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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromstärke messen


Autor: Nico Droste (Gast)
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Hallo,
ich möchte mit meinem atmega16 eine stromstärke im bereich von 0-ca.20A
messen.
dazu habe ich mir folgendes überlegt:
ich messe den spannungsabfall über einem shuntwiderstand (0,01 Ohm)
oder über einer leitung mit definiertem querschnitt und definierter
länge (widerstand ausrechnen). allerdings wird der spannungsabfall bei
20A und 0,01 Ohm nur 0,2V betragen. die kann ich ja mit meinem MC noch
nicht so gut messen. deshalb wollte ich die spannung von bis zu 0,2V
mit einem OP auf maximal 5V verstärken und sie dann messen. so weit so
gut, nur habe ich bisher nur ops gefunden die +5V und -5V brauchen,
habe aber in meiner schaltung als spannungsquelle nur einmal ca. +12V
und dann nach einem spannungsregler +5V und nicht +5V und -5V. meine
frage ist jetzt wie man sowas genau macht. ich hoffe ihr habt mein
problem verstanden. vielleicht gibt es ja auch andere einfache und
billige lösungen??

gruß
nico

Autor: Michael (Gast)
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Autor: Gerhard Gunzelmann (Gast)
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Hallo Nico

dann brauchst Du einen Rail-to-Rail-OP, wie z.B. nen LMC6482


Gerhard

Autor: Michael (Gast)
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+Ub = 12V,
-Ub = -5V dafür gibt es kleine 8-pin IC's mit geringer externer
Beschaltung z.B. MAX 660. Aber bevor du diesen Weg gehst, denke mal an
ein Zangenamperemeter.
Michael

Autor: Olaf (Gast)
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Du brauchst keinen Rail2Rail Opamp. Dir reicht ja ein Monorail-Opamp.
:-)


Ich meine selbst ein LM324 kann das noch, falls ich mich jetzt nicht
vertue. Schau dir mal das Datenblatt davon genau an. Jedenfalls hast du
den sicherlich rumliegen.
Soweit ich mich erinnere kommt der lediglich am Ausgang nicht ueber
3.5V wenn du nur einseitig 5V zur Versorgung nimmst. Entweder legst du
einen ADW so aus, oder bei geringeren Anspruechen reicht es vielleicht
auch wenn du einfach die 12V fuer die Versorgung nimmst.

Ansonsten such mal das Buch "Opamps for everyone" Ich glaube von Ron
Mancini. Das ist ein Buch das du kaufen kannst, oder bei Texas
Instruments als PDF runterladen kannst. Das erklaert die haarklein
alles was du wissen musst, inklusive eine Kochrezepts wo du nur deine
Werte eingeben musst und schwups ist deine Schaltung berechnet. Der
einzige Haken, da es umsonst ist verwenden die natuerlich nur OPs von
TI. Es geht aber natuerlich auch alles mit anderen OPs.

BTW: Es gibt uebrigens fuer viel Geld sogenannte Stromwandler. Die
sehen aus wie ein kleiner Trafo, haben aber in der Mitte ein Loch wo du
nur dein Kabel durchfuehren musst. Und die gehen auch noch mit
Gleichspannung. Koennte vielleicht eine Alternative sein.

Olaf

Autor: Nico Droste (Gast)
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Hat vielleicht jemand mal einen schaltplan mit allen komponenten die man
für solch eine strommessung braucht?
achja stromzangen gehen wohl nicht, da es gleichstrom ist oder vertue
ich mich da??

ciao
nico

Autor: OldBug (Gast)
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Stichwort: Hall-Effekt, guck mal in Wikipedia...
Im Vergleich mit OPV und filterung etc. sind die Stromwandler gar nicht
mal so teuer...

Autor: Michael (Gast)
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http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/1989...

Ich dachte, den Schaltplan findest Du selber. Für Deinen Bedarf kannst
Du ihn noch abmagern.

Autor: Bastian (Gast)
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hier wird ein Stück Leitung als shunt verwendet.

http://www.ganzfix.de/MiniLogger/

Allerdings habe ich noch nicht ganz die verwendete Beschaltung der
Eingänge verstanden

Autor: Stefan Kleinwort (Gast)
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Der mega16 hat doch die Gain*10 und Gain*200 Option. Warum probierst Du
es nicht damit? Dann hast Du keinerlei externe Zusatzhardware.

Stefan

Autor: Nico Droste (Gast)
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@stefan:
das hört sich ja super an gain*10 und gain*200. wie funktioniert denn
das? wie aktiviert man die option? und gibt es dazu nen programm in C?
wenn das mit gain*10 funktioniert muss ich ja nurnoch den
shuntwiderstand so anpassen das der spannungsabfall zwischen 0 und 0,5V
liegt! oder bei dem gain*200 halt zwischen 0 und 0,025V liegt, dann wäre
auch die verlustleistung extrem klein, allerdings die messung vielleicht
ungenau....

ciao
nico

Autor: Stefan Kleinwort (Gast)
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Na wie es funktioniert steht doch im Datenblatt: Du musst den
Multiplexer des ADC auf Differential Input, Gain*10 (oder +200)
stellen. Ansonsten ist die Messung genau identisch zur "normalen".

Die Genauigkeit ist bei der differenziellen Messung (1*, 10*) mit 8 Bit
und bei 200* mit 7 Bit angegeben. Davon wirst Du aber wahrscheinlich nur
die Hälfte nutzen können (7 Bit bei 10* oder 6 Bit bei 200*). Aber das
ist immer noch ganz gut, 150mA Genauigkeit bei 20A Maximal ist für die
meisten Anwendungen sicher ok.

Ich habe es allerdings noch nie selbst ausprobiert, sondern mir "nur"
aus dem Datenblatt angelesen.

Stefan

Autor: Volker Kattoll (Gast)
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@Nico

Hallo Nico,
es gibr von MAX 2 hervorragende IC´s die MAX 471/472.

Mit letzterem kannst du durch externe Beschaltung den möglichen
Messbereich einstellen, ausserdem ist noch ein zusätzlicher Ausgang
vorhanden, über den die Flussrichtung signalisiert wird.

Wenn ich die Datenblätter bis jetzt richtig interpretiert habe, so ist
dieses Bauteil ideal für das Messen von Lade-/Entladeströmen wie sie
z.B. bei den Aufbaubatterien in Wohnmobilen vorkommen.

Für mich wichtig:
- es werden keine zusätzlichen Op´s benötigt
- keine +/- Spannungsversorgung
- keine Abgleich erforderlich
- das Ausgangssignal kann direkt von ATxxxx analog verarbeitet werden.

Gruss
Volker

Autor: Peter Richter (Gast)
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@Michael

finde Deine Schaltung sehr interesant, hätte noch folgende Fragen.

wozu verwendest Du den Zero Offset?, könnte man nicht einfach den
Offset in der Software auf 0 setzten wenn keine Ansteuerung aktiv ist?

was machst Du mit dem Rechteck Signal vom Controller?, wird damit die
ganze Betriebsspannung abgesenkt?

Gruss

Peter

Autor: Buchmann (Gast)
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Wie waers mit nem SenseFET wie zb irc540? gate einfach immer voll
aussteuern, und mit inv. opv den Strom Messen.. kannst dann so
einstellen, das die ausgangsspannung z.B: Im/10 oder gleich Im ist.

Autor: Michael (Gast)
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@Peter:

Mit dem 'zero offset' Signal kann man den Eingang des OP auf (fast) 0
Volt schalten und somit die Drift des OP kompensieren. Der Offset-Wert,
der bei aktiven 'zero offset' gemessen wird, muß dann vom
eigentlichen Messwert abgezogen werden. Somit hat man einen driftfreien
Nullpunkt. Es reicht, diesen Offset beim Einschalten und dann alle paar
Sekunden zu messen, oder aber auch vor jeder Strommessung.
Das könnte man auch weglassen, sollte man aber verwenden, wenn der OP
mit höherer Verstärkung beschaltet wird, da die Eingangsdrift des OP
auch mit verstärkt wird.

Aus dem Rechtecksignal wird mittels einer Ladungspumpe D1, D2, C3, C4
einfach eine negative Versorgungsspannung erzeugt: etwa -4V bei einigen
mA. Man braucht dann keinen speziellen OP; es reicht ein Wald- und
Wiesentyp; es reichen auch 100nF Kondensatoren, wenn die Frequenz höher
gewählt wird; praktischerweise nimmt man dafür einen PWM-Ausgang.

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