Hallo,
erstmal ein großes Lob: super Forum hier.
Jetzt zu meinem Problem, zu dem ich nicht wirklich eine Lösung gefunden
habe (vllt. stell ich mich doof an?). Ich möchte mit den ADC Eingängen
des ATMega32 geringe Ströme (ca. 10mA) messen, sowohl positive (das wäre
ja einfach), aber auch negative Ströme.
Meine Idee war, die Messung mithilfe eines Shunts und OP Schaltungen zum
Anpassen an die 0-5V für den ADC durchzuführen. Der Strom über den Shunt
sorgt dann für einen negativen oder positiven Spannungsabfall (gegen GND
gemessen), den ich dann mit der OP Verstärkerschaltung (nicht
invertierender Verstärker) verstärken kann. Jetzt ist es aber so, dass
ich für die OPs selber nur eine Versorgungsspannung zur Verfügung stehen
habe, also +5V.
Somit bekomme ich bei negativen Strömen durch den Shunt eine
Ausgangsspannung des OPs von 0V, oder? Denn die negative
Eingangsspannungen kann dieser nicht verarbeiten. Und selbst wenn ich am
Ausgang eine negative Spannung bekomme, kann ich diese ja nicht mit dem
ADC des ATmega verarbeiten. Das ist genau das Problem.
Deswegen habe ich mir überlegt, nach dem Shunt einen Differenzverstärker
zu nutzen, an dessen invertierenden Eingang ich eine konstante
Hilfsspannung, hergestellt über die 5V und einen Spannungsteiler,
anbinde, so dass ich die über dem Shunt gemessene Spannung mit dieser
Hilfsspannung (im Prinzip so eine Art Offset) "überlagere". Dabei ist
die Hilfsspannung natürlich so gewählt, dass sie immer größer als die
Spannung über dem Shunt ist. Dadurch sorge ich immer dafür, dass ich
eine positive Ausgangsspannung habe.
Meine Frage ist jetzt, ob das so funktionieren könnte (Simulation
funktioniert soweit) bzw. ob man das noch verbessern könnte? Bin soweit
für alles offen.
Danke,
mit freundlichen Grüßen
Florian
Hallo Trippo!
Hatte hier in einem anderen Thread
Beitrag "AVR-Schaltung soll eigenen Stromverbrauch messen"
, bis unten durchscrollen, schon mal einen Spannungsinverter mit einem
LM358 empfohlen. Der kann dir die negative Shuntspannung invertieren und
verstärken (2 Widerstände).
Den 2. OPV aus dem LM kannst Du ja dann nichtinvertierend, mit dem
gleichen Verstärkungsfaktor auf einen anderen ADU legen und die
Differenz berechnen.
Summe: Shunt (wird sowieso gebraucht), 4 Widerstände, LM358
Nachteil: brauchst 2 ADU-Eingänge.
mfG Ingo
Ingo schrieb:> Der kann dir die negative Shuntspannung invertieren und> verstärken (2 Widerstände).> Den 2. OPV aus dem LM kannst Du ja dann nichtinvertierend, mit dem> gleichen Verstärkungsfaktor auf einen anderen ADU legen und die> Differenz berechnen.
Schonmal danke für die Tipps.
Das ist mir aber jetzt nicht ganz klar. Gut, ich invertiere zunächst die
Shuntspannung. Aber die Geschichte mit dem zweiten OP. Welche Spannung
sollte dieser dann als Eingang haben?
- Die Shuntspannung wäre ja nicht sinnvoll, dann wäre der Ausgang wieder
negativ und ich kann die nich auf den ADC bringen, oder?
- Die Ausgangsspannung des Invertierers? Nun gut, dann würde ich aber
eine Differenz von 0 bekommen, oder?
Außerdem wenn ich das richtig verstehe, würde dass dann nur
funktionieren, wenn die Shuntspannung negativ wäre oder? Ich will ja
aber beides messen können, negative und positive Shuntspannungen.
Grüße
Florian
Der Ansatz mit dem Differenzverstärker ist genau richtig, wenn Du jetz
die beiden Eingänge vertauschst, d.h. der nichtinvertirende bekommt eine
konstante positive Vorspannung (das ist dann dein Nullpunkt), der
invertiere zun Shunt, negative Ströme erhöhen die Ausgansspannung,
positive verringern sie. Der Offset wird dann hinterm ADU wieder
subtrahiert.
mfG ingo
Wenn Das Signal einmal invertiert zu einem Adu und nichtinvertiert zum
anderen Adu geht, hast Du für plus und minus je ein positives Signal,
Nachteil: mehr Aufwand und brauchst evtl RailToRailOPVs, damit der
inaktive Versärker stabil 0 liefert, mit dem vorgespannten
Differenzverstärker hast Du weniger Aufwand, teilst aber die Auflösung
des ADU in 2 Hälften, und brauchst ne stabile Referenz für die
Vorspannung.
mfG ingo
Ingo schrieb:> Der Ansatz mit dem Differenzverstärker ist genau richtig, wenn Du jetz> die beiden Eingänge vertauschst, d.h. der nichtinvertirende bekommt eine> konstante positive Vorspannung (das ist dann dein Nullpunkt), der> invertiere zun Shunt, negative Ströme erhöhen die Ausgansspannung,> positive verringern sie. Der Offset wird dann hinterm ADU wieder> subtrahiert.> mfG ingo
Oh gott,
du hast natürlich völlig recht. Der Verstärker muss natürlich auf den
negativen Eingang rückgekoppelt werden, bei mir wird ja auf den
positiven Eingang rückgekoppelt. Ich werde die Schaltung mal korrigieren
und online stellen.
Ingo schrieb:> Wenn Das Signal einmal invertiert zu einem Adu und nichtinvertiert zum> anderen Adu geht, hast Du für plus und minus je ein positives Signal,> Nachteil: mehr Aufwand und brauchst evtl RailToRailOPVs, damit der> inaktive Versärker stabil 0 liefert, mit dem vorgespannten> Differenzverstärker hast Du weniger Aufwand, teilst aber die Auflösung> des ADU in 2 Hälften, und brauchst ne stabile Referenz für die> Vorspannung.> mfG ingo>>
Ahh, danke
jetzt ist mir das auch klar geworden. Ja gute Idee, leider mit dem
Nachteil das ein ADC Eingang dann immer "unnötig" belegt ist.
Trotzdem danke.
... schrieb:> sieh mal hier>> http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId...>> such auch nach INA138,INA170,INA193, vielleicht kannst du was damit> anfangen
Okay, ich werde mir das Datenblatt mal angucken, wenn ich etwas mehr
Zeit habe. Scheint mir eine völlig neue Geschichte zu sein für mich.
Danke.
Grüße
Florian
Hallo,
anbei die korrigierte Schaltung, auch diese scheint zu funktionieren.
Habt ihr vielleicht noch ein paar Tipps zur Dimensionierung der
Widerstände oder auch welcher OP am besten wäre? Bin da leider noch
nicht so erfahren.
OP müsste auf jedenfall einer sein mit einem niedrigen Offset,
Single-Supply (5V,GND).
Gibts sonst noch Verbesserungsvorschläge?
Ich werde wohl ersteinmal diesen Ansatz weiterverfolgen.
Grüße
Florian
Mit R39/R40 bestimmst Du als erstes den Verstärkungsfaktor für das
Nutzsignal, in deinem Beispiel reichlich 3-fach. Die beiden
Spannungsteiler R42/43 und R37/38 könntest Du eigentlich zu einem
zusammenfassen, die stellst du so ein, das die Ausgangsspannung ohne
Messstrom in der Mitte der Bereiches liegt, die der ADU (je nach
verwendeter Referenzspannung) verträgt.
Als OPV würde ich heute einen aus der Familie TLC27x, z.B TLC271
vorschlagen.
geringer Stromverbrauch, zulässige Eingangsspannung bis knapp unter
Null, Ausgangsspannung (bei geringer Belastung) bis nahe Null, bzw bis 1
Volt unter die positive Betriebsspannung.
mfG ingo
Ingo schrieb:> Mit R39/R40 bestimmst Du als erstes den Verstärkungsfaktor für das> Nutzsignal, in deinem Beispiel reichlich 3-fach. Die beiden> Spannungsteiler R42/43 und R37/38 könntest Du eigentlich zu einem> zusammenfassen, die stellst du so ein, das die Ausgangsspannung ohne> Messstrom in der Mitte der Bereiches liegt, die der ADU (je nach> verwendeter Referenzspannung) verträgt.> Als OPV würde ich heute einen aus der Familie TLC27x, z.B TLC271> vorschlagen.> geringer Stromverbrauch, zulässige Eingangsspannung bis knapp unter> Null, Ausgangsspannung (bei geringer Belastung) bis nahe Null, bzw bis 1> Volt unter die positive Betriebsspannung.> mfG ingo
Danke, Ingo.
Ich weiß, dass die beiden Spannungsteiler sich zusammenfassen lassen,
allerdings lasse ich das für mein Verständnis so. Ich find es gut, wenn
man einzelne "Komponenenten" erkennt, in dem Fall die Erzeugung der
Referenzspannung und die benötigten Widerstände für den
Differenzverstärker.
Die OPs werd ich mir mal angucken. Die Belastung ist ja sehr gering,
denn der Ausgang des OPs ist der Eingang des ADCs, also hochohmig, ist
richtig oder?
Ein großes Dankeschön.
Grüße Florian
David schrieb:> z.b. ein ina138 (rsepektive 2) wären dafür ausgelegt worden...
Guten Morgen,
ich sagte ja schon: Auch das werd ich mir nochmal angucken und mich dann
abschließend zwischen den Varianten entscheiden.
Danke.
MFG
Florian
