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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Strommessung, Spannung für den ADC verstärken


Autor: Flo (Gast)
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Hallo lieben Mitleser,

ich habe vor ein Strom von max 2A zu messen und möchte das mit dem ADC 
erledigen. Nun habe ich mich mit der Materie auch auseinander gesetzt, 
die Suchfunktion bezwungen, aber habe ein Paar Fragen und würde mich 
freuen, wenn mich jemand korrigieren könnte, wenn ich in meinen Annahmen 
falsch liege. Die Messung soll mit dem ADC des Mega8 erfolgen.

Ich habe mich für eine Spannungsmessung mittels Shunt (zb 0.1ohm) 
entschieden. Ich würde diesen Shunt in die Masseleitung der Last 
anhängen und möchte die Spannung über dem Shunt mit einem OP verstärken. 
Laut meinen Rechnungen: 0.1Ohm*2A = 0.2V
Bei einer Referenzspannung von 2.56V sollte ich das Signal doch 12.5 mal 
verstärken um auf einen maximalen ADC-Wert von rund 1023 zu kommen bei 
2A  max.Strom??? Oder ist da irgendwo ein Denkfehler?
Ich würde schon gerne bis auf 10mA genau messen wollen, wennn nicht 
sogar bis auf mA, wenn das mit den 10bit irgendwie möglich ist. Zu der 
OP-Schaltung für die Verstärkung der Spannung über dem Shunt, wollte ich 
einen nichtinvertierenden Verstärker nehmen, ist das möglich? Ich habe 
gelesen, dass es auch möglich wäre, einen Differenzverstärker zu nehmen, 
allerdings liegt mein Shunt ja im ground-pfad und ich kann direkt gegen 
Masse messen? Laufe ich gefahr, dass ein Standard-OP, betrieben mit 0/5V 
oder +12V/-12V als nichtinvertierender Verstärker beschaltet, bei meinem 
Signal aussteuert oder wäre das so möglich die Verstärkung so 
einzustellen, dass ich bei maximaler Spannung (~0.2V) über dem Shunt 
auch am ADC die Referenzspannung anliegen habe?

Vielen Dank schon einmal für die "Lesemühe"...

Mit freundlichem Gruss

Florian

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Flo (Gast)

>Laut meinen Rechnungen: 0.1Ohm*2A = 0.2V
>Bei einer Referenzspannung von 2.56V sollte ich das Signal doch 12.5 mal
>verstärken um auf einen maximalen ADC-Wert von rund 1023 zu kommen bei
>2A  max.Strom??? Oder ist da irgendwo ein Denkfehler?

Im PRinzip keiner, aber . . .

>Ich würde schon gerne bis auf 10mA genau messen wollen, wennn nicht
>sogar bis auf mA, wenn das mit den 10bit irgendwie möglich ist.

Genauigkeit und Auflösung.

1mA Auflösen ist leicht, 1mA genau zu messen schon anspruchsvoller. Dazu 
ist die interen 2,56V Referenz zu ungenau in nicht temperaturstabil 
genug.

>einen nichtinvertierenden Verstärker nehmen, ist das möglich? Ich habe

Geht.

>gelesen, dass es auch möglich wäre, einen Differenzverstärker zu nehmen,

Ist besser, wegen möglicher Masseverschiebungen.

>allerdings liegt mein Shunt ja im ground-pfad und ich kann direkt gegen
>Masse messen? Laufe ich gefahr, dass ein Standard-OP, betrieben mit 0/5V
>oder +12V/-12V als nichtinvertierender Verstärker beschaltet, bei meinem
>Signal aussteuert

Du meisnt übersteuert. Nein, sollte nciht passieren.

>oder wäre das so möglich die Verstärkung so
>einzustellen, dass ich bei maximaler Spannung (~0.2V) über dem Shunt
>auch am ADC die Referenzspannung anliegen habe?

???
Du meinst die volle Eingangsspannung, die dann Vref entspricht.
Sicher.

MFG
Falk

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Ich habe mich für eine Spannungsmessung mittels Shunt (zb 0.1ohm)
                        ^^^^^^
Strommessung

Maximal Aufloesung:

2A / 1024 = 1.95mA

>Bei einer Referenzspannung von 2.56V sollte ich das Signal doch 12.5 mal
>verstärken um auf einen maximalen ADC-Wert von rund 1023 zu kommen bei
>2A  max.Strom???

2.56V / 0.2V = 12.8

Wenn dein OP mit 0/5V versorgt wird must du darauf achten das der OP ein 
Rail to Rail OP ist. Sonst kommt du nicht auf 0V am Ausgang. Auch sollte 
der Eingangsbereich des OPs bis zu 0V erlauben.
                  +------+
      |           |      |
      +-----------+ +    |
      |           |      |------
     Rmess      +-+ -    |     |
      |         | |      |     |
      |         | +------+     |
      +------R1-+---------R2---+---+
      |
     GND

Bei der  nichtinvertierenden Verstärkerschaltung must du darauf achten 
das der R1 direkt am Rmess angeschlossen ist sonst machst du einen 
Messfehler.


Gruss Helmi

Autor: Flo (Gast)
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Vielen Dank für die Antworten...

welchen rail2rail könnt ihr empfehlen??? auch bei Rei**elt zu 
erwerben???
LPV321 hatte ich mal gesehen, aber den gibts nicht bei Angelika...

Autor: A. Arndt (Gast)
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Hallo,

da gibt es doch auch kleine ICs bis 3A, ohne viel Spannungsverlust bei 
höheren Strömen, dieser kleine 8-Pinner lässt pro Ampere 0,5mA fliessen, 
also mit 2kOhm 1V (..je 1A) am Ausgang für ADC, nennt sich MAX471 oder 
MAX472.

Gruss
A. Arndt

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