Ich habe vor eine Strommessung über einen Shunt zu realisieren. Spannung 12V, Strom irgendwo zw. 10A und 20A. Die Messungen sollten möglichst genau sein. Jetzt hatte ich mir für diesen Zweck einen solchen Metallshunt ausgesucht: http://www.conrad.de/goto.php?artikel=120920 Wenn ich mir jetzt überlege, dass der Shunt gerade mal einen Widerstand von 60mV/50A=1,2mOhm hat, dann komme ich irgendwie zwecks der Anschlüsse ins Grübeln. Wird das Messergebnis nicht irgendwie total durch die Schraubkontakte verfälscht, schließlich hat so eine Verbindung ja auch einen Widerstand? Die abfallende Spannung wollte ich mit einem Instrumentenvestärker verstärken (INA126), aber wie verlöte ich den Shunt am besten mit meiner Schaltung um die Messungenaugkeit möglichst gering zu halten? Oder bin ich mit diesen großen Metallshunts auf den ganz falschen Dampfer für eine ordentliche Messung? Fragen über Fragen ;)
Über die großen Schrauben wird der zu messende Strom geführt, an den kleinen Schraube nimmst du deine Messpannung ab.
Ich habe auch einen Shunt zu Hause. Den kann ich aber wo einlöten. Da ist das leichter. Vielleicht findest du für deine Anwendung noch einen Shunt zum löten und nicht zum schrauben.
@Falk: Danke für den Hinweis, das klingt logisch. Wenn kein (bzw. fast kein) Strom fliest, kann natürlich auch keine (fast keine) Spannung abfallen. @Andres: Größere Shunts (50A etc) habe ich nur in dieser Bauform gefunden. Abschließend noch eine Frage zur Auswerteschaltung. Ich muss das ganze als High-Side-Messung bei 12V realisieren. Ich habe hier den INA126 rumliegen, aber jetzt bin ich mir nicht sicher, ob das mit diesem IC überhaupt geht. Hier mal die Daten die ich diesbezüglich im Datenblatt gefunden habe: ------------------- Safe Input Voltage: ------------------- -Condition: RS = 0 -Min: (V–)–0.5V -Max: (V+)+0.5V -Condition: RS = 1kW -Min: (V–)–10V -Max: (V+)+10V ------------------- Common-Mode Voltage Range ------------------- -Condition: VO = 0V -Min: ±11.25 -Typ: ±11.5 Was ist jetzt der Unterschied zwischen Safe Input Voltage und Common-Mode Voltage Range? Ich hätte jetzt beides so eingeoordnet, als wären es die Beschränkungen für die Eingänge des ICs. Safe Input Voltage würde für meine Zwecke ja reichen, aber Common-Mode-Voltage-Range dürfte wohl knapp werden. Gibt es zudem nicht auch noch ein Kriterium, dass angibt, wie groß der Abstand zwischen den Eingangsspannungen und der Versorgungsspannung mindestens sein muss? Viele Fragen und ich hoffe ich könnt mir nochmals helfen.
@Pakko: - Safe Input Voltage beschreibt die max. zul. Spannung bevor einer der beiden Hauptgrenzwerte des Einganges überschritten werden. Dabei handelt es sich zum Einen um die max. zul. Spannung und zum Anderen um den max. zul. Strom. Der Strom scheint hier max. 10mA zu betragen, bevor die (entweder parasitären oder auch bewußt gewollten) Eingangsschutzdioden im wahrsten Sinne des Wortes durchknallen. Üblicherweise gehen bei vielen analogen und insbesondere bei dig. Schaltungen Dioden vom Eingang zu Vcc und GND (TTL) bzw. zu Vss und Vdd (CMOS), die natürlich so eingebaut sind, daß sie eigentlich immer in Sperrichtungbetrieben werden - außer im Fehlerfall, d.h. bei Überspannungen (pos. als auch neg. 'Natur'). Der ominöse Rs von dem im Datenblatt die Rede ist, kann eigentlich nur ein serieller Widerstand zwischen Spannungsquelle und dem Eingang sein, denn bei 0 Ohm soll der Eingang nur ein halbes Volt mehr 'vertragen', während bei 1 kOhm schon jeweils 10 Volt mehr als die Betriebsspannung drin sein sollen. - Die Common-Mode-Voltage-Range (Gleichtaktspannungsbereich) beschreibt den Eingangsspannungsbereich, bei dem der Instrumentenverstärker noch in der Lage ist die Spannungsdifferenz am Eingang zu verstärken, bevor einer der Eingänge in die Begrenzung gegangen ist. (Zur Info: Es gibt auch OPs, die Rail-to-Rail arbeiten können, d.h. bis fast zur Spannungsversorgung und das sowohl am Eingang als auch am Ausgang.) Schaut man sich das für den INA 126 an, so sieht man, das bei einer Spannungsversorgung von ±15V der Eingang (nur) noch bis Spannungen von typ. ±11.5V ausgesteuert werden kann. Also liegt das Limit hier nicht bei der max. zul. Eingangsspannung sondern bei der nutzbaren Common-Mode-Voltage-Range. Um auf Dein Problem wieder zurückzukommen, mach einfach folgendes: Nimm zwei gleiche Spannungsteiler (aus je zwei Widerständen) und setzte einen davon auf die 'linke' Seite und den anderen auf die 'rechte' Seite vom Strom-Shunt. Die beiden unteren Teilerwiderstände gehen dabei jeweils nach GND. Der INA126 muß nun nur noch zwischen den 'Mittenabgriffen' der Spannungsteiler die Spannungsdifferenz messen, die um den Faktor des Spannungsteilers herabgesetzt ist. Aus den schon geringen 60mV wird zwangsweise noch weniger, aber der INA126 bleibt, je nach Auslegung des Spannungsteilers in seinem Arbeitsbereich.
Wow, danke für die ausführliche und verständliche Antwort. Eine Frage hätte ich dennoch zur Common-Mode-Voltage-Range des INA126. Du schreibst, dass bei einer Versorgungsspannung von 15V nur noch Eingangsspannungen von 11,5V vom INA126 gehandhabt werden können. Im Datenblatt finde ich zwar unter Common-Mode Voltage Range bei Typ. 11,5V (steht für typical?), allerdings sehe ich nirgends, für welche Eingangsspannnung dies gilt. Unter "Conditions" steht lediglich V0=0V, was für mich gar keinen Sinn gibt. Gibt es irgendwo in dem Datenblatt vielleicht ein Diagramm das beschreibt, das die möglichen Eingangsspannungen mit den Versorgungsspannungen gegeünberstellt? Ich habe sowas nicht leider nicht gefunden, aber anscheinend bin ich wirklich zu dumm so ein Datenblatt zu lesen und zu verstehen :( Dein Workaround hört sich interessant an, aber hier stellt sich mir die Frage wie genau das ganze dann noch wird. Da bräuchte ich ja zwei sehr genau gleiche Spannungsteiler um meine Messergebnisse nicht zu versauen, oder? Ich habe jetzt auch den INA138 entdeckt, welcher als High-Side-Current-Monitor beschrieben wird. Dieser müsste sich denke ich für meinen Zweck eignen, wenn ich das richtig sehe. Wär dann wahrscheinlich die bessere Lösung, oder?
@Pakko: * Der Sinn für "VO=0V" wird vermutlich dann verständlich, wenn man begreift wie diese Angabe mit dem Common-Mode-Voltage-Range zusammenhängt. Dafür muss ich jetzt ein bißchen ausholen (Achtung, GRUNDLAGEN-Wissen): - 1. Lehrsatz: Ein OP versucht seinen Ausgang stets so zu steuern/regeln, das die Spannungsdifferenz zwischen dem (+)- und (-)-Eingang gleich Null ist. - 2. Lehrsatz: Ohne einen Rückkopplungswiderstand ergibt sich die Ausgangsspannung zu dem mit der Open-Loop-Gain (die auch noch frequenzabhängig ist) multiplizierten Eingangsspannungsdifferenz. - ... Macht man jetzt einen Kurzschluß zw. dem (+)- und (-)-Eingang, so sollte im Idealfall immer eine Ausgangsspannung von Null Volt zu messen sein - aber eben nur idealerweise. Bei einer symmetrischen Versorgungsspannung (z.B. ±15V) und beide Eingänge auf 0V-Potential gezogen, ist in der Tat die Ausgangsspannung (fast) immer Null Volt. Aber wehe man verschiebt das gemeinsame Eingangsspannungspotential. In der Realität gibt die CMRR (Common-Mode-Rejection-Ratio) an, wie gut der OP das wirklich kann. Beim von Dir angegebenen INA138 beträgt der Wert typ. 120dB (da 20dB einem Faktor von ~10 entsprechen, sind 120dB somit ein Faktor von einer Mio.). D.h., würde man die kurzgeschlossenen Eingänge gemeinsam auf ein Potential von +10V anheben, so würde am Ausgang eine Spannung von +10V/1.000.000 = +10µV 'auftauchen'. Wahrscheinlich liegt das unter dem was Deine Messschaltung zu ermittln vermag, aber es gibt OPs die hier wesentlich schlechter abschneiden und dann gilt es solche Werte zu beachten. * Generell sollte nie einer der Eingänge mit einer höheren als der Versorgungsspannung beaufschlagt werden - es sei denn, es wird explizit im Datenblatt darauf hingewiesen, das dies unbedenklich sei. Wie gesagt, es gibt häufig (interne) Schutzdioden am Eingang, die eine Überspannung versuchen über die Betriebsspannung abzuleiten. Sollte dabei dann noch ein gewisser Strom überschritten werden, so ist der Eingang danach i.d.R. zerstört und damit unbrauchbar geworden. * Ja, hier sind relativ genaue Widerstände von Nöten. Allerdings ist nicht wirklich der absolute Wert wichtig sondern nur das beide Spannungsteiler synchron sind, also zueinander das exakt gleiche Teilerverhältnis aufweisen. Die entsprechenden Widerstände kann man durch Messen mit einem Ohmmeter durchaus selektieren. Und für z.B. einen 12-Bit-ADC habe ich damit eine ausreichende Genauigkeit erreicht. In Vbdg. mit einem µC lassen sich dann sogar noch die Ungleichheiten ausmerzen - per Software, versteht sich. * Das der INA138 vermutlich besser sein wird, wage ich nicht zu bezweifeln, aber ob er vom Preis und der Beschaffbarkeit (Reichelt hat ihn z.B. nicht im Programm) noch akzeptabel ist sei jedem selbst überlassen. Hier muß jeder Entwickler sein eigenes Süppchen kochen und genau wissen, was er für welchen Preis, Aufwand, usw. benötigt.
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