Hallo zusammen :)
Entschuldigt den vagen Titel, aber ich weiß nicht wie ich das knapp
beschreiben könnte.
Ich habe hier einen LM358 als Differenzverstärker, mit dessen Hilfe ich
den Strom durch ein 6-Zellen-LiPo-Akkupack messen möchte. Als "Shunt"
dient hierbei der Draht zwischen Zelle 2 und 3.
Versorgungsspannung für dem LM358 soll der Akku selbst sein.
Nun das Problem: Wenn ich als verstärkende Spannung z.B. ein
Labornetzteil anschließe, funktioniert alles wunderbar.
Will ich nun aber die Spannung die am "Shunt" abfällt verstärken, liegt
die Ausgangsspannung am LM358 durchgehend bei ca. 590mV
Anbei eine Zeichnung vom angedachten und erfolglos getesteten Aufbau.
lg, couka
edit: Sry für das doppelte Bild, hatte eigentlich vor die größere Datei
wieder zu löschen, geht aber anscheinend nicht mehr.
Dir ist ein kleiner Kunstfehler unterlaufen:-)
Der Spannungsabfall an R ist ja bei Laststrom negativ. Wenn Dein OPV ein
Doppelpoliges Netzteil hätte, würdest Du den Fehler schon bemerkt haben
weil die Ausgangsspannung relativ zum Bezugspunkt negativ gehen würde.
Wechsle beide Eingänge um und es wird funktionieren.
Diesen Fehler kann man leicht machen.
Mfg,
Gerhard
Danke für den Hinweis, aber leider ist mir der Fehler nur beim abmalen
unterlaufen... Schade ^^
Aber auch wenn es das wäre, sollte der Opamp ja bei I=0 etwa 0V
ausgeben, tut er aber nicht :/
lg, couka
Was passiert wenn beide Eingänge umgepolt werden?
Die Ausgangsspannung ist ja 130000/680(E2-E1), wo E2 der untere Strang
ist und E1 der obere. Es ist wichtig, dass der Verstärker nicht
invertierend arbeitet was nur bei E2>E1 gegeben ist.
Der Positive Eingangspannung muss hier höher sein wie am invertierenden
Eingang, sonst geht der Ausgang negativ (wenn er könnte)
Couka R. schrieb:> Will ich nun aber die Spannung die am "Shunt" abfällt verstärken, liegt> die Ausgangsspannung am LM358 durchgehend bei ca. 590mV
Das ist wahrscheinlich nur der OPV Offset. Bei einer Verstärkung von ca
200 ist das nicht ungewöhnlich.
Ich bastle auch gerne mit dem LM358 und kämpfe mit dessen offset bei
Strommessungen.
Willst du ab kleiner 1mV Spannungsabfall am shunt verstärken, musst du
den positiven Eingang über den offset anheben und den Spannungsabfall am
shunt dazu addieren.
Die angehängte Schaltung ist meine Stromsenke.
Betrachte U2B. Mit R6 + R7 stelle ich ca 5mV am positiven Eingang des
Verstärkers ein was in etwa 0,7V am Ausgang ergibt.
Dieser Wert ist dann der Nullpunkt für die Stromberechnung zB. ADC Wert
254.
Bei 1mV Spannungsabfall am shunt und einer Verstärkung von zb. 200 wären
es dann 0,7V + 200mV = 0,9V.
Da du einen AVR benutzt kannst du ja den Nullpunkt so berechnen dass
Werte unter 254 null sind, alles darüber berechnest du wie gewohnt.
Oh D. schrieb:> Jetzt kloppt doch endlich mal den 358 in die TonneOh D. schrieb:> Ein MCP617 ist auch nicht teuer
reichelt keine treffer....
das zum wegwerfen der 358er.
und genommen wird erst mal was im schrank liegt.
neu kaufen kann ja jeder.
Auch wichtig, bei solchen Differenzverstärkern, ist die Paarung der
Widerstände des Gegenkopplungsnetzwerks. Wenn die nicht stimmt, ist die
Gleichtaktunterdrückung auch schlecht. Also wenn möglich, wenigstens
eine Möglichkeit zur Trimmung vorsehen!
> reichelt keine treffer....
das zum wegwerfen der 358er.
Die Mixcrochip Teile kauft man bei microchipdirect.com . Das lohnt sich
erst ab groesseren Stueckzahlen, zB 50 Stueck.
Der 617 ist auch ein RRO fuer 5V max. ist daher nicht der genaue Ersatz
fuer den 358, dessen Bandbreite hat er auch nicht.
Aber eine Verstaerkung von 200 fuer den 358 bei einer Offsetspannung von
3mV ist eben auch illusorisch.
Oh D. schrieb:> Aber eine Verstaerkung von 200 fuer den 358 bei einer Offsetspannung von> 3mV ist eben auch illusorisch.
Für mich liegt genau hier die Herausforderung da Elektronik mein Hobby
ist.
Als Entwickler für die Industrie kauft man sich natürlich den passenden
OP und bastelt nicht an de Schaltung. Naja, zumindest bis zu einem
gewissen Punkt ;-)
Gerald R. schrieb:> Für mich liegt genau hier die Herausforderung da Elektronik mein Hobby> ist.
Pfuschen als Herausforderung? Da gibt es bessere Möglichkeiten
der Profilierung. :-(
Oh D. schrieb:> Aber eine Verstaerkung von 200 fuer den 358 bei einer Offsetspannung von> 3mV ist eben auch illusorisch.
Unter welchen Bedingungen/Einschränkungen ist eine Verstärkung von 200
mit dem LM358 denn nicht mehr illusorisch? Denn brauchen tu ich ich die
Verstärkung, soviel steht fest ^^
lg, couka
Laut Datenblatt des LM358N "max DC GAIN 100dB".
Verstärkung 200 sind wenn ich richtig recherchiert habe ca.46dB.
100dB sollte dann eine Verstärkung von 100000 sein.
Also sehe ich auf dem Papier kein Problem, auch meine Schaltung die ich
oben gepostet habe liefert recht genaue und plausible Schätzungen von
3-5000mA.
Warum versuchst du es nicht einfach?
Gerald R. schrieb:> Warum versuchst du es nicht einfach?
Ich glaub dir auch ohne es selber nachzubauen, dass deine Schaltung gut
funktioniert, aber sie passt halt nicht auf mein Problem, so weit ich
das sehe :)
Die Spannungsdifferenz die ich messen will, liegt eben nicht zwischen
GND und x mV, sondern zwischen ca. 7,5V und 7,5V + x mV.
Ist nicht so, dass ich noch nie einen funktionierenden
Differenzverstärker aufgebaut hätte, nur dass es diesmal eben nicht
hinhaut wie sonst und ich versteh nicht warum ^^
lg, couka
Das macht keinen Unterschied ob von GND oder nicht.
Du musst nur die Differenz zwischen den Eingängen minimal über die
offset Spannung bringen wenn kein Strom über den Shunt fließt.
Dann addierst du den Spannungsabfall über den Shunt dazu.
Du hast über den Spannungsteiler ca. 38mV am positiven Eingang was auch
die ca.600mV am Ausgang erklärt.
Bei Stromabnahme wird sich der Wert sicher ändern oder nicht?
Wie viel Ampere willst du eigentlich messen?
Oder welchen Spannungsabfall erwartest du an der Leitung?
Dass sich bei fallender Akkuspannung die Werte auf Grund des
Spannungsteilers ändern sollte dir auch klar sein.
>Wie viel Ampere willst du eigentlich messen?
Gemessen werden sollen Ströme bis 100A, Auflösung von 2-3A dürfte
reichen.
>Oder welchen Spannungsabfall erwartest du an der Leitung?
Ich rechne mit einem Spannungsabfall bis zu 25mV, daher die Verstärkung
von 200, um auf 0-5V am AVR zu kommen.
Es können auch höhere Ströme bis zu 300A auftreten, daher ist der AVR
Eingang mit 10kOhm und einer 5,1V Zenerdiode nach GND geschützt. Der
Wert dieser Überströme ist nicht interessant.
>Dass sich bei fallender Akkuspannung die Werte auf Grund des>Spannungsteilers ändern sollte dir auch klar sein.
Ist mir eig nicht klar, nein... Ist der Zweck eines Differenzverstärkers
nicht gerade der, dass der Ausgang nur von der Differenz und nicht der
Höhe der Eingangsspannungen abhängt?
lg, couka
Ich meinte damit den Spannungsteiler zum Anheben des positiven
Verstärkereinganges.
Das trifft auch nur dann zu wenn du keine Referenzspannung hast und den
Aufbau so machst wie ich beschrieben habe.
Aber deine 600mV am Ausgang ändern sich dich auch mit der jetzigen
Schaltung oder?
Gerald R. schrieb:> Ich meinte damit den Spannungsteiler zum Anheben des positiven> Verstärkereinganges.
Achso, gut dann benutze ich zum anheben eben eine geregelte Spannung.
Die muss dann aber bis auf einige 10µV stabil sein, soweit ich das sehe,
oder? Da wird ein 7805 und ein Spannungsteiler wohl nicht reichen.
> Aber deine 600mV am Ausgang ändern sich dich auch mit der jetzigen> Schaltung oder?
Nein, ich hab die Schaltung aber bisher auch nur bis ~5A (also 12,5mV
U_shunt) getestet, da der eigentliche Verbraucher (ein Motor) auf dem
Tisch nicht so einfach belastet werden kann, wie ein Leistungs-R.
Kann also durchaus sein, dass der Spannungsabfall am Shunt in der
Offsetspannung untergegangen ist (?).
lg, couka
Couka R. schrieb:> Kann also durchaus sein, dass der Spannungsabfall am Shunt in der> Offsetspannung untergegangen ist (?).>> lg, couka
Davon gehe ich aus.
Aber 12mV bei 5A? Eher 1,2mV.
Das wären sonst 240mV bei 100A.
Dazu brauchst du den Offset nicht kompensieren.
Zum Testen reicht ein 7805 sicher aus.
Du teilst ja die Spannung bis auf wenige mV runter.
Gerald R. schrieb:> Couka R. schrieb:>>> ...nur bis ~5A (also 12,5mV U_shunt) getestet...>>> Kann also durchaus sein, dass der Spannungsabfall am Shunt in der>> Offsetspannung untergegangen ist (?).>>>> lg, couka>> Davon gehe ich aus.> Aber 12mV bei 5A? Eher 1,2mV.
Hoppala, da ist wohl das Komma verrutscht, hast recht.
> Zum Testen reicht ein 7805 sicher aus.> Du teilst ja die Spannung bis auf wenige mV runter.
Na, dann schau ich mal und meld mich wieder :)
lg, couka
Couka R. schrieb:> Unter welchen Bedingungen/Einschränkungen ist eine Verstärkung von 200> mit dem LM358 denn nicht mehr illusorisch?
Bei Verwendung einer zusätzlichen, negativen Betriebsspannung
und präziser Offsetspannungskompensation. Die Kompensations-
spannung sollte von einer Referenzspannungsquelle abgeleitet
werden. Ausserdem sollte die ganze Schaltung in einem Thermo-
stat betrieben werden, um die temperaturabhängige Offsetspan-
nungsdrift zu verringern. Normale Menschen nehmen allerdings
einfach einen besser geeigneten OPV. :-)
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