Signal 19 Volt anpassen für OpAmp

Wenn es sich um ein AC Signal handelt, kannst du es auch über 
Kondensatoren auskoppeln.

Stefanus F. schrieb:

>> Wie kann ich am besten die 19 Volt Spannung verringern ohne die
>> Differenz zu verlieren.
>
> Wenn die Nachteile der Spannungsteiler wirklich so schrecklich sind
> (warum?),

Naja, wenn Du die 19V auf 3,3V runterteilst, teilst Du die
Differenzspannung mit. Dadurch wird die Messung deutlich
ungenauer, wenn Du nicht gerade mit teuren Präzisionswider-
ständen teilst. Die von anderen vorgeschlagenen Spezial-ICs
sind da wesentlich besser geeignet.
Der TE sollte sich fragen, ob er die Strommessung nicht auch
in der Masseleitung machen kann. Dann kann er seinen R2R-OPV
direkt ansteuern.

Peter schrieb:

> An den INA240 und direkt in einen ADC habe ich auch bereits gedacht. Mit
> einem RMS IC denke ich aber würde das Ergebnis genauer?

Du solltest hier nicht mehr oder weniger gute Lösungen schildern,
sondern Dein Problem beschreiben. Also was willst Du wirklich
messen und wie hoch darf dabei der Fehler sein?

Kann man den Shunt nicht low-side einbauen?

Harald W. schrieb:
> Der TE sollte sich fragen, ob er die Strommessung nicht auch
> in der Masseleitung machen kann. Dann kann er seinen R2R-OPV
> direkt ansteuern.

Hi,
wenn es "nur" zum Erfassen einer Ein-/Ausschaltschwelle ginge, dann 
findet man so etwas schon als Lösung in einer 
Master/Slave-Steckdosenleiste.
Besser wäre ein Stromwandler, vor allem, wenn es um AC geht.
Der braucht vielleicht nur eine Windung.
Schau Dir mal die "neuen" digitalen Stromzähler von innen an.

ciao
gustav

Peter schrieb:
> Lowside ist die Messung zu ungenau.

Inwiefern unterscheidet sich denn der Strom low side von dem auf der 
high side?

Peter schrieb:

> Lowside ist die Messung zu ungenau.

Umgekehrt wird ein Schuh daraus.

Es wird Zeit für ein Schaltbild ;-)

Der Motor bleibt bei >180A stehen? Klingt jetzt irgendwie sehr 
sonderbar.
Versuche doch mal den Aufbau genauer (grafisch) darzustellen, irgendwo 
ist doch da der Wurm drin.

Update: ich hab da grad so ne Ahnung... geht es um einen Modellbau BLDC 
und du willst den Strom messen, den der Controller aufnimmt?
Dann ist es natürlich eine schlechte Idee, dem Controller sein Power-GND 
Potential mit einem Shunt zu verschieben, wenn gleichzeitig noch eine 
GND Verbindung über den Steuereingang besteht...
Low-Side Messung funktioniert natürlich nur an dem Punkt, an dem die 
Halbbrücken mit GND verbunden sind.

Peter schrieb:
> Tatsächlich versuchte ich die Low Side Messung in der GND Rückleitung.
> Jedoch auch in der Power Zuleitung war der Effekt so.

Bitte beschreibe jetzt mal genauer, um was für einen Motor und 
Controller es sich handelt, und wie das ganze angeschlossen und 
angesteuert wird.

Wenn du einen Modellbau-Controller hast, und die Strommessung in der 
Versorgungsleitung (+ oder GND) machst, stört das natürlich auch die 
Steuerelektronik, da ein Shunt stromabhängig die Versorgungsspannung 
ändert.

Die Strommessung muss daher direkt am Motor bzw. dem Leistungstreiber 
stattfinden, und dazu müsstest du den Aufbau des Treibers angucken.
Evtl. ist sogar bereits ein Shunt zur Strommessung an der richtigen 
Stelle (low-site) vorhanden, an dem man ein Signal für den Gesamtstrom 
abgreifen könnte.

Andernfalls bleibt dir wohl nur die Möglichkeit alle 3 Phasen high-side 
direkt am Motor zu messen (mit dem entsprechenden Op-Amp), hast dann 
aber noch die Aufgabe den Gesamtstrom aus den 3 Phasen zu ermitteln.

Peter schrieb:
> und als Treiber den DRV8350 von TI

Dann sind deine MosFETs aber ja extern, und du könntest deinen Shunt 
auch Low-Side einbauen (also zwischen GND und Source des FETs, der an 
einem der GLx Gate-Treiber hängt).
Wenn du dann noch alle 3 Sourche Pins dieser low-side FETs auf den Shunt 
legst (statt direkt an GND), misst du direkt den Gesamtstrom, und hast 
keine Unsymmetrien in der Ansteuerung.
Da du den Strom ja extern messen möchtest ist egal, ob der Treiber 
Sense-Eingänge hat oder nicht.

Peter schrieb:
> Das habe ich bereits probiert, dabei ging der Treiber defekt, aber ich
> probiere es nochmal und schau ob es besser geht.

Naja, einen Shunt richtig in eine 200A Leitung einbauen ist sicher nicht 
einfach, aber den Treiber sollte es dadurch eigentlich nicht zerlegen.

> Nichts desto trotz muss
> ich mit dem INA240 ran und dann mit einem Spannungsteiler in den RMS IC?
> Oder werden die Ströme da „ruhiger“?

Der Vorteil der Low-side Messung ist doch genau, dass dein Sense-Signal 
GND-Bezug hat.
D.h. mit einem 1 Milliohm Shunt misst du genau 0-200 mV an V_sense in 
Bezug auf GND.
1 mR ist allerdings noch recht viel bei 200A. Da verbrät man bereits 
0.2V x 200A = 40W am Shunt.

Was du mit "ruhiger" meinst verstehe ich nicht, der Strom ändert sich 
natürlich ständig, da der Motor ja mit einer PWM angesteuert wird.

Wenn es dir nicht auf einzelne Stromspitzen ankommt, kannst du natürlich 
einfach eine RC-Tiefpass an den Shunt anschließen, der dir die PWM 
rausfiltert, und dann bekommst du direkt eine DC Spannung für den 
Durchschnittsstrom.

Peter schrieb:
> 200mV Spannungfall am Shunt ist mir klar, aber mit 3V3 wird es doch nix,
> da es ja 19 Volt am Motor hat?

Deine Frage verstehe ich nicht.
Wenn am Shunt 200mV abfallen und der Shunt an GND hängt, dann misst du 
am oberen Ende vom Shunt nicht mehr als 200mV.

Je tiefer die Grenzfrequenz deines RC Filters ist, desto weniger Ripple 
hast du auf deinem Messsignal, allerdings wird auch die Verzögerung 
größer.
Sagen wir mal, du setzt den RC bei 1 KHz an, dann dämpfst du die 20 KHz 
auf ca. -22 dB runter (8% Ripple).
Mit einer Grenzfrequenz von 100 Hz hast du noch ca. -45 dB, also 0.6%.
Die Strommessung "hängt" dann aber dem tatsächlichen Strom um 1-10 
Millisekunden hinterher.

Als Filter könnte z.B. ein 15K/100n dienen.

Peter schrieb:
> Ok, ich dachte am Eingang des Shunt liegen noch die 19 Volt an.

Nein. Die Motorwicklung und der Shunt bilden ja einen Spannungsteiler.
Wenn allerdings der Controller oder Treiber defekt ist und den High-Side 
Treiber zu lange eingeschaltet ist, kann die Motorwicklung natürlich in 
Sättingung gehen, und der Strom über die 200A steigen, und dann fällt 
auch am Shunt eine höhere Spannung ab.

Du könntest hinter dem Filter ja zur Sicherheit noch eine Zenerdiode mit 
2.7V oder eine einfache Diode in Richtung 3.3V legen, um deinen ADC in 
einem solchen Fall vor Überspannung zu schützen.

Bei 200A könnte man überlegen eher einen Shunt von 100 Microohm zu 
nehmen, damit du da nur 4W verbrätst (wenn wirklich 200A fließen).

Peter schrieb:
> Klingt gut. Also probiere ich, Low Side mit Shunt, Differenzverstärker,
> RC Tiefpass, Diode, ADC?

Wenn dein ADC nahe dem Shunt angeordnet ist und GND Bezug hat, kannst du 
dir den Differenzverstärker sparen. Und wenn, dann käme der hinter den 
TP.
Macht nur dann Sinn, wenn zwischen Shunt und ADC eine Verschiebung des 
GND Potentials zu erwarten ist, oder wenn du das Messsignal noch 
verstärken willst, um den ADC Bereich besser auszunutzen. Macht aber bei 
hochauflösenden ADC meist kaum Sinn.

Joe F. schrieb:

> Macht nur dann Sinn, wenn zwischen Shunt und ADC eine Verschiebung des
> GND Potentials zu erwarten ist, oder wenn du das Messsignal noch
> verstärken willst, um den ADC Bereich besser auszunutzen. Macht aber bei
> hochauflösenden ADC meist kaum Sinn.

Der TE will das Signal ja als erstes durch einen RMS-Chip schicken.
Die sind auf ein 200mV Signal ausgelegt.

Harald W. schrieb:
> Der TE will das Signal ja als erstes durch einen RMS-Chip schicken.

Könnte man sich aber mit Hilfe eines einfachen TP sparen, denke ich mal.

Man kann auch eine Referenzspannung per Widerstandsteiler kleiner 
machen... ;-)

Peter schrieb:
> Was ich noch nicht verstehe, warum der Strom über 180 Ampere nicht
> messbar ist und der Motor stehen bleibt wenn ich mit einem ADS773 in der
> Zuleitung oder Rückleitung Messe.

Kommt eben drauf an, welche "Zuleitung" du meinst.
Dein TI Treiber möchte natürlich eine saubere und stabile 
Versorgungsspannung haben, was nicht gegeben ist, wenn du in dessen 
Zuleitung einen mit 20 KHz 0-200A belasteten Shunt hast.

Es ist genau umgekehrt.
Die von Stefanus als "Fast richtig" bezeichnete Schaltung ist 
problematisch, da hier die Versorgungsspannung der Steuerung eine 
unsaubere (mit 20 KHz versaute) Versorgungsspannung hat.

Die "Falsche" Position des Shunts ist genau die, die ich gezeichnet 
hatte, und die ist richtig.
Denn hier fällt am Shunt die Spannung ab, die durch den Strom durch 
Motor und Treiber fließt, und der Controller ist sauber versorgt.

Der Einwand, dass die 20-200mV, die am Shunt abfallen die nötige 
Gatespannung theoretisch etwas erhöhen ist richtig, allerdings gehe ich 
mal davon aus, dass die Gatespannung, die die Steuerung liefert, so viel 
höher ist, dass das keine Rolle spielt. Man betreibt einen Motortreiber 
nicht gefährlich nahe am linearen Bereich.

Evtl. verstehe ich die Zeichnung von Stefanus ja auch falsch.
Für mich ist Steuerung=DRV8350 und Treiber die Mosfets.

1

   + o-----+--------------+

2

           |              |

3

           |             Motor

4

           |              |                      Diode

5

Akku    DRV8350 ------ MosFETs                 +-->|-- 3.3V

6

           |              |                    |

7

           |              +---------[15K]---+--+-----+

8

           |              |                 |        |

9

           |             [R] Shunt    100n ===      ADC

10

           |              |                 |        |

11

   - o-----+--------------+-----------------+--------+

Auch wenn dein Hallsensor lt. Datenblatt mit 100uR Innenwiderstand 
auskommt stelle ich es mir schwer vor, eine adequate 200 A 
Versorgungsleitung an dieses Teil anzubringen.
Evtl. hast du hier unwissentlich noch einen weiteren parasitären 
Widerstand/Induktivität in Form der Zuleitung angebracht, der die 
Versorgung des Controllers bei hohen Strömen eben so stark stört, dass 
er nicht mehr korrekt arbeitet.

Wie auch immer. Low-Side Messung an den Treiber-Mosfets ist ein 
bewährtes Prinzip und sollte gut funktionieren.

Peter schrieb:
> Erst aber die 15k dann 100n auf GND?

Jesus-Maria ;-)
Ja, das ist ein Tiefpass, mit den besagten ca. 100 Hz Grenzfrequenz.

>Ok, hab schief geschaut. Anbei nochmal eine Prinzipskizze. Bei 1. und 2.
>bleibt der Motor bei ca. 180 A stehen, ab 160 A ist kein Stromanstieg
>messbar, Drehmoment steigt jedoch.

So macht man das eben auch nicht, Wie gesagt, bekommt der Driver und der 
µC eine gerippelte Spannung als Versorgung aufgebrummt.

3. Funktioniert, ist nur recht
>ungenau.

Die Schaltung macht keinerlei Sinn. Erstens wird Isense für den Driver 
wohl nicht im Mosfet abgegriffen, sondern sicherlich auch an einem 
Shunt. Wo ist der? Oder hast Du da gar kein Isense angeschlossen? Wenn 
so, dann erklärt es damit auch, daß hier der Strom nicht begrenzt ist.
Und auserdem mißt Du den Strom direkt in der Motorleitung, und der 
Sensor muß höhere Frequenzen und Spannungshübe über sich ergehen lassen. 
EMV-technisch erscheint das mir nichr sehr sauber für den Sensor und 
Nachfolgeschaltung, was das Meßergebnis beeinflussen könnte.

4. würde ich jetzt neu probieren.
Ja, entspricht ja auch ungefähr den Vorschlägen. Da ist aber kein Isense 
angeschlossen, alse keine Berrenzung durch den Driver.

Hach, stimmt. Das war ja nur beim DRV8353, nicht DRV8350. Dann ist das 
wohl nur die S-Connection, die Du da eingezeichnet hast.

Stefanus F. schrieb:

>    + o-----+-----------+--------------+
>            |           |              |
>            |           |             Motor
>            |           |              |                      Diode
> Akku    Steuerung====DRV8350 ------ MosFETs                +--|>|-- 3.3V
>            |           |              |                    |
>            |           |              +---------[15K]---+--+-----+
>            |           |              |                 |        |
>            |           |             [R] Shunt    100n ===      ADC
>            |           |              |                 |        |
>    - o-----+-----------+--------------+-----------------+--------+
> [/pre]
>
> Ich hoffe, dass diese Skizze jetzt unmissverständlich ist.

Sie sieht aus wie ein Konstantstromtreiber. Ähnliche Schaltungen
nimmt man zum Treiben von LEDs.

Es sieht nur in dieser vereinfachten Darstellung so ähnlich aus.
In Wirklichkeit hat der Motor 3 Phasen, und jede der Phasen hängt 
jeweils an einem high-side und an einem low-side FET, damit man das 
Magnetfeld umpolen kann.

Harald W. schrieb:
> Der TE will das Signal ja als erstes durch einen RMS-Chip schicken.

Haha. Ja. Warum auch immer. Ergibt bei seiner Anwendung "Akkuschrauber", 
"BLDC", "DRV8350" nur überhaupt keinen Sinn.

Der TE ist entweder ein begnadeter (im Sinne von "effektiv", nicht 
"gut") Troll oder vollkommen unterbelichtet. Gemäß Hanlon's Razor nehme 
ich zu seinen Gunsten das letztere an, empfehle aber trotzdem, ihn zu 
ignorieren.