichtsloses Unterfangen.
Ok,
also ich hoffe.. ich hoffe sehr das ich das richtig verstanden habe..
Demnach müsste ich nun noch R5 berechnen.. richtig?
Dann hätte ich am AIN1 die Eingangsspannung und an AIN2 die Spannung
nach dem Shunt.
Diese muss ich dann nur noch berechnen, korrekt?
Falls ja... wie berechnet man denn dann nun den Widerstand?
Danke
Marlene schrieb:> Dann hätte ich am AIN1 die Eingangsspannung und an AIN2 die Spannung> nach dem Shunt.
Aber den Spannungsabfall über dem Shunt hast du nur, wenn die
Eingangsspannung völlig konstant ist oder diese beiden AD Wandlungen
gleichzeitig passieren.
Denn wenn die Eingangsspannung aus irgendwelchen Gründen um 200mV
zappelt und du diese Spannungen nacheinander misst, dann hast du dieses
Gezappel auch auf den beiden Messwerten.
Aus diesem Grund nehmen alle anderen einen Differenzverstärker, um den
Spannungsabfall an beiden Pins des Shunts gleichzeitig zu messen. Und
natürlich auch, um den Messbereich des ADC sinnvoll auszunutzen.
Ob der ADS1115 die Messungen "gleichzeitig" durchführt kann ich gerade
nicht sagen.. Ich schaue mal im Datenblatt nach.
Ja... und wie muss ich dann rechnen?
Also wenn:
Eingang => 15V
Shunt => 14V
wie geht es dann weiter? Und wie berechnet man den Shunt? Gerade wenn
man mehrere A messen möchte?
Marlene schrieb:> wie geht es dann weiter?
Kapitel "Ohmsches Gesetz" im Buch "Elektrotechnik von Anfang an"
zusammen mit Brain 1.0: denk mal ein paar Stunden drüber nach, du kommst
schon noch drauf. Im Ernst. ;-)
Hilfreich ist es, wenn du in deinem Schaltplan mal die Spannunswerte
einträgst, die du hast und die du brauchst, und dazu den Stromwert, den
du erwartest...
Wenn du übrigens einen ADC hast, der 15V messen kann, und der
Spannungsabfall über dem Shunt maximal 1V ist, dann verlierst du bei
deinem Verfahren annähernd 4 Bit Auflösung. Denn der gesamte Bereich von
0..14V bleibt ungenutzt.
Deshalb nimmt man dann einen Differenzverstärker, der die geringe
Shunt-Spannung auf den Messbereich des ADC anpasst.
Marlene schrieb:> Ob der ADS1115 die Messungen "gleichzeitig" durchführt> kann ich gerade nicht sagen.. Ich schaue mal im Datenblatt nach.>> Ja
NEIN. Der ADS1115 hat einen Multiplexer und nur einen ADC, der misst
also nacheinander. In der Realität und bei ordentlicher Programmierung
ist dieses 'nacheinander' aber schneller als der Motor und damit
unwichtig.
Da Dir Grundlagen der Schaltungstechnik fehlen und Du ohnehin einen µC
mit I2C hast, folge Helmut:
Helmut -. schrieb:> Probiere doch mal einen INA219!
Beachte dabei die maximal zulässige Spannung, bei 12V und kurz drüber
geht der INA219 am Arduino absolut problemlos.
Beachte dabei auch, einen stabilen Aufbau mit zuverlässiger Masseführung
zu machen: Im Labor-Freiluftaufbau habe ich mehrere INA zerschossen, in
den endgültig ordentlichen Aufbauten ist mir noch keiner gestorben.
Hallo
wie du wohl schon durch die vorausgehenden Postings erkannt hast:
Eigentlich ganz einfach - oder eben doch nicht?!
Letztendlich misst du den Spannungsabfall über den Shunt was nur eine
andere Bezeichnung für einen Widerstand ist der gezielt für Messzwecke
genutzt werden soll.
Jetzt kommt es aber:
=> Spannungsabfall bedeutet auch das dein Verbraucher weniger Spannung
erhält und dein Verbraucher somit weniger Strom zieht (eventuell aber
auch mehr falls die Schaltung sich "einfach" mehr Strom nimmt um die
gleiche Leistung am Verbraucher zu haben...) , auf jeden Fall wir aber
ein verfälschter Strom fließen und angezeigt werden.
Der Messwandler (hier der Shunt bzw. Widerstand) verfälscht somit den
Wert den er letztendlich ermöglichen soll zu messen und benötigt auch
immer selbst eine Leistung.
Die Lösung ist ein möglichst kleiner Widerstandswert - aber da fällt
natürlich auch nur eine kleine Spannung ab, welche dann entsprechend
verstärkt werden muss.
Nur sind sowohl der realer Shunt als auch der Verstärker keine idealen
Bauteile aus den Lehrbuch sondern rauschen, verändern Werte durch die
Temperatur, durch Alterung,werden durch Elektromagnetischen Felder
beeinflusst (insbesondere wenn kleine Spannungen stark Verstärkt werden
müssen).
Also welchen Shunt (Widerstandswert, genauen Typ - eben nicht den
Zementdrahtwiderstand...!) wählen?
Welche Referenzspannung beim ADC wählen (Datenblatt ist notwendig, muss
aber auch verstanden werden...) die eigentliche Referenzspannung welche
der ADC bzw. µC zur Verfügung stellt nutzen, oder eine externe
Referenzquelle und wie muss diese praktisch aufgebaut sein?
Welche Referenzspannung wähle ich überhaupt jeweils aus?
Alles gar nicht so einfach und abhängig davon was (µA, mA,A oder gar kA
ich Messen will) und wie genau man messen möchte und was der ADC
(eventuell des µC) zu Verfügung stellt.
Oder gar den Shunt vergessen und einen Hallsensor (Chip mit Hallsensor
und weitere Auswerteelektronik - ganz einfach...) wählen?
Leider eben doch nicht so einfach, vieles kann je nach Anforderung sehr
wichtig und zum Fallstrick werden...
Jemand
Jemand meinte:
> Also welchen Shunt (Widerstandswert, genauen Typ - eben nicht den> Zementdrahtwiderstand...!) wählen?
Warum nicht?
Klar kann sie auch nen Shunt aus Invarstahl wählen! ;-D
Ich bin sowiso davon ausgegangen das er vorher mit ner
4-Leitermeßbrücke auf den genauen Wert bei verschiedenen
Temperaturen ausgemessen ist und dies in der Soft
berücksichtigt wird, je nach Präzisionsbedarf von Melanie.
mfg
