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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Strommessung in Motorleitung mit wechselnder Polarität


Autor: Schorschi (Gast)
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Hallo zusammen,
ich suche nach einer Möglichkeit in einer Motorleitung den Strom zu 
messen.
Der Motor hat einen Anschlußwert von ca. 4A - 8A bei einer Spannung um 
die 13,5 Volt - Überlast sogar bis 12 A. Ein Messung mit einem Shunt 
wäre sicher ein Alternative um dann die abfallende Spannung mit einem 
ADC Eingang eines MCs zu messen und eine Abschaltung herbei zuführen.
Aber, der Motor wird zur Drehrichtungsänderung umgepolt und da bin ich 
dann mit meinem Latein am Ende. Ich habe auch schon ein wenig gegooglt 
und bin bei einer Schaltung ausgekommen die mit einem IRCZ24 (HEX-FET), 
der hat einen Sense Ausgang für die Strommessung, die Messung 
durchführt, allerdings funzt die Schaltung nach dem Umpolen nicht mehr.

Hat einer von Euch eine Idee wie man die Messung ohne riesen Aufwand 
hinbekommen kann ????

Dank Euch für Eure Mühe

Gruß
Schorschi

Autor: Gast (Gast)
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Am einfachsten wäre es, den Strom vor der 'Umpolvorrichtung' zu messen.

Autor: Peter (Gast)
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Willst du bloss erreichen das der Motor abschaltet? Wenn ja gibt es 
dafür Motorschutzschalter.

In (fast)jedem Messgerät wird der STrom über einen Shunt gemessen und 
dabei kann der Strom positiv und negativ sein. Die Atmel haben doch die 
Möglichkeit der Differenzmessungen swischen 2 ADC Pins, damit sollte es 
gehen. Du musst bloss mit der Masse aufpassen damit die Spannung wischen 
GND und den ADC nicht den Zulässigen bereich verlässt.

Autor: Gast (Gast)
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>Du musst bloss mit der Masse aufpassen damit die Spannung wischen
>GND und den ADC nicht den Zulässigen bereich verlässt.

Aber das genau ist doch sein Problem.

Autor: Horst Hahn (horha)
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Hallo,

wie Gast geschrieben hat:
Am einfachsten wäre es, den Strom vor der 'Umpolvorrichtung' zu messen.
Mein Vorschlag hat natürlich mehr Verluste und man muss den IRZ wohl vor 
den anderen einschalten und nach Ihnen ausschalten.

Autor: Schorschi (Gast)
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Hallo Peter,
du meinst ich solle den ADC1 an der einen Seite des Shunt und den ADC2 
an der anderen Seite des Shunt anlegen und aufpassen das beide 
Spannungsabfälle die 5V nicht übersteigen und dann je nach Stromrichtung 
die Differenz zwischen beiden bilden.

verstehe ich dich da so richtig ????

Gruß
Schorschi

Autor: Peter (Gast)
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ja in der Art, aber du musst auch aufpassen das Zwischen ADC1(2) und GND 
die Spannung nicht zu hoch wird. Am Einfachsten ist das zu erreichen in 
dem du den µC mit einer Batterie versorgst.

Autor: Gast (Gast)
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> Am Einfachsten ist das zu erreichen in
>dem du den µC mit einer Batterie versorgst.

Was soll denn das? Da könnte man ja auch ein Multimeter nehmen und den 
Wert mit einer Kamera einlesen.

Autor: Peter (Gast)
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> Was soll denn das? Da könnte man ja auch ein Multimeter nehmen und den
> Wert mit einer Kamera einlesen.
War ja nur ein Beispiel, ein 5V DC-DC Wandler gibt es für ein paar € und 
damit geht es auch.

Autor: Schorschi (Gast)
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Hallo
das mit der Batterie ist wohl auf Dauer keine Lösung.
Spaß bei Seite mit der Kamera.......

Der Motor wird zur Zeit von einem Handschalter/Taster bedient, quasi 
unter Aufsicht. Den Schalter möchte ich automatisieren und die 
Endabschaltung die sonst durch die Verbindung Auge sehen, Finger - 
Taster loslassen erfolgt durch die Strommessung erledigen. Natürlich 
nicht ohne Relais als Taster Ersatz.

Leider habe ich keine da, sonst hätte ich zum Testen zwei von den IRCZ24 
bidirektional verschaltet so das immer einer in die richtige Richtung 
leitet......?????
Was sagt da der erfahrene Elektroniker - könnte das funktionieren ???

Schorschi

Autor: Ich (Gast)
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Ich würd dir ja gerne helfen, aber mit dem letzten Beitrag bin ich 
grammatikalisch überfordert...

Autor: Peter (Gast)
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Wenn du eh den Schalter ersetzen willst, dann bist du ja schon an dem 
Punkt wo der Strom nur ein eine Richtung fliest. Mache einfach die 
Umpolung hinter die Messung und gut ist.

Autor: Uah-Li (Gast)
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Du kannst einen normalen Shunt-Widerstand nehmen, dimensionierst ihn so, 
dass bei vollem Strom nicht mehr als +-2,5V anliegen. Dann addierst du 
zur Spannung 2,5V (mit Operationsverstärker). Jetzt hast du eine 
Spannung von 0-5V. Beim Einlesen mit dem ADC entspricht dann 0.5*Vref 
einem Strom von 0 A.

Autor: Anon Ymous (avion23)
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Geht's euch gut?
Viele AVRs haben einen differentiellen ADC. Da ist auch gleich eine 
Verstärkung mit drin. Faktor 20 / 200. Das machst du vor der H-Brücke. 
Kostenpunkt: Zwei Portpins und ein Stück Leiterbahn als shunt.


Gesehen habe ich auch schon:
- Getriggerte ADC Wandlung über einen FET. R_DS_on ist Shunt. Kommt 
natürlich auf die Frequenz an.

- Spannung über mosfet über kleinsignalfet auskoppeln. Also auch R_DS_on 
als shunt. Diese Spannung dann dem Analog Comperator zuführen. Für 
Notabschaltungen mit Sicherheit sinnvoll.


Temperaturabhängigkeit von FET und Kupfer ist IMO hier kein Problem. 
Wenn die beiden wärmer sind, dann ist der Motor auch schon wärmer und 
eine Abschaltung sollte früher erfolgen.

Autor: Peter (Gast)
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@ Anon Ymous
> Geht's euch gut?
ja, denke schon. Aus dem Grund steht weiter oben auch schon der Hinweis 
auf den differentiellen ADC

Autor: Schorschi (Gast)
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Hallo
hab da mal was auf gezeichnet.
ein IRCZ soll je Richtung zugeschaltet werden und dann messen, also 
immer nur eine aktiv sein. So kann ich den Strom in beide Richtungen 
messen, wenn auch mit doppelten Bauteilen

Könnte das so funktionieren

Schorschi

Autor: Schorschi (Gast)
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Hallo,
ist du Schaltung zu gebrauchen ?????

Schorschi

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Nur so die dumme Frage - warum nicht hinter dem Shunt einen 
Differenzverstärker (OP-Schaltung) verbauen?

Autor: Schorschi (Gast)
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Hallo Jonas,
ich weiß nicht wie !!!!!!
Sind die Potenzialunterschiede nicht zugroß, der Shunt würde ja einmal 
auf der Masseseite und einmal auf der Potenzialseite liegen.

Gruß
Schorschi

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Also ich weiß ja nicht wie groß dein Shunt ist - aber der gibt ja immer 
die Differenz aus - die ist vorzeichenlos. Solnage du die Differenz im 
Eingangsbereich des OP lässt dürfte das locker gehen.

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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Es gibt auch DC-Strommesser, die nicht in den Stromkreis eingeschliffen 
werden müssen. Darunter fallen Hall-Sensoren...

Autor: Schorschi (Gast)
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Hallo ich habe nochmal etwas gegoogelt und bin auf die High-side current 
monitoring ICs gekommen z.B. MAXC4081, der kann den Strom in beide 
Richtungen messen. Allerdings ist der nicht aufzutreiben, scheint aber 
eine Möglichkeit zu sein.

Gruß
Schorschi

Autor: Schorschi (Gast)
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natürlich MAX4081

Autor: gast (Gast)
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Sample bei Maxim einen MAX9923TEUB+ Current Sense, ultra precision

Die Differenzmessung direkt über den AVR kannst du vergessen, wenn der 
Spannungsabfall am Shunt nur ein paar mV sind (wer will schon einen 
Shunt im Ohm-Bereich).

Die eingekoppelten Störungen sind zu groß, der Differenz-Verstärker im 
AVR (im unteren mV-Bereich) ist viel zu schlecht. Ich hatte jedenfalls 
kein befriedigendes Ergebnis.

Mit dem MAX9923 kann ich in elektrisch "dreckiger" Umgebung (1:16 
Panzer, 5,4 kg, 2 Fahrmotoren bis 10A, diverse Servos) über 2x20cm 
Leitungen zum Shunt excellent messen: im internen 10-Bit ADC vom 
ATmega2560 klappert nur das unterste Bit :-)

PS: Spule an AVCC nicht vergessen, und hochwertige Stützkondensatoren.

Autor: Fralla (Gast)
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warum nicht einfach ein Stromwandler? Nicht teures nach Hall Prinzip 
oder gar einen der super spezial ICs von Maxim. Einfach einen 1:50 
Transformator. Ist nicht größer als 5x5x5mm. Dazu einen Shunt zb 15E, 
bisschen RC filtern und reset Netzwerk. Und man hat ein wunderbares 
Signal 0-1.8V.

Dann ist high-side auch Messung kein Problem.


MFG

Autor: Fralla (Gast)
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Achja das funktioniert auch in extrem dreckiger Umgebung. zb in einem 
3kW Rectifier wo PFC, paar Flußwandler arbeiten und Ströme um 60A 
herumsausen....

Autor: Schorschi (Gast)
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Hallo
gibt es zum MAX9923 einen brauchbaren Schaltplan ?? und der funktioniert 
quasi vor und hinter dem Motor. ??

Gruß
Schorschi

Autor: gast (Gast)
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MAX9923 Datenblatt Seite 13 oben:

Vdd und /SHDN an +5V vom AVR
OUT an beliebigen ADC vom AVR
Rload ist der Motor
Vsense ist der Shunt, je nach Bedarf wählen

Stromberechung sinngemäß:

// ADC readout in [V]
DOUBLE ADCVoltage (USHORT us)
{
  DOUBLE dVref = 2.56;  // [V]

  return (us * dVref) / 1024;
}

// Current in [A]
DOUBLE ConvertIcc (USHORT us)
{
  DOUBLE dGain = 25.0; // gain of MAX9923T
  DOUBLE dRs   = 0.1;  // [Ohm] Shunt

  return ADCVoltage (us)  dGain  dRs;
}

Autor: gast (Gast)
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oh, was ist das für eine doofe Formatierung?!?

return ADCVoltage (us) _(durch)_ dGain _(durch)_ dRs;

Autor: Schorschi (Gast)
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Hallo,
ich glaube da ist noch ein Problem !!!!! vielleicht verstehe ich das 
auch nur falsch
Kann der Chip das messen ??????

Betriebsart Linkslauf
12V -> Shunt -> Motor Pin1 und von Motor Pin 2 -> Masse
der Shunt sitz dann direkt vor dem Motor.

Betriebsart Rechtslauf
Masse -> Shunt -> Motor Pin1 und von Motor Pin 2 -> 12V

Die Betriebspannung des Gleichstrommotors wird für die Richtungsänderung 
nur gedreht. Der Motor natürlich mit Relais geschaltet.
So liegt der Shunt einmal direkt an der Spannungsquelle und in der 
anderen Richtung direkt an der Masse.

Schorschi

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