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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Große und kleine Ströme messen


Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Hallo,
ich plane mal wieder etwas größeres und muss dafür wissen wie viel Saft 
noch in einem Blei Akku ist.
Früher habe ich das bei einem NiCd (oder NiMh) Akku mit der Spannung 
gemessen, Problem war dass der Atmega immer meinte, dass der Akku leer 
ist wenn ich grade mal ein paar Ampere gezogen habe, weil die Spannung 
halt abgefallen ist.
Jetzt wollte ich das ganze über den verbrauchen Strom machen, also Strom 
über die Zeit integrieren und ich weiß wie viel ich verbraucht habe und 
wie viel noch drin sein sollte.
Nun habe ich verschiedene Arten von Verbrauchern. 4 Motoren, die je bis 
4A ziehen, ein PC der bis 2A zieht und nene paar Kleinteile (ATMega, 
Servos, ...)
Wie kann ich die Messung für den Strom nun unter einen Hut bringen? 
Denke mal ich muss das mit so einem Shunt machen? Was für einen Wert 
sollte der haben und sollte ich mehrere nehmen um die Kleinteile mit 
einem größerem Widerstand extra zu messen?

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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> Denke mal ich muss das mit so einem Shunt machen?
Shunt oder Stromsensor z.B. von Allegro, LEM, etc

> Was für einen Wert sollte der haben
So groß wie nötig, so klein wie möglich.
Größer -> Genauer   Kleiner -> weniger Verlust
18A * 0,01ohm = 0,18V  (3,5Watt Verlust)
Da langt wohl ein Stück Draht bei 10mOhm

> und sollte ich mehrere nehmen um die Kleinteile mit
> einem größerem Widerstand extra zu messen?
Nur wenn die Motoren kurzzeitig laufen und der Rest dagegen immer an 
ist.
Wenn der Rest aber konstant Strom braucht, musst du ja gar nicht messen, 
sondern kannst den Wert einfach im Controller addieren.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Alexander Schmidt wrote:
> Da langt wohl ein Stück Draht bei 10mOhm
Öhhh und wie soll ich das dann messen? Bzw woher weiß ich, dass es 
10mOhm hat? Einfach einbauen und dann nen konstanten Strom durchschicken 
und mit dem ATMega den Spannungsabfall messen?
>
> Nur wenn die Motoren kurzzeitig laufen und der Rest dagegen immer an
> ist.
> Wenn der Rest aber konstant Strom braucht, musst du ja gar nicht messen,
> sondern kannst den Wert einfach im Controller addieren.
Nene, die Motoren laufen nur manchmal, also nicht immer.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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>> Da langt wohl ein Stück Draht bei 10mOhm
> Öhhh und wie soll ich das dann messen? Bzw woher weiß ich, dass es
> 10mOhm hat? Einfach einbauen und dann nen konstanten Strom durchschicken
Genau so.
Mit einem Labornetzgerät genau 10A durchschicken, und dann mit dem 
eingebauten AtMega die Spannung messen.
Dann haste nen Referenzwert.

>> Wenn der Rest aber konstant Strom braucht, musst du ja gar nicht messen,
>> sondern kannst den Wert einfach im Controller addieren.
> Nene, die Motoren laufen nur manchmal, also nicht immer.

Dann ist die Frage ob man den Rest vernachlässigen kann oder nicht.
Beispiel: Motoren 2h pro Tag an: 16A  * 2h  =32Ah
          Rest   24h pro Tag an: 50mA * 24h =1,2Ah  -> Vernachlässigbar

Sag doch mal konkret was es werden soll, das macht die Sache leichter.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Jo es soll ein Roboter werden, der etwas größere Strecken zurücklegen 
kann. Er soll vom PC aus ferngesteuert werden können, mittels UMTS.
Im Bot ist ein PC (Subnotebook), eine (oder zwei) Webcam(s), ein 
verdammt großer Akku (wird wohl auf ne Autobaterie hinauslaufen), 4 
Antriebsmotoren (jedes Rad einzeln betrieben und ohne Lenkung) und halt 
ein paar ATMega die das ganze Hardware nahe Zeug machen.
Ich denke mal den Laptop kann man nicht so ohne weiteres 
vernachlässigen, der wird auch so 1-2A ziehen.
Die ganzen Atmega aber wohl schon, schön wäre es dennoch wenn ich den 
Verbrauch wissen würde.
Hatte mir jetzt gedacht, dass ich einen ATMega für die Strommessung 
benutze, der dann mehrere Shunts drin hat. Einen für die Motoren (oder 
jeden einzeln), einen für den PC und einen für den Rest. Evtl kommt noch 
einer für die Scheinwefer dazu, die ziehen auch nochmal 2A oder so.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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> Jo es soll ein Roboter werden, der etwas größere Strecken zurücklegen
> kann. Er soll vom PC aus ferngesteuert werden können, mittels UMTS.

Interessant, hab auch mal einen gebaut, allerdings zwei Nummern kleiner.
Der wird ja ein hübsches Sümmchen kosten, langen da 1,5k€

> wird wohl auf ne Autobaterie hinauslaufen
Achtung, normale Autobatterien kann man nur bis zur Hälfte entladen.

> Die ganzen Atmega aber wohl schon, schön wäre es dennoch wenn ich den
> Verbrauch wissen würde.
Dann spendier denen nen extra Shunt.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Wie kann man die nur bis zu Hälfte entladen bzw was passiert danach?
Also wenn ne Baterie nun 72Ah hat kann ich nur 36Ah rausziehen???

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Ja, weil Autobatterien nicht zyklusfest sind.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Haben die auch Memory-Effekt Probleme?

Autor: Dominique Görsch (dgoersch)
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Das wäre genau das Gegenteil von dem, was Alexander sagte.
Eine Autobatterie darf nur halb entladen werden, beim Memory-Effekt 
sinkt die Kapazität, wenn nicht ganz entladen wurde.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Ja meine Frage zielt darauf ab ob ich sie auch nur halb (bzw 3/4) laden 
darf und dann wieder auf 50% entladen?

Autor: Manfred (Gast)
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Zur Messung von Stömen, können auch HAL-Sensoren eingesetzt werden. Die 
versachen in der Stromleitung keinen Spannungsabfall und daher auch 
keine Verlustleistung.

Autor: Jürgen H. (nobody)
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Hey,

wir haben das mal früher in meiner alten Firma gemacht. Allerdings war 
eine "genaue" Messung der Ströme mehr als kompliziert.

Ich denke das deine Roboter mit geregelten Motoren läuft und damit 
bestimmt mit hohen Frequenzen arbeitet! Das wieder um hat Ströme zur 
folge die mehr als bescheiden zu messen sind!

Wir hatten damals eine Abtastung der Ströme in 10µs, und nur mit hohem 
Rechenaufwand bekamen wir dann genaue Messergebnisse zu stande!
Bedenke das am Rande !

Gruß
nobody

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Mhhh guter Einwand... ich werde das mal ausprobieren.
Helfen da evtl ein paar große Kondensatoren, um das wenigstens ein 
bisschen zu glätten?

Autor: Jürgen H. (nobody)
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Hier geht es darum was du denn genau messen willst!
Bei uns war der gesammte Stromverlauf von Wichtigkeit.

Max, min, mittel.......... usw.

Wenn es Dir hier ja "nur" um den abgenommen Strom geht hilft vielleicht 
ein Filter der Dir zumindest die schaltfrequenzen rausbügelt!

Viel Spaß damit!

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Jaja, ich möchte nur wissen wie viel Strom verbraucht wird um zu 
errechnen wie voll der Akku noch ist.
Was für ein Filter würde dir da vorschweben?

Autor: Jürgen H. (nobody)
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Wenn Du den Strom nur integrieren willst, dann einen schönen Tiefpass 
der Dir zumindest die spitzen raus zieht.

RC oder LC je nach dem!

Autor: technikadonis (Gast)
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Wenn du den Spannungsabfall über den Shunt noch mit nem OP-Amp 
verstärken willst, kannst du mit dem auch noch zusätzlich einen aktiven 
TP bauen.

TLC274 wäre da vielleicht ein Kandidat.

mfg Thorsten

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Hört sich viel zu kompliziert an ;)
Ich denk mal drüber nach und informiere mich ein wenig.

Autor: Oliver _. (verleihnix)
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Moin Fabian,

google mal nach "dc-power-meter", da wirste fündig, Auflösung ist aber
50mA/Digit bei 50A Messbereich, mit 5A nur noch 5mA/Digit...
Die Schaltung kann auch ggf. geändert werden. Hallsensonsoren
sind leider nicht immer einfach zu beschaffen, aber eine Überlegung 
wert.

Viel Erfolg ...

mfg
Oliver

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Joa, ist sicher besser, aber lohnt sich der Aufwand?
Ich will ja nur ne Schaltung die den Akku vor der vollständigen (halben) 
Entladung schützt.
Denke das geht auch einfacher, muss ja auch nicht 100% genau sein.

Autor: Oliver _. (verleihnix)
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Dann nimmste der nur den OP-Teil und ein ATtiny, dem Du sagst, bei
welcher Ah-Menge er abschaltet. Ah zu ermitteln ist ja kein Problem, 
dazu ne' Resetfunktion und fertig. (wenn Akku wieder geladen ist).
Mit dem Hall-Sensor kannste dann einfach beide Richtungen messen und
erkennen, ob eben ge- oder entladen wird. Aber solche ICs gibt es evt 
auch schon fertig?

Viel Erfolg ...

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