Energieverbrauch messen 12V

Kaktusbombe Gast 28.05.2016 13:14 #4593743

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Hallo Forum,

ich möchte für unsere 12V-Anwendungen einen "Stromzähler" bauen und bin 
auf der Suche nach einer geeigneten Mess-Schaltung hier im Forum fündig 
geworden und habe sie auf meine Bedürfnisse angepasst (siehe Anhang). 
Der Ausgang der Schaltung wird anschließend mit einem Analogeingang 
eines Atmega ausgelesen.

Könntet ihr bitte mal drüberschauen, ob die Schaltung auch außerhalb der 
Simulation so funktionieren kann?
Seht ihr irgendwo Probleme / Verbesserungspotenzial?
Wie würdet ihr den Analogeingang des Mikrocontrollers schützen? Diese 
Schaltung reicht irgendwelche Einschaltstromspitzen (noch) ungefiltert 
weiter.

Zum Hintergrund:
Wir haben bei uns im Außenbereich viele Installationen auf 12V-Basis im 
Einsatz (Licht in der Hütte, Musik, Kühlbox, usw..) und würden gerne 
wissen, wie viel Energie da an einem durchschnittlichen Grillfest dabei 
rumkommt. Der Eigenverbrauch des Gerätes ist erstmal nicht so wichtig, 
da es nur für zeitlich begrenzte Messungen im System hängt.

Die folgenden Daten möchte ich erreichen:
Systemspannung: 12 V
Strombereich: 0-10 A
Messintervall: 100 ms
Offset und Steilheit kann ich ja über Potis anstelle von R4 und R5 
einstellen.

Angehängte Dateien:

Strommessung.png (7,2 KB)

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Cyblord -. (cyblord) 28.05.2016 13:28 #4593761

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Blöde Frage, aber warum nimmst du da nicht einen INA? INA226 oder 
INA219. Die sind sehr genau, haben ein digitales Interface und rechnen 
sogar noch die Leistung selber aus wenn man den verwendeten Shunt 
einprogrammiert.
Und beim Thema Schutz haben die auch Vorteile. Vertragen recht hohe 
Spannungen (36 V), und je nach Typ auch Negative.

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Matthias S. (mschoeldgen) (Firma: matzetronics) 28.05.2016 13:56 #4593793

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Weder der LM358 noch der LT1006 gehen in dieser Anwendung, denn beide 
sind keine Rail-to-Rail Opamps, die an den Eingängen bis zu Vcc 
vertragen und verarbeiten können.
Ein ICL7611/7621 oder AD822 kann so etwas, die kosten aber mehr. Der 
AD8211 ist auch ein Opamp für genau diese Anwendung (Current Shunt 
Amplifier).

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Kaktusbombe Gast 28.05.2016 13:57 #4593795

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Ja, ich hätts extra hinschreiben sollen: ich würde hier gerne auf 
fertige Mess-IC's verzichten.
Ich hatte in der Firma auch schon mit INAxyz und MAX9920 zu tun. Die hab 
ich aber nicht bei mir griffbereit und extra deswegen bestellen würd ich 
auch ungern.
Trotzdem Danke für den Hinweis.

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Cyblord -. (cyblord) 28.05.2016 14:02 #4593800

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Kaktusbombe schrieb:
> Ja, ich hätts extra hinschreiben sollen: ich würde hier gerne auf
> fertige Mess-IC's verzichten.
Ja richitg. Eigene Murks-Schaltungen mit völlig ungeeigneten 
Bauelementen sind natürlich viel besser.

> Ich hatte in der Firma auch schon mit INAxyz und MAX9920 zu tun. Die hab
> ich aber nicht bei mir griffbereit und extra deswegen bestellen würd ich
> auch ungern.
Es scheint anscheinend echt Mode zu sein, dass man jetzt sofort 
irgendwas aus exakt den Teilen bauen muss, die man zufällig irgendwo 
rumfliegen hat. Bestellen von passenden Bauteilen die dann am Ende sogar 
funktionieren, das geht gar nicht.

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Michael B. (laberkopp) 28.05.2016 14:04 #4593801

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Kaktusbombe schrieb:
> Könntet ihr bitte mal drüberschauen, ob die Schaltung auch außerhalb der
> Simulation so funktionieren kann?

Ungünstig. Kleinste Abweichungen der Widerstandwerte führen zu massiven 
Messwertänderungen. (Warum R2/R5 andere Werte haben als R6/R7 ist 
sowieso schleierhaft).

Nimm einem OpAmp, der direkt Spannung an + messen kann. Also kein LM358. 
Für Messzwecke sowieso niemals einen LM358.

Der Fehler an R4 liegt sowieso bei ca. 1% wegen des Basisstroms des 
BC547. Besser ist dort ein kleiner MOSFET.

Matthias S. schrieb:
> Weder der LM358 noch der LT1006 gehen in dieser Anwendung, denn beide
> sind keine Rail-to-Rail Opamps, die an den Eingängen bis zu Vcc
> vertragen und verarbeiten können.

Daher hat er ja Spannungsteiler eingebaut. Die allerdings zu massivebn 
Fehlern führen.

ZXCT1009

      --+---SHUNT----+--
        +---------+  |
       S|    /-|--+  |
 BS250  I|--<  |     |
  o.ä.  |    \+|-----+
        +--------------- Spannungsabfall am SHUNT * 20
       GND

Der OpAmp muß dabei aber an der positiven Versorgungsspannung messen 
können, das können JFET OpAmps wie LF356, TL071. Aber die Spannung am 
SHUNT muss immer deutlich über (10V) liegen damit die Schaltung 
funktionieren kann.

Fertig und präzise gibt es das in LT1787 und LTC6101 uva.

Ein ZXCT1030 enthält nach dem high side Stromsensor gar noch einen 
Komparator zur Erkennung von Überstrom.

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Hartfeld Gast 28.05.2016 14:08 #4593805

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Hinweis: Für Faule immer die ASC-Datei anhängen.

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