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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik High-Side Strommessung


Autor: Dennis (Gast)
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Hallo zusammen,

ich möchte für eine Strommessung einer Gleichspannungseinspeisung (bis 
50A) die angehängte OP-Schaltung verwenden. Als Shunt soll ein Stück der 
Zuleitung dienen, die auf der verwendeten Länge einen Widerstand von ca.
1 mOhm hat. Einen Abgleich möchte ich über den Trimmer im 
Rückkopplungszweig von OP1 vornehmen.

Die Ausgangsspannung soll mit einem Atmega32 gemessen werden.

Die beiden OPs sind Rail-To-Rail-Ops. OP1 hängt an +12V/0V, OP2 an 
+5V/0V.
Den OPA703 habe ich des großen Eingangswiderstands wegen gewählt.

Kann ich die Schaltung vom Prinzip her so verwenden? Was muss ich sonst 
noch beachten?

Viele Grüße,

Dennis

: Verschoben durch Admin
Autor: Reinhard Kern (Gast)
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Hallo,

dein Einstellbereich geht von 0 Ohm (völlig überflüssig) bis 500 kOhm 
(reicht nicht, jedenfalls in der Hälfte der Fälle).

Ich würde eher 470 k + 50 k Poti in Reihe nehmen oder noch weniger 
Poti-Anteil, schliesslich sind ja die Widerstände schon recht genau.

Ausserdem wird die Schaltung nicht mehr funktionieren, wenn die Batterie 
deutlich mehr als 12 V hat.

Gruss Reinhard

Autor: Dennis (Gast)
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Hallo Reinhard,

also meinst Du, dass das Prinzip funktioniert, wenn ich die Widerstände 
im Rückkopplungszweig entsprechend Deiner Angaben ändere? Ich hatte 
Sorge, weil die Verstärkung mit 100 sehr groß ist.

Danke für Deinen Tipp!!

Autor: bensch (Gast)
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> Den OPA703 habe ich des großen Eingangswiderstands wegen gewählt.

Hat denn OP1 so einen hohen Ausgangswiderstand ??????

Allerdings, wie hoch ist denn die Ausgangsspannung von OP1? OP2 hat eine 
Betriebsspannung von 5V?

Autor: Dennis (Gast)
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bensch schrieb:
> Allerdings, wie hoch ist denn die Ausgangsspannung von OP1? OP2 hat eine
> Betriebsspannung von 5V?

Die Ausgangsspannung von OP1 sollte zwischen 0 und 5V liegen.
Op2 hat eine Betriebsspannung von 5V.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Alternativ koennte man etwas wie ein LTC6102 verwenden, oder sich sowas 
bauen.

Autor: bensch (Gast)
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> Die Ausgangsspannung von OP1 sollte zwischen 0 und 5V liegen.

SOLLTE.......

Autor: Dennis (Gast)
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Gleicher Tag schrieb:
> Alternativ koennte man etwas wie ein LTC6102 verwenden, oder sich sowas
> bauen.

Ja, oder einen INA138. Ich kann aber nur DIP-Gehäuse verwenden, weil ich 
mit Streifenrasterplatine arbeite.

Ich muss wissen, ob das Prinzip meiner Schaltung so verwendet werden 
kann.

Autor: Dennis (Gast)
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bensch schrieb:
>> Die Ausgangsspannung von OP1 sollte zwischen 0 und 5V liegen.
>
> SOLLTE.......

1mOhm Widerstand, 50A Strom max ergibt ca. 0,05V. Das mit hundert 
multipliziert sind 5.
Oder missverstehe ich Dich?

Autor: bensch (Gast)
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Und bei 60A zeigt er immer noch 50A an.

Warum nicht einfach die Ausgangspannung von OP1 auf 1/3 teilen und 
direkt in den ADC geben?

Autor: Dennis (Gast)
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bensch schrieb:
> Und bei 60A zeigt er immer noch 50A an.
>
> Warum nicht einfach die Ausgangspannung von OP1 auf 1/3 teilen und
> direkt in den ADC geben?

60A werden nie fließen. Da ist die Sicherung schon lange weg.

Warum soll ich denn die 5V dritteln?

Kann ich einen OP mit einer Verstärkung von 100 betreiben? Theoretisch 
ist das alles immer schön, aber in der Praxis sieht das schon anders 
aus.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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50A gehen und bei 60A ist die sicherung weg ... ? Ich wuerd mal ein 
Datenblatt zu einer Sicherung studieren.
Zur Schaltung ... sie geht so. Das Problem ist die Offsetspannung des 
Verstaerkers, die geht voll ein. Dh wenn's nicht grad ein 741 ist, geht 
das auch.

Autor: Dennis (Gast)
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Gleicher Tag schrieb:
> 50A gehen und bei 60A ist die sicherung weg ... ? Ich wuerd mal ein
> Datenblatt zu einer Sicherung studieren.
> Zur Schaltung ... sie geht so. Das Problem ist die Offsetspannung des
> Verstaerkers, die geht voll ein. Dh wenn's nicht grad ein 741 ist, geht
> das auch.

OK, zur Info: Die Leitung ist über 35A abgesichert ;)

In der Zwischenzeit habe ich die Schaltung aufgebaut und getestet. Bei 
1A steht der Ausgang des ersten OP auf 9V ... ?!

Autor: arno nyhm (Gast)
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Es gibt eine ganze Reihe verschiedener ICs für die Aufgabe der 
High-Side-Strommessung, mit denen bist Du sicherlich stets gut beraten - 
besser, als mit einer nicht voll ausgereiften 
Operationsverstärker-Schaltung.
Dann wären da auch noch galvanisch getrennte, vollintegrierte Sensoren 
(Stichwort: LEM-Stromwandler), welche mit einer einzigen unipolaren 
Versorgungsspannung auskommen, (wie schon erwähnt) völlig 
potentialgetrennt den Strom messen, aber dafür auch etwas mehr kosten.

Schau' Dir bezüglich der High-Side-Strommessung mal das hier an: 
http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/746

Autor: Dennis (Gast)
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arno nyhm schrieb:
> Schau' Dir bezüglich der High-Side-Strommessung mal das hier an:
> http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/746

Hi,

danke für den Tip. Das IC kenne ich noch nicht. Aber ich habe oben schon 
erwähnt, dass ich im Moment auf DIP-Gehäuse angewiesen bin, da ich mit 
einer Streifenrasterplatine arbeite.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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>In der Zwischenzeit habe ich die Schaltung aufgebaut und getestet. Bei
1A steht der Ausgang des ersten OP auf 9V ... ?!

Und der Ausgang sollte sein ? Was misst du denn an den diversen punkten 
wie +eingang, -eingang, ..

Autor: Dennis (Gast)
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+ : 9,61V
- : 9,62V

Ausgang: 8,85V

Betriebsspannung ist 9,1V

Der OP ist voll ausgesteuert, oder?!

Autor: Dennis (Gast)
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Da stimmt was nicht... wenn die Betriebssapnnuing 9,1V ist, kjann da 
nicht 9,6 an den Eingängen sein

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Bitte an einem Ort das 0V definieren und dann alles von dort aus messen. 
Am Besten an der Quelle den minus als 0V definieren.

Autor: HildeK (Gast)
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Dennis schrieb:
> Kann ich einen OP mit einer Verstärkung von 100 betreiben? Theoretisch
> ist das alles immer schön, aber in der Praxis sieht das schon anders
> aus.

Ja - bis zu einer gewissen Frequenz schon.
Diese Frequenz berechnet sich zu fg = GBW/v.
GBW (Verstärkungs-Bandbreite-Produkt oder auch Unity Gain Frequency) 
steht im Datenblatt, v sind deine 100.
Bei dieser Frequenz ist die Verstärkung dann bereits um 3dB gefallen.

Autor: Manfred von Antenne (dipol)
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Vertausche mal von OP1 die Eingänge!
Du hast da ne Mitkopplung drin.

Autor: Markus (Gast)
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... Vertausche mal von OP1 die Eingänge! ...

Kannst man zwar machen, nutzt aber nichts, da die Schaltung einfach 
Schrott ist.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Nein, die Schaltung ist schon ok. Nur sollte sie auch mit der 
Speisespannung gespiesen werden und nicht mit weniger. Wenn an einem 
Eingang mehr wie die Speisespannung anliegt, ist sowieso keine 
vernuenftige Funktion mehr moeglich. Mit einem Steckbrett kann man auch 
eine unguenstige Leiterfuehrung waehlen und dann die Spannungsabfaelle 
am falschen Ort haben.

Autor: Markus (Gast)
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... dann die Spannungsabfaelle am falschen Ort ...

Hier sind nicht nur die Spannungsabfälle am falschen Ort.

Autor: Manfred von Antenne (dipol)
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Markus schrieb:
> Kannst man zwar machen, nutzt aber nichts, da die Schaltung einfach
> Schrott ist.

Markus schrieb:
> Hier sind nicht nur die Spannungsabfälle am falschen Ort.

Mit deiner Destruktiven Art möchte ich dich nicht in meinem Labor 
beschäftigen wollen.
Du bist der Untergang eines jeden Teamgeistes!

Autor: Gerd M. (gerd_m)
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Hi Dennis,

beim OP2 ist die Eingangsspannung höher als die Versorgungsspannung.
In diesem Zusgand ist der Eingang alles andere als hochohmig, der 
Eingang zieht vom OP1 merklich Strom und das Verhalten von OP1 ist so 
auch nicht mehr eindeutig.
Beachte hierzu Figure3 im Datenblatt(TI) vom OPA703.

Warum ist die Betriebsspannung vom OP1 500mV geringer als an den 
Eingängen ansteht? Dünne Leitung verwendet zu Bat1 oder extra 
Versorgung?

Werden die +5V Versorgung ebenfalls aus der Bat1 abgeleitet?

Gruß Gerd

Autor: Sascha W. (arno_nyhm)
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Dennis, versteif' Dich doch nicht auf DIP-Gehäuse, nur weil die eine 
2.54mm-Lochraster/Streifenraster-Platine nutzt - es gibt doch überall 
Adapter von div. SMD-Gehäuse auf's 2.54mm-Raster, z.B. von Reichelt:

RE 931EP - SSOP auf DIP
RE 932EP - SO auf DIP
RE 933EP - TSSOP auf DIP
RE 901EP - SOT23/SOT232/SOT223

Die Stiftleistenanordung ist zwar oft (jeweils) zweireihig, doch bei 
Lochrasterplatinen ist das ja gar kein Problem und auch Streifenraster 
bieten die Möglichkeit die Signale unter dem Adapter wegzuleiten, da 
dort stets ein recht großer Abstand zwischen den einzelnen 
doppelreihigen Stiftleisten vorzufinden ist.

...nur so eine Anregung, mit dem Ausschluss von jeglichen SMD-Bauteilen 
schränkst Du dich, trotz Prototypenplatine, unnötig ein. Auch zu löten 
sind die meisten 'zweireihigen' SMD-Gehäuse sehr harmlos, allen voran 
die SO-Gehäuse, mit ihrem gutmütigen 1.27mm-Pitch.

Autor: Markus (Gast)
Datum:

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> Mit deiner Destruktiven Art möchte ich dich nicht in meinem Labor
> beschäftigen wollen. Du bist der Untergang eines jeden Teamgeistes!

In deinem Labor: LOL.

Leute wie du lassen so etwas wie "Teamgeist" erst gar nicht aufkommen. 
Teamgeist ist immer noch das Mittelmaß, das sich in der Menge verstecken 
muss, damit nicht auffällt, dass es nicht zur Lösung beitragen kann.


Beweis: dein Vorschlag hat die Schaltung nicht zum Laufen gebracht.

Autor: Frank K. (fchk)
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Dennis schrieb:

> ich möchte für eine Strommessung einer Gleichspannungseinspeisung (bis
> 50A) die angehängte OP-Schaltung verwenden.

Nimm das hier:

http://www.allegromicro.com/en/Products/Part_Numbe...

fchk

Autor: Manfred von Antenne (dipol)
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Markus schrieb:
> Beweis: dein Vorschlag hat die Schaltung nicht zum Laufen gebracht.

Schon wieder ist hier so ein ein Kurzschlussdenker unterwegs!

Mein Vorschlag war das Ergebniss einer Fehlerfeststellung, an dem es 
nichts rum zu deuten gibt. Fehlersuche macht man Schrittweise.
Da du dich hier mit minderwertigen Absichten in diesen Thread 
eingeklinkt hast, könntest du zur Entschuldigung mal den nächsten 
Schritt aufzeigen.

Markus schrieb:
> Teamgeist ist immer noch das Mittelmaß, das sich in der Menge verstecken
> muss, damit nicht auffällt, dass es nicht zur Lösung beitragen kann.

Auswendig gelernte Sprüche wenden nur Leute an die unfähig sind 
Lösungsvorschläge zu machen.
Als Beleg gilt hier dein Verhalten: Zweimal rumgeblöckt und beim dritten 
Mal immer noch nichts zur Lösung des Problems beigetragen.

Autor: BMK (Gast)
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Ich sehe aber bei Markus 100% Teamgeist.

(TEAM: Toll, ein anderer machts)

Autor: Markus (Gast)
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>> Ich sehe aber bei Markus 100% Teamgeist.
>> (TEAM: Toll, ein anderer machts)

Das habe ich nicht geschrieben. Also - noch einmal lesen.Du musst dich 
einfach mehr bemühen und alle Beiträge richtig vollständig durchlesen 
und natürlich auch verstehen.

>> Schon wieder ist hier so ein ein Kurzschlussdenker unterwegs!

Wo bleibt da dein "Teamgeist"?

---

Es ist festzustellen:
1. ihr habt die "Schaltung" nicht verstanden
2. dass sie immer noch nicht läuft.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Massnahmen :
1) der + & - Eingang sind vertauscht.
2) die Eingaenge haben hoehere Spannung wie die speisung
3) das Verstaendnis ist bei Null

etwas mager. Lass es besser sein.

Autor: Steffen Warzecha (derwarze)
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Vergiss die Schaltung, das wird so nichts.
Im Anhang eine Beispielschaltung für die High-Side Messung, so was 
findet sich mitunter auch im Datenblatt des OPV.

Autor: opv (Gast)
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Welcher OPV? Diese Schaltung funktioniert leider nicht mit jedem... 
insbesondere mit den neueren Wald und Wiesen-OPVs ned.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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@Markus:

Was soll denn das sinnlose Rumgehacke auf der Schaltung? Wenn du der
Meinung bist, dass sie nicht funktioniert, könntest du ja wenigstens
schreiben, warum.

Der einzige grundsätzliche Fehler, den ich erkennen kann, sind die
vertauschten OpAmp-Eingänge. Das hat aber oben Manfred von Antenne schon
geschrieben.

OP2 ist überflüssig und kann weggelassen werden. Er beeinträchtigt aber
die Funktion der Schaltung nicht.

Auf jeden Fall sollte am Ausgang von OP1 eine Spannungsbegrenzung auf 5V
vorgesehen werden. Im einfachsten Fall ist das ein Widerstand von etwa
12kΩ in der Leitung zum ADC-Eingang, der die im Controller sowieso schon
vorhandenen Begrenzungsdioden schützt.

Den Ablgleichwiderstand hätte ich nicht an R1, sondern an R3 oder R4
gemacht, da damit der Offset von OP1 kompensiert werden kann, ohne
gleichzeitig die Verstärkung zu ändern. Das ist aber eher Kosmetik.

OP1 sollte ein Typ mit geringer Offsetdrift sein. Da gibt es deutlich
bessere als den TS912.

Tendenziell hätte ich die Schaltung zwar auch so wie Steffen Warzecha
aufgebaut, weil man da keine exakt aufeinander abgestimmten Widerstände
braucht. Nach diesem Prinzip arbeiten auch viele integrierte
Strommessschaltungen.

Aber sooo schlecht, wie hier behauptet wird, ist die Schaltung von
Dennis auch nicht. Dass sie auch nach dem Vertauschen der OpAmp-Eingänge
nicht funktioniert, ist bloß eine Vermutung von Markus, da Dennis
seither kein Feedback mehr gab.

opv schrieb:
> Welcher OPV? Diese Schaltung funktioniert leider nicht mit jedem...

Jeder OpAmp mit Rail-to-Rail-Input und geringer Offsetspannung sollte
gehen.

Autor: Markus (Gast)
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... Vergiss die Schaltung, das wird so nichts. ...

Ist doch mein Reden & Schreiben, aber die geistigen Zwerge hier wollen 
dies einfach nicht wahr haben. Leute wie "hacky" (was für ein Name) oder 
"dipol" würden, wären Sie Mediziner, selbst an einen halben Hähnchen 
noch eine Krebsvorsorgeuntersuchung vorschlagen.

Denen fehlt einfach das grundlegende Verständnis der Schaltung.

Autor: Leonardo W. (krangel)
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Moin,

die Schaltung funktioniert schon.

Irrtum ist, dass die Eingänge vertauscht sind und die Widerstände R1 und 
R4 gleich sein sollten.

Grüße Leo

Autor: adi (Gast)
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bei Linear gibts zu dem Thema viele AppNotes

z.B. AN105 
http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId...

Autor: Dennis (Gast)
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Hallo zusammen,

erstmal vielen Dank für die vielen Tipps!

Sascha W. schrieb:
> Dennis, versteif' Dich doch nicht auf DIP-Gehäuse, nur weil die eine
>
> 2.54mm-Lochraster/Streifenraster-Platine nutzt - es gibt doch überall
>
> Adapter von div. SMD-Gehäuse auf's 2.54mm-Raster, z.B. von Reichelt:
>
>
>
> RE 931EP - SSOP auf DIP
>
> RE 932EP - SO auf DIP
>
> RE 933EP - TSSOP auf DIP
>
> RE 901EP - SOT23/SOT232/SOT223

Ich wusste nicht, dass es sowas gibt! Danke!

Gleicher Tag schrieb:
> Massnahmen :
>
> 1) der + & - Eingang sind vertauscht.
>
> 2) die Eingaenge haben hoehere Spannung wie die speisung
>
> 3) das Verstaendnis ist bei Null
>
>
>
> etwas mager. Lass es besser sein.

1) Das kann nun ein Zeichnungsfehler sein, es kann aber auch sein, dass 
ich das tatsächlich so aufgebaut habe. Das muss ich nachhher mal 
überprüfen!

2.) Das war mir selber schon aufgefallen. Schau mal weiter oben

3.) Kann ich nicht nachvollziehen.

Steffen Warzecha schrieb:
> ergiss die Schaltung, das wird so nichts.
>
> Im Anhang eine Beispielschaltung für die High-Side Messung, so was
>
> findet sich mitunter auch im Datenblatt des OPV.

Welchen Transistor empfiehlst Du hierfür?

Yalu X. schrieb:
> Aber sooo schlecht, wie hier behauptet wird, ist die Schaltung von
>
> Dennis auch nicht. Dass sie auch nach dem Vertauschen der OpAmp-Eingänge
>
> nicht funktioniert, ist bloß eine Vermutung von Markus, da Dennis
>
> seither kein Feedback mehr gab.

Ich muss das gleich ausprobieren. Hatte am Samstag auch einfach keine 
Lust mehr. Ich melde mich später nochmal!

Und vielleicht kann mir einfach mal jemand von den Negativkritikern 
klarmachen, was genau an der Schaltung "Schrott" sein soll, oder warum 
man sie praktisch nicht einsetzen kann.

Danke an Euch!!!

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Dennis schrieb:
> Welchen Transistor empfiehlst Du hierfür?

Die Schaltung funktioniert mit fast allen P-Mosfets. Ein kleiner reicht,
also bspw. der lochrasterfreundliche BS250. Mit R1=1mΩ, R2=100Ω und
R3=10kΩ bekommst du die gleiche Transimpedanz (0,1V/A) wie bei deiner
Schaltung. Hier ist es noch wichtiger, dass der verwendete Rail-to-Rail
OpAmp eine geringe Offsetspannung hat, da diese nur schwer mit einem
Trimmer kompensiert werden kann.

Ein genauer OpAmp mit nachgeschaltetem P-Mosfet bilden übrigens den vom
gleichen Tag vorgeschlagenen LTC6102, wo du nur noch die drei externen
Widerstände anschließen musst. Der Baustein ist aber halt SMD ;-)

adi schrieb:
> z.B. AN105
> 
http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId...

Die Schaltung auf S. 9 (High Side-2) links oben finde ich irgendwie er-
frischend, da sie auch nur drei Widerstände, aber keinen Mosfet braucht.

Dennis schrieb:

> Und vielleicht kann mir einfach mal jemand von den Negativkritikern
> klarmachen, was genau an der Schaltung "Schrott" sein soll, oder warum
> man sie praktisch nicht einsetzen kann.

Hätte mich auch interessiert. Ich glaube aber nicht, dass von deren
Seite noch arg viel kommen wird ;-)

Autor: Dennis (Gast)
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Hi zusammen,

Zur OP-Schaltung und den verdrehten Eingängen:
ich hab nur im Schaltplan vergessen, das Symbol zu drehen. Ich hab die 
Schaltung mit Gegenkopplung aufgebaut und nicht wie eingezeichnet mit 
Mitkopplung.

Yalu X. schrieb:
> Hier ist es noch wichtiger, dass der verwendete Rail-to-Rail
> OpAmp eine geringe Offsetspannung hat, da diese nur schwer mit einem
> Trimmer kompensiert werden kann.

OK, um es für mich kürzer zu machen, da ich mit der Auswahl von OPs noch 
nicht sooo bewandert bin: Kann ich die nehmen, die ich laut des 
Schaltplans schon im Programm hab oder empfiehlst Du mir einen anderen? 
:)

Autor: Steffen Warzecha (derwarze)
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Über die Fehler wurde schon gesprochen.
Nachteil der Schaltung ist vor allem das sehr genaue Widerstände 
benötigt werden und die bis an Ub reichende Eingangsspannung. Deshalb 
würe ich das in der Highside nicht so machen.

Autor: Dennis (Gast)
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Steffen Warzecha schrieb:
> Über die Fehler wurde schon gesprochen.
> Nachteil der Schaltung ist vor allem das sehr genaue Widerstände
> benötigt werden und die bis an Ub reichende Eingangsspannung. Deshalb
> würe ich das in der Highside nicht so machen.

Welche Schaltung meinst Du nun? Meine oder Deine? Weil Deine würde ich 
gerne ausprobieren!

Autor: Steffen Warzecha (derwarze)
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Du fragtest doch was an Deiner Schaltung 'schlecht' wäre.
Die oben schon mal vorgeschlagenen Appnotes erhellen einige 
Zusammenhänge.
Übrigens würde ich anstelle eines einfachen Drahtes, der sich ja auch 
schlecht genau ausmessen lässt, einen fertigen Messwiderstand zb. die 
Serie BVS von Isabellenhütte (gibt es glaube ich nur bei Bürklin) 
nehmen.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Steffen Warzecha schrieb:
> Nachteil der Schaltung ist vor allem das sehr genaue Widerstände
> benötigt werden und die bis an Ub reichende Eingangsspannung.

Beim ersten Punkt (Toleranz der Widerstände) stimme ich dir zu. Aber die
Eingangsspannungsbereich muss bei der Schaltung von Dennis im Gegensatz
zu deiner nicht ganz bis an Ub heranreichen. Wenn der Verstärkungsfaktor
nicht 100, sondern nur 5 wäre, bräuchte man nicht einmal einen Rail-to-
Rail-OpAmp. Man könnte deswegen auch darüber nachdenken, den Verstärker
zweistufig aufzubauen (5× und 20×).

Dennis schrieb:
> OK, um es für mich kürzer zu machen, da ich mit der Auswahl von OPs
> noch nicht sooo bewandert bin: Kann ich die nehmen, die ich laut des
> Schaltplans schon im Programm hab oder empfiehlst Du mir einen
> anderen?

Das hängt ganz stark von der gewünschten Genauigkeit ab, egal für welche
der beiden Schaltungen du dich entscheidest.

Der TS912 hat eine Offsetspannung von maximal 10mV, was ziemlich viel
ist. Ohne Offsetkompensation führt dies zu einem Fehler von bis zu
10mV/1mΩ=10A. Nimmst du die selektierte Variante TS912B mit max. 2mV
Offsetspannung, beträgt der Fehler nur noch 2A. Diese 2A Fehler sind 4%
des Maximalstroms von 50A, was vielleicht noch akzeptabel ist. Wenn aber
nur 2A gemessen werden sollen, sind es schon 100%. Aber vielleicht
willst du gar keine so kleinen Ströme messen.

Wenn du die Schaltung nur einmal aufbaust, kannst du darauf hoffen, dass
die Offsetspannung deutlich unter der genannten Obergrenze liegt. Du
kannst dann auch mehrere Exemplare kaufen und das beste herauspicken.

Generell ist die Auswahl an Rail-to-Rail-OpAmps für Versorgungsspannun-
gen von 12V und darüber nicht sehr groß. Wenn dann auch Präzision
gefordert ist, wird es ganz eng.

Ganz gut geeignet wäre bspw. der LT1218 von Linear Technology. Die
Offsetspannung beträgt maximal 90µV, was einem Stromfehler von 90mA
entspricht.Zusätzlich hat er Anschlüsse für ein Trimmpoti zur Offset-
kompensation, mit dem der Offsetfehler auch bei Steffens Schaltung auf
einfache Weise weiter reduziert werden kann. Im Datenblatt ist sogar
genau diese Schaltung als Anwendungsbeispiel gegeben.

Von Analog Devices gibt es den ADA4091, der aber eine höhere Offset-
spannung (max. 250µV) als der LT1218 und keine Kompensationsanschlüsse
hat. Bei TI, ST und National habe ich auf die Schnelle nichts Passendes
gefunden.

Prinzipiell könnte man die Versorgungsspannung des OpAmps mit einem 7905
oder einem Spannungsteiler auf 5V reduzieren. Dann ist die Auswahl an
geeigneten OpAmps größer, aber leider eben auch der Bauteilaufwand.

Vielleicht wäre es ja doch einfacher, ein SMD-Gehäuse eines speziellen
Strommess-ICs auf's Lochraster zu wurschteln. Diese ICs haben oft nur
wenige Pins mit noch erträglichem Abstand. Der LTC6101 hat bspw. ein
SOT23-5-Gehäuse. Die vier Pins an den Ecken müsstest du direkt an vier
benachbarte Lötaugen der Lochrasterplatine löten können, beim fünften
hilft ein Stückchen Kupferlackdraht.

Autor: Dennis (Gast)
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Steffen Warzecha schrieb:
> Übrigens würde ich anstelle eines einfachen Drahtes, der sich ja auch
> schlecht genau ausmessen lässt, einen fertigen Messwiderstand zb. die
> Serie BVS von Isabellenhütte (gibt es glaube ich nur bei Bürklin)
> nehmen.

Der Draht hat aber den Vorteil, dass ich ihn auf eine Klemmleiste 
auflegen kann. Und wenn ich den richtigen Widerstand bei Bürklin 
gefunden habe, ist das eine SMD-Bauform.

Yalu X. schrieb:
> Prinzipiell könnte man die Versorgungsspannung des OpAmps mit einem 7905
> oder einem Spannungsteiler auf 5V reduzieren. Dann ist die Auswahl an
> geeigneten OpAmps größer, aber leider eben auch der Bauteilaufwand.

Was nun? :) auf +5V reduzieren oder -5V als zweite Spannungsversorung 
(7905)? Letzteres ginge nur mit Spannungswandlern, die aus einer 
positiven Spannung eine negative und eine positive Spannung machen, da 
ich alles über Batterie betreibe.

Yalu X. schrieb:
> Wenn aber
> nur 2A gemessen werden sollen, sind es schon 100%. Aber vielleicht
> willst du gar keine so kleinen Ströme messen.

Sowohl als auch. Mir ist schon klar, dass ich, bezogen auf einen 
Messbereichsendwert von 50A, bei kleinen Strömen Fehler in Kauf nehmen 
muss, aber es ist schon so gedacht, dass das Display von 0 bis 50A in 
1A-Schritten anzeigen soll.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Dennis schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>> Prinzipiell könnte man die Versorgungsspannung des OpAmps mit einem 7905
>> oder einem Spannungsteiler auf 5V reduzieren. Dann ist die Auswahl an
>> geeigneten OpAmps größer, aber leider eben auch der Bauteilaufwand.
>
> Was nun? :) auf +5V reduzieren oder -5V als zweite Spannungsversorung
> (7905)? Letzteres ginge nur mit Spannungswandlern, die aus einer
> positiven Spannung eine negative und eine positive Spannung machen, da
> ich alles über Batterie betreibe.

Weder noch. Ich meinte das so, dass der OpAmp statt mit Ub (bei dir 12V)
und 0V mit Ub und Ub-5V versorgt wird:
12V ----+-------+---
        |       |
      |\|       |
      | \       |
      |  \      |
      |  /      |
      | /       |
      |/|   .-------.
        |   |  GND  |
        |   | 7905  |
        '---|OUT  IN|---.
            '-------'   |
                       ===

Bei der Schaltung von Steffen geht das, da der OpAmp keinen Massebezug
braucht. Das Bezugspotential ist in diesem Fall Ub. Ub muss dazu nicht
einmal konstant sein: Steigt Ub bspw. von 12V auf 20V, geht der 5V-OpAmp
deswegen trotzdem nicht kaputt, weil der 7905 dann die 7V auf 15V (eben
immer Ub-5V) nachführt. Die hohe Spannung von 12V bzw. 20V sehen nur der
7905 und der Mosfet, die das aber beide locker vertragen. Für die paar
mA, die der OpAmp höchstens braucht, kanst du statt des 7905 auch eine
Z-Diode plus Widerstand nehmen:
12V ----+-------+---
        |       |
      |\|       |
      | \       |
      |  \     ---,
      |  /     / \  4,7V
      | /      ---
      |/|       |
        |       |
        |       |
        '-------+
                |
               .-.
               | | 2k2
               | |
               '-'
                |
               ===


> aber es ist schon so gedacht, dass das Display von 0 bis 50A in
> 1A-Schritten anzeigen soll.

Ok, wenn die Auflösung des Displays 1A ist, sollte der Messfehler
kleiner als 0,5A und damit die Offsetspannung des OpAmp kleiner als
500µV sein.

Autor: Dennis (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe mich für die Schaltung von Steffen entschieden, weil ich diese 
mit DIP-Gehäusen aufbauen kann. Als OP wollte ich den OPA703 verwenden, 
weil dessen Offset nur 160µV beträgt und der Eingangswiderstand 
ausserdem sehr hoch ist. Da ich zwei OPs verwende, bin ich mit 320µV 
Offset immer noch unterhalb der 500µV-Schwelle, aber der, wie von Yalu 
X. angemerkt, der Fehler zu groß werden würde.

Um den Bedarf an Präzisionswiderständen einzuschränken, wollte ich einen 
Trimmer einbauen, sodass ich die Schaltung auf eine Verstärkung 
einstellen kann.

Der gemessene Stromwert soll auf einem Display mit 1A Auflösung 
dargestellt werden. Messbereichsendwert sind 50A.

Ist die Schaltung für meine Anforderungen ausreichend genau?
Hat noch jemand Vorschläge zur praktischen Umsetzung 
(Filterkondensatoren?!)

Viele Grüße und ein schönes Wochenende!

Dennis

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Der Eingangswiderstand muss nicht gross sein, denn die 
Quellenwiderstaende sind klein. Dh da nimmt man besser einen 
BipolarOpAmp. Der untere opAmp ist unnoetig, da kann man direkt auf den 
ADC. Den Trimmer wuerd ich weglassen, der bringt nichts. 
Praezisionswiderstaende braucht man auch nicht. Mit 1% Widerstaenden 
erreicht man 1%, das sollte reichen.

Autor: Dennis (Gast)
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Hey noch Was schrieb:
> Dh da nimmt man besser einen
> BipolarOpAmp.

Gut, hast Du denn einen Vorschlag für einen Bipolar-OP, der ein Offset 
unter 500µV hat?

Hey noch Was schrieb:
> Den Trimmer wuerd ich weglassen, der bringt nichts.

Finde ich wiederum schon. Mein Messwiderstand ist ein Stück Leitung. Da 
habe ich mit Sicherheit nicht den Wert von 1mOhm innerhalb eines 
gewissen Toleranzbereichs getroffen. Mit dem Trimmer kann ich da noch 
Feineinstellungen machen.

Hey noch Was schrieb:
> Der untere opAmp ist unnoetig, da kann man direkt auf den
> ADC

OK

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ja. Es ist leichter BipolarOpAmps mit tiefer Offsetspannung zu finden 
wie FetOpAmps. zB den MPC616. Dessen Biasstom liegt bei 15nA. dH auch 
wenn man 15uA den Fet runter laesst ist der Fehler erst 0.1%

Den Trimmer ersetzt man besser durch Software.

Autor: Di Pi (drpepper) Benutzerseite
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Schau dir mal den MAX9610 an. Den gibt es in verschiedenen 
Gain-Varianten (25, 50, 100) und ist exakt dafür gemacht 
(Shuntspannungskompensation über FET -> niedrige Stromaufnahme). 
Baugröße ist sehr gering.

Bin mir allerdings grade nicht sicher, wie "hoch" die High-Side sein 
darf (eig. ist das Teil für LiPo-Akkus gemacht)...
Das Prinzip kann man sich aber in jedem Fall abschauen, und vllt gibts 
auch noch andere Versionen

Autor: Dennis (Gast)
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Hey noch Was schrieb:
> Den Trimmer ersetzt man besser durch Software.

Das musst Du mir bitte erklären.
Gedacht war das bei mir so:

Den Widerstandswert des Messwiderstands kenne ich nicht genau. Darum 
wollte ich mit dem Trimmer eine Einstellung vornehmen. Z.B. bei 3A 
Laststrom (gemessen mit Amperemeter) 0,3V am Ausgang des OP.

Wie soll das mit Software funktionieren?

Autor: MWS (Gast)
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Schon mal drangedacht einen 200x verstärkenden Differentialeingang des 
ATM32 zu nutzen ? Dann kann man sich den OP-Amp Teil schenken. :D

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Mit Software ... Man kann per Software jedem Messwert einen 
Korrekturfaktor zuweisen. Sowas kann man zumindest automatisieren, 
waehrend ein Pot eher von der schwierig automatsierbaren Sorte ist.

Autor: Dennis (Gast)
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MWS schrieb:
> Schon mal drangedacht einen 200x verstärkenden Differentialeingang des
> ATM32 zu nutzen ? Dann kann man sich den OP-Amp Teil schenken.

Nein, habe ich nicht. weil ich dafür doch zwei Eingänge zur Messung 
benötige. Oder nicht?

Autor: MWS (Gast)
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> Nein, habe ich nicht. weil ich dafür doch zwei Eingänge zur Messung
> benötige. Oder nicht?

Klar brauchst Du 2 Eingänge, aber hast Du ja auch. Such mal im ATM32 
Datenblatt nach "Input Channel and Gain Selections", dann siehst Du wie 
das vorgesehen ist. Da können z.B. ADC1 & ADC0 als 
Differenentialeingänge mit Verstärkung 200 genutzt werden.

Du brauchst natürlich 2 Spannungsteiler, um die 12V in für den µC 
verträgliche Bereiche zu bekommen, einer der Spannungsteiler sollte ein 
Pot haben, um Widerstandstoleranzen auszugleichen.

Autor: Dennis (Gast)
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Hey noch Was schrieb:
> zB den MPC616

KAnnst Du mir bitte einen Link zu einem Datenblatt geben? Ich kann den 
nirgends finden.

Autor: Dennis (Gast)
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MWS schrieb:
> Klar brauchst Du 2 Eingänge, aber hast Du ja auch.

klar, physisch sind die da. Aber bei mir alle schon mit anderen 
Messungen belegt. Außerdem muss ich an drei verschiedenen Stellen Ströme 
messen. Bräuchte ich schon sechs Differenzeingänge und die hat der 
Professor nicht.

Autor: Dennis (Gast)
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Sechs Differenzeingänge mit Gain 200 hat er nicht. da war ich jetzt was 
schnell.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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MPC616 ... sollte MCP616 heissen. Von Microchip. Von 
http://www.microchipdirect.com, ich bestell da jeweils 100 stueck, fuer 
0.59USD

Autor: MWS (Gast)
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Ja, die Anzahl der Differentialeingänge ist beschränkt. Wurde aber aus 
der Fragestellung nicht klar, daß es mehrere Meßeingänge werden müssen.

Autor: Dr.PillePalle (Gast)
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moin

sollte auch mit TL081 gehen ,die Schaltung ist sogar im Datenblatt zu 
finden.
Wenn die +Spannung unter 5 Volt liegt hilft es wenn man den OP mit einer 
negativen Hilfssp. versorgt.

Autor: Dennis (Gast)
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MWS schrieb:
> Ja, die Anzahl der Differentialeingänge ist beschränkt. Wurde aber aus
> der Fragestellung nicht klar, daß es mehrere Meßeingänge werden müssen.

weiss ich ;) Ist aber auch nicht so, dass Dein Tipp mir nicht geholfen 
hätte ;)

Autor: Dennis (Gast)
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Dr.PillePalle schrieb:
> sollte auch mit TL081 gehen ,die Schaltung ist sogar im Datenblatt zu
> finden.

Was mir an diesem nicht gefällt, ist, dass man eine externe Beschaltung 
zur Einstellung des Offsets benötigt. Oder bin ich da falsch informiert?

Autor: Dennis (Gast)
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Hey noch Was schrieb:
> ich bestell da jeweils 100 stueck, fuer
> 0.59USD

Okay, Du hast die auf Vorrat? Kommen wir da ins Geschäft? :)

Autor: Andreas Schweigstill (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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Dr.PillePalle schrieb:
> sollte auch mit TL081 gehen ,die Schaltung ist sogar im Datenblatt zu
> finden.

Heutzutage würde ich für solche verhältnismäßig kritischen Schaltungen 
die Finger vom TL081 lassen, da unglaublich viel Ramsch und Plagiate mit 
dieser Typenbezeichnung auf dem Markt sind. Nur wenn man wirklich 
sicher sein kann, einen Originalbaustein von TI zu bekommen, kann man es 
wagen.

Gerade auch Reichelt und Konsorten verkaufen bei solchen 
Standardbauteilen sehr viel Mist. An anderer Stelle im Forum gab es 
gerade hierzu eine Diskussion, nämlich zu MOSFETs und Spannungsreglern 
aus dubiosen Quellen.

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Ich empfehle die bereits erwähnte AN105 von Linear Technology.
Auf Seite 6 ist die Schaltung mit einem Over-the-Top OpAmp LT-1490 
aufgeführt.
Ich habe das so schon aufgebaut und es funktioniert prima.
Man kann einen SO-8 LT-1490 mit etwas Fantasie auf einen 8-pin-Sockel 
löten und dann in Streifenrasterplatinen einsetzen.

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