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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Strommessung an einem Solar Lederegler


Autor: Andy (Gast)
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Hallo,

Ich habe folgendes Problem. Ich möchte den Strom messen, der von einem 
Solar Panel in einen 12V Blei Akku geladen wird. Dazu benutze ich die 
Schaltung im Datei Anhang. Sie liefert mir am OP Ausgang den Halben 
Stromwert als Spannung. Wenn ich diese Schaltung an ein Netzgerät hänge 
und hinten eine einstellbare elektronische Last anschliesse, die 
Ausgangsspannung am OP mit dem Poti Abgleiche, dann habe ich am Op 
Ausgang eine recht lineare Spannung proportional zum Laststrom ( 0 - 10 
A ).
Schliesse ich sie hingegen an die Solar Anlage an, dann stimmt wohl die 
Anzeige im unteren Bereich ( < 0,5A ) aber je weiter der Strom zunimmt 
um so weiter läuft sie auseinander. Ich habe so bei 5 A Panelstrom eine 
abweichung von fast 0,5 A gegenüber einem in reihe geschlossenen 
Multimeter.
Kann mir jemand sagen woran es liegt, dass die Anzeige bei dem Netzteil 
Linear ist, an der Solar Anlage jedoch nicht ? Hat es was mit dem 
variierenden Batteriestrom zu tun ?
Hat jemand eine Lösung wie ich das ganze linear hinbekomme ? Die Anzeige 
muss bis ca 10 A Panelstrom gehen.

Bin für jeden Vorschlag dankbar

Andy

Autor: ... ... (docean) Benutzerseite
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brr mach erstmal die Grafik grösser..

da brauch man ja ne Lupe...

Autor: Andy (Gast)
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Hmm.. keine Ahnung warum die jetzt so klein geraten ist.... Vielleicht 
ist diese besser....

Autor: lkmiller (Gast)
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Was erwartest du am Ausgang (JP5 gegen GND) für eine Spannung, wenn du 
0A/5A/10A fliessen lässt?

Autor: Andy (Gast)
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Wie schon geschrieben, dort liegt der halbe Strom als Spnnung an. bei 1A 
sinds 500mV, bei 5A 2,5V usw... das geht auch perfekt mit einer last am 
ausgang, nur  am Solarpanel mit der Batterie läufts nicht mehr Linear.. 
das ist mein ganzes Problem...

Autor: lkmiller (Gast)
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Da muss ein systematischer Fehler vorliegen.

Wenn ich die Schaltung durchrechne, erhalte ich
Ujp5 = 0,6R* I   für R11=0
und
Ujp5 = 0,422R* I für R11=22k

Also irgendwie nie diesen Faktor 10 (bzw. 0,1R * I).
Stimmen die Widerstandswerte R4 = R5 = 20k und R3 = 200k?

Autor: lkmiller (Gast)
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>der halbe Strom als Spnnung an. bei 1A
Also gut, ich bin zu blöd zum Lesen,
da habe ich genau das rausbekommen, was du erwartest ;-)

Auf ein Neues...

Du hast keine Probleme mit Labornetzteil+Lastwiderstand,
aber Probleme mit Panel+Akku?

Dann probier doch mal Labornetzteil+Akku bzw. Solarpanel+Lastwiderstand.
Was kommt da raus?

Autor: Andy (Gast)
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Ja, die Widerstandswerte stimmen. Sind sogar 1%ige widerstände. Da die 
Verstärkung ja ( in diesem Fall ) 1+ R3 / (R4+R5) also 201 / 40 = 5,025 
also nicht genau 5, was ich benötige ( denn die Spannung soll ja der 
halbe Wert des Laststromes sein ) daher das zusätzliche Poti, denn bei 
einem Verstärkungsfaktor von genau 5 brauche ich dann einen 
theoretischen Widerstandswert von 1+R3 / Verstärkungsfaktor = 201 / 5 = 
40,2 K. Mal ausgehend von Bauteiltoleranzen lässt sich der Wert auch 
Messtechnisch sehr gut mit diesen Werten erzielen und mit R11 
einstellen.
Wie schon erwähnt, funktioniert es auch recht linear mit einer 
einstellbaren last an den Ausgängen. Jedoch im Betrieb mit mit dem 
Solarpanel und der 12V Bleibatterie hab ich eine Abweicheung von 250mv 
im 0 - 5 A Bereich, was eine Abweichung bei der Stromanzeige von 0,5 A 
macht und das ist meines erachtens beträchtlich. ( Die halbe Spannung 
deshalb weil ich den Bereich 0- 10 A mit einem ADC eines µC erfassen 
will, also 0-5 V ADC Eingang bei 0 - 10 A Panelstrom. Darum hab ich auch 
eine Abweichung von 0,5 A auf der Anzeige bei 250mV OP Ausgang )

Autor: Marcus W. (blizzi)
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Ist da ein Stepup oder sowas zwischen Solarzelle und Schaltung?
Bzw. sind die 5 Volt sauber?

Ansonsten wie schon vorgeschlagen mal die anderen beiden Möglichkeiten 
probieren.

Autor: Andy (Gast)
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In der + Leitung zwischen Solarpanel und Batterie sitzt lediglich ein 
Laderegler, welcher das ganze aber nicht beeinträchtigt, das phänomen 
habe ich auch wenn ich ihn weg lasse.
Vielmehr habe ich grade den Verdacht dass das Problem der Shunt 
Widerstand verursacht, der sich bei steigendem Stromfluss zunehmend 
erwärmt und somit seinen Widerstand ändert.......         Okay, andere 
idee.....

Wenn ich eine 4mm2 Kupferleitung mit einer länge von rund 22,5 cm nehme, 
habe ich doch bei einem spezifischen Widerstand von kupfer von 0,0178 
einen Widerstand von 0,001 Ohm. ( Korrigiert mich bitte wenn ich mich 
irre ) Jedenfalls etwas dass sich nicht so stark erwärmt wie der 0,1R / 
5 W Shuntwiderstand. Dann müsst ich nur meine Schaltung neu 
Dimensionieren und schauen ob dieses Phänomen immer noch besteht.

Wenn jemand andere Vorschläge hat... gerne willkommen :-)

Autor: Thommi (Gast)
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Hallo !

Schau dir mal bei Maxim die Current-Sense Amplifiers an. Wäre das nichts 
für dich ?

Gruß

Autor: Marcus W. (blizzi)
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Andy wrote:
> In der + Leitung zwischen Solarpanel und Batterie sitzt lediglich ein
> Laderegler, welcher das ganze aber nicht beeinträchtigt, das phänomen
> habe ich auch wenn ich ihn weg lasse.
> Vielmehr habe ich grade den Verdacht dass das Problem der Shunt
> Widerstand verursacht, der sich bei steigendem Stromfluss zunehmend
> erwärmt und somit seinen Widerstand ändert.......         Okay, andere
> idee.....

Ja, nur würde das auch bei Netzbetrieb + Lastwiderstand auffallen.
Falls es damit also doch reproduzierbar ist, dann kühl den Shunt im 
Betrieb mal ab und schau ob sich was ändert. Wenn ja ist der schuldige 
gefunden und du kannst den Shunt gegen einen kleineren ersetzen.

Ich denke aber er ists, denn bei 10A verbrät der Shunt 10 Watt, also das 
doppelte zugelassene.

Autor: lkmiller (Gast)
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>0,1R / 5 W
Falscher Widerstand, du willst doch bis 10A messen?
P = I*I*R = 5*5*0.1   = 2,5W
            10*10*0.1 = 10W

>der sich bei steigendem Stromfluss zunehmend
>erwärmt und somit seinen Widerstand ändert
Datenblatt.
Wenn das ein Mess-Shunt ist, wird sich der Widerstand aber niemals sooo 
stark ändern. Nicht bis zum Abrauchen.

Kupfer ist absolut übel, das taucht nix.
Das ist eher ein Material für ein Thermometer.


Nein, die Frage ist: was ist mit Akku und Panel
anders als mit Labornetzteil und Lastwiderstand?
Wenn es nur der Widerstand wäre:
wieso sollte es dann mit Laborbedingungen gehen?


Der ist auch ganz gut: LT6101 und Co

Autor: Andy (Gast)
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Joup, dass der 5W Widerstand für 10 A zu klein ist weiss ich, er ist 
auch nur Testweise drin um uberhaupt die funktionalität prüfen zu 
können. Ein richtiger Mess Widerstand ist das nicht, ein ganz normaler 
5W Zementwiderstand.
Den LT6101 schau ich mir mal an..

Autor: Andy (Gast)
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Ach so, was bei Akku und Panel anders ist als bei labornetzteil und 
Stromsenke ist eben dieser Shuntwiderstand. Am Labornetzteil habe ich 
eine elektronisch regelbare Last von 0-10A, wobei am Solarteil eben nur 
der 5w Zementwiderstand  und Akku hängt....

Autor: Andy (Gast)
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Okay... der LT6101 setzt aber auch einen genauen funktionierenden 
Shuntwiderstand voraus......

Autor: lkmiller (Gast)
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>Am Labornetzteil habe ich eine elektronisch regelbare Last von 0-10A,
>wobei am Solarteil eben nur der 5w Zementwiderstand und Akku hängt
D.h. genau dieser Widerstand ist im Laborbetrieb nicht drin?
Sondern was stattdessen?

Wir sprechen hier von 10% Messfehler.
Was ist das für ein Widerstand?

Autor: lkmiller (Gast)
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Gleichstrommessung erfolgt i.A. am einfachsten über Shunts.

Ich setze einen Vitrohm  KN352-011 Drahtbügelwiderstand ein.
Den gibts z.B. mit 15mOhm und 1%

Ein bisschen aufgepasst beim Layout, und das Ding rennt.

Autor: Andy (Gast)
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Wie die das im Labornetzteil machen weiss ich nicht genau, auf den 
ersten Blick wird das durch einen Mosfet BUZ71A und einen fetten draht 
geregelt welcher wohl als shunt dient.
Ich habe eben allerdings mal die Variante mit dem 4mm2 Kupferbügel 
ausprobiert, ein wenig geschliffen und siehe da von 0-5 A hab ich nur 
noch ne Abweichung von ca 30 mA also ein absolut vertretbares Ergebnis 
:-) und eine Temperaturquelle weniger. lol
Dann kann ich mich ja an die 100 A Variante machen grins

Vielen dank erst mal an alle. Liebe Grüsse, Andy

Autor: Dummy (Gast)
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Kann mir einer diese Schaltung detailiert erklären? Wäre sehr dankbar 
weil ich die Funktionsweise nachvollziehen möchte. Und welches Bauteil 
stellt der Kasten mit In Out und GND Anschlüssen dar?

Autor: Manni (Gast)
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Auch wenn der Beitrag schon älter ist .....

War gerade auf der Suche nach so einer Schaltung und habe wohl das 
Problem von Andy gefunden.

Er schreibt um 14:09:

... Da die Verstärkung ja ( in diesem Fall ) 1+ R3 / (R4+R5) also 201 / 
40 = 5,025 also nicht genau 5 ...

Seine Formel ist falsch und muß lauten:

                  R3
Verstärkung = 1+ -----
                 R4+R5

und das sind eben 6 und nicht 5,025. Damit erklärt sich auch sein 
"rauslaufen" bei höheren Strömen von seinem "theroteischen" aber 
falschen Wert.

Vielleicht hilts jemandem.

Gruß
Manni

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