Hallo Gemeinde,
da ich nicht der 100 prozentige Profi in Analog-Technik bin, bräuchte
ich Euren wertvollen Rat.
Meine Problemstellung ist folgende:
Ich muss eine Strommessung auf 8 Kanälen im Demultiplex Verfahren
erzeugen.
Abtastfrequenz max. 1 KHz.
Versorgungsspannung 12V DC Gleichspannung, daran eine Last mit max. 3A,
das wären also 4R Lastwiderstand.
Geschaltet werden die Kanäle über ausreichend dimensionierte P-Kanal
Mosfets.
Die Schaltfrequenz ist nur EIN / AUS also kein PWM oder ähnliches.
Ich möchte nun an der jeweilen LOW Side mit einem Shunt Widerstand von
0.033R
über den Spannungsabfall den Strom messen. Genauigkeit ist hier nicht so
extrem.
Bei 3A und 0.033R kommt etwa ein Spannungsabfall von 0.1V Zustande und
der Widerstand müsste etwa 300mW verbraten.
Meine Frage ist nun, wie kann ich dieses Signal sinnvoll demultiplexen
und am Ende mit einem OP auf ein sinnvolles Niveau verstärken?
Nach dem OP käme eine MCU (5C) mit AD Eingang zur Messung!
Welche Bauteile wären hier geeignet.
Wie verhält sich ein Analog Schalter (Demultiplexer) bei einem so
geringen
Spannungshub und wird das Signal auf der Ausgangsseite dadurch sehr
ungenau
oder ist störanfällig.
Die ganze Schaltung sollte natürlich nicht zuviel kosten, da hier ein
ziemliches Limit gesetzt ist.
Wäre Euch dankbar für Eure Vorschläge.
Gruß
Dirk
Dirk schrieb:> Ich möchte nun an der jeweilen LOW Side mit einem Shunt Widerstand von> 0.033R> über den Spannungsabfall den Strom messen. Genauigkeit ist hier nicht so> extrem.
Wirf mal einen Blick auf den INA138, da kannst Du high-side messen und
das Signal direkt an den Eingangsbereich des AD-Wandlers anpassen.
Hallo Timm,
danke für den Vorschlag,
die Specs sehen ganz gut aus.
Hoffe nur das Teil ist auch noch zukünftig verfügbar.
Im Datenblatt ist als Erstellung 1999 genannt, also vor 14 Jahren.
Mittlerweile ja Texas Instruments.
Naja mal sehen, werde mich kundig machen.
Aber vielen Dank schon mal
Danke für Eure Antworten.
Die INA138 sind die beste Lösung.
Habe mal bei ST recherchiert. Da gibt es ja viele Derivate von High Side
Switches mit Current Sens Mode mit 1/2/4 Kanälen.
Nur leider sind die kaum verfügbar. Hab mal bei großen Distris wie
Farnell, Digikey .... nachgesehen.
Nix am Lager , nur auf Anfrage.
Es sind ja Automotiv Typen, vermute mal, dass die meistens im
Automobilbereich eingesetzt werden und somit AusserDistributorisch über
den Ladentisch gehen.
Gruß
Dirk
Ich habe gerade bei www.DigiKey.de auf Anhieb den 10- und
16-Milliohm-HighSide gefunden.
Außerdem gibt es quasi funktionsgleiche ICs auch von Infineon.
INA138 konnte ich weder bei Reichelt, noch bei Conrad auf Anhieb finden.
Bei DigiKey 1,54 Euro * 1,19 = 1,83 Euro.
Dazu noch den Shunt und den PMOS.
Ob da nicht ein VN5E010AH mit 2,92 Euro * 1,19 = 3,47 Euro
in Summe entweder gar nicht oder nur wenig teurer kommt?
Nebenbei ist der HighSide auch noch gegen alle möglichen Fehlerfälle
gesichert.
Eventuell hat der µC ja noch 8 freie AD-Eingänge?
Oder zumindst normale GPIOs, um die CS_DIS-Eingänge der HighSides zu
bedienen. Dann braucht man nur noch einen AD-Eingang, wenn man den Strom
nacheinander "abfragt".
Aber was rede ich mir hier den Mund fusselig :-)
Es kämen eventuell auch die mehrkanäligen HighSides in Frage. Da spart
man dann noch mal Geld (auch in Form einer einfacheren Beschaltung).
Mach' doch einfach mal eine Gegenüberstellung aller notwendigen
Komponenten.
Wenn ich davon ausgehe, dass Du einen nicht invertierenden OP dahinter
setzt, brauchst Du auf keinen Fall einen Schalter mit 0,X Ohm
Durchlasswiderstand. Wichtig ist nur, dass die Schalter halbwegs gut
"öffnen".
Grundsätzlich: wäre es nicht sinnvoller, wenn Du jedem Shunt seinen
eigenen OP spendierst und erst dahinter umschaltest? Dann wird der
Umschalter fast völlig unkritisch.
Hallo Amateur,
das habe ich bereits getan.
Jeder Kanal hat seinen eigenen INA138, danach gehts auf einen analogen
8:1 Demultiplexer Richtung AD Wandler.
Das bereits verstärkte Signal hat weniger Abweichung als 0 - 100mV
zuvor.
Wichtig ist hier, Typen die wirklich verfügbar sind und nicht einer
Abnehmerbranche unterliegen.
Dirk
Texas Instruments ist so groß, dass sie es sich nicht leisten können,
einen Verstärker einfach so einzustellen.
Da wird üblicherweise lange vorher angekündigt, dass demnächst die
Produktion eingestellt wird.
Das gibt Dir die Möglichkeit zu einer Neuentwicklung oder zu einem
Hamsterkauf.
Wichtig ist nur: Du musst die Ohren aufhalten.
Einen Zettel mit: "I moag nimma" gez. Herr Texas Instruments - wirst Du
mit Sicherheit nicht auf Deinem Schreibtisch finden.
Der CD4051 mit einem Leckstrom von ca. ±100pA und einem
Durchlasswiderstand in der Größenordnung von 125Ω ist auch heute, für
viele Anwendungen genug.
So auch für die Obige.
454h354h schrieb:> Nebenbei ist der HighSide auch noch gegen alle möglichen Fehlerfälle> gesichert.
Diese High-Side-Schalter haben aber alle einen großen Nachteil: Die
begrenzte Schaltfrequenz.
Die 1kHz da oben beziehen sich zwar vermutlich auf die Abtastfrequenz
der Messung, eine Schaltfrequenz ist nicht angegeben. Aber PWM zum
Beispiel ist mit den Dingern nicht sinnvoll machbar. Zumindest hab ich
keinen gefunden.
Timm Thaler schrieb:> Diese High-Side-Schalter haben aber alle einen großen Nachteil: Die> begrenzte Schaltfrequenz.>> Die 1kHz da oben beziehen sich zwar vermutlich auf die Abtastfrequenz> der Messung, eine Schaltfrequenz ist nicht angegeben. Aber PWM zum> Beispiel ist mit den Dingern nicht sinnvoll machbar. Zumindest hab ich> keinen gefunden.
Richtig. Die maximale 1kHz Messfrequenz hat nichts mit dem Schalten der
Lasten zu tun.
PWM war ebenfalls nicht gewünscht, aber bis mehrere 100Hz auch machbar.
Der Thread-Starter möchte sowieso den diskreten und steinigen Weg gehen
:-)
Hallo 454h354h,
mit diskret und steinig hat das nichts zu tun.
Außerdem ist der bequeme Weg nicht immer der Beste.
Habe auch bei Digikey, Mouser, Farnell etc. nachgesehen und die Typen,
welche hier geeignet wären, waren entweder nicht verfügbar oder zu
geringen Stückzahlen, bzw. von der geforderten Leistung total
überdimensioniert.
Dadurch wäre die Baugröße und auch der Preis vollkommen überzogen.
Ich habe jetzt einen guten Kompromiss gefunden und schon in Form
gebracht.
Als MCU in dieser Schaltung könnte ich auch einen Qualcomm Snapdragon
einsetzen, nur existiert dieser ein 2 Jahren warscheinlich nicht mehr.
Schönen Abend
Dirk
454h354h schrieb:> PWM war ebenfalls nicht gewünscht, aber bis mehrere 100Hz auch machbar.
Nein, wäre sie nicht. Genau das Problem hatte ich vor kurzen, und musste
das auch diskret machen, weil die Schalter vielleicht mit 100Hz gerade
noch klarkommen, aber keine 256 Schritte einer PWM mit 100Hz wiedergeben
können. Müssen sie für Automotive wahrscheinlich auch nicht, da reicht
Ein/Aus oder vielleicht mal eine PWM von 1:10 für Bremslicht/Rücklicht.
Die Verfügbarkeit der Teile ist ein nicht zu unterschätzender Faktor.
Bei Automotive ja anscheindend egal, dann gibt das Teil halt nicht mehr
und es muss ein mehrere hundert Eur teurer Austausch adaptiert werden.
Aber für ernsthafte Industrieanwendungen sollten Teile schon ein paar
Jahre zuverlässig zu bekommen sein. Und dann ist der Ersatz eines
Mosfets durch einen anderen Typ mit passenden Footprint sicher einfacher
als der eines Spezial-ICs, wo jeder Hersteller andere Footprints hat.
"Außerdem ist der bequeme Weg nicht immer der Beste.
Habe auch bei Digikey, Mouser, Farnell* etc. nachgesehen und die Typen,
welche hier geeignet wären, waren entweder nicht verfügbar oder zu
geringen Stückzahlen, bzw. von der geforderten Leistung total
überdimensioniert.
Dadurch wäre die Baugröße und auch der Preis vollkommen überzogen."
Rechne mir doch mal bitte Deinen Vorschlag bezüglich RDS,ON durch
bei gewünschten 3A.
"Nein, wäre sie nicht. Genau das Problem hatte ich vor kurzen, und
musste
das auch diskret machen, weil die Schalter vielleicht mit 100Hz gerade
noch klarkommen, ..."
Ja, schon komisch, dass die schon jahrelang mit 200Hz bei uns in Serie
laufen. Und das waren die älteren 5er-Serien von ST.
454h354h schrieb:> Ja, schon komisch, dass die schon jahrelang mit 200Hz bei uns in Serie> laufen. Und das waren die älteren 5er-Serien von ST.
bist Du in der Automobilbranche tätig ?
Kannst Du mir einen Link bei den angesprochenen Distris schicken,
welcher die
von mir benötigten Typen mit den entsprechenden Leistungmerkmalen am
Lager hat?
- min, 3A Schaltleistung
- Analog Sens Ausgang mit entsprechend verstärktem Ausgangssignal
(für Strom Berechnung)
- entsprechende Baugröße , also kein überdimensionierter Typ
- Preis !
Danke
Dirk
454h354h schrieb:> jahrelang mit 200Hz bei uns in Serie> laufen
Aber nicht mit ner 8 bit Pwm. Die Auflösung schaffen die nicht, dazu
sind die Schaltzeiten zu groß. Ist das so schwer zu verstehen?
Leute, diese Verstärker gibt es wie Sand am Meer, ob nun von
TI
INA138
INA21x
Diodes
ZXCT10xx
Linear
LT610x
LT1999LT1787
Analog Devices
AD821x
AD820x
MAXIM
MAX407x
MAX4069MAX9643MAX9634MAX4372
...
Intersil
IS28005
IS28006
Semtech
SC310
ST
TSC101
TSC102
TSC1021
TSC103
TSC1031
TSC888
usw.
Irgendeiner davon wird sich schon finden lassen.
