Strommessung mit LM358

[Jan (Gast)]

Hi Leute ,
hab bis jetzt noch nie großartig mit opv's praktisch zu tun gehabt und
daher nicht so die Erfahrungen wie manche von euch. Deswegen frag ich
einfach mal....
Ich will mir ne Spannungsversorgung bauen und ein Mega16 soll mir über
Display , den momentan fließenden Strom und die Spannung ausgeben. Die
Spannung messen ist kein Thema ,der Strom aber schon. Nun hab ich schon
praktisch probiert (die Schaltung auf dem angehängten Bild) funktioniert
aber nicht so richtig , oder nur teilweise.
Das Prinzip :0,1 Ohm Shunt -> Spannungsabfall -> x10 mittels OPV -> ADU
-> Atmel -> Display
eigentlich ganz einfach......

gewünschte Auflösung: 1mA im Bereich von 0-3A

das entspräche 0,1mV-300mV als Ue für den OPV
Ist das mit dem LM358 überhaupt irgendwie machbar(2mV Offset
grübel)wenn ja was mach ich falsch?

Gruß Jan

[Steffen (Gast)]

von National gab es mal eine App. Die kannst Du nehmen.

oder:

home.cogeco.ca/~rpaisley4/xCurrentMonitor.html

Gruss

Steffen

[Steffen (Gast)]

so ist der Link besser:

http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/xCurrentMonitor.html

[Schoaschi (Gast)]

Ich würde dir eine Differenzverstärkerschlatung vorschlagen.( siehe
anhang)

[Schoaschi (Gast)]

DAs Problem deiner schaltung ist, das du die SPannung Ua nicht messen
kannst. denn wenn du hier mit deinem AD wandler misst, bringst du hier
einen Massepunkt in die schaltung und sie funktioniert nicht mehr.
Weist du was ich meine?

mfg

[Jan (Gast)]

@Schoaschi

Den bring ich doch aber schon durch die Spannungsversorgung des LM358
mit in die Schaltung (den Massepunkt)oder nicht?....hab bis jetzt die
Ausgangsspannung nur mit nem DMM gemessen und da hats ja auch schon
nicht hingehauen....hab da aber noch den MAX4372(high side current
sense) entdeckt der ist bei SEGOR für stolze 8-9Euro zu haben lässt
sich aber laut Datenblatt ganz simpel in solche Schaltungen
integrieren:)
ich werd aber vorher noch mal die Differenzverstärkerschaltung von dir
testen vielleicht gehts ja auch billiger
Gruß Jan

[compucat (Gast)]

Die "current monitor"- Schaltung von Steffen läuft bei mir mit einem
LM324, 20 Milliohm-Shunt und ausgesuchten 2000 / 82 Ohm Widerständen am
ADC von einem Mega16 für einen Maximalstrom von 10A perfekt.

Braucht zwar (wie im Schaltbild angegeben) höhere (unipolare bei LM324)
Versorgungsspannung als die Messspannung, ist jedoch bei weniger als 1mA
Stromaufnahme kein Problem.

Gruß compucat

[Buddler B. (buddler)]

Ich habe als Zutaten derzeit einen Shunt (60mV/50A), einen LM358 und ein 
buntes Sortiment an Widerständen.
Kraft meiner Wassersuppe habe ich auch versucht eine 
Differenzverstärkerschaltung aufzubauen, die aussieht, wie die angefügte 
prähistorische Zeichnung (PS: k=10 in der Zeichnung sind natürlich 
später etwa mehr).
Lege ich 0 V an, werden ordnungsgemäß 0,002 v ausgegeben. Allerdings 
funktioniert die Verstärkung suboptimal. erst bei 5 V oder sogar 15 Volt 
(wenn Vcc auch 15 v sind) erhalte ich 0,69 V.

Warum lässt sich nichts gegen Masse einlesen und verstärken? Habe ich 
das invertierte Signal missachtet? Wie komme ich mit den gegebenen 
Bauteilen doch noch zu einer Lösung?

Gruß
der (Themen-aus-)Buddler

[Buddler B. (buddler)]

Bild vergessen :-/

Pardon!

[MaWin (Gast)]

Oh Andreas, deine Schaltung ist KEIN Differenzverstärker, sondern ein 
invertierende Verstärker.

Er macht aus dem Spannungsabfall am Shunt von 0V bis 0.3V eine Spannung 
von 0 bis MINUS 3V. Doch wo sollen bitte diese MINUS Volts herkommen? 
Die negativste Spannung, die du in die Schaltung hineinsteckst, ist 
Masse, also 0V, du hast keine negative Versorgungsspannung.

Wenn du den LM358 mit dem nach unten gehenden 
Versorgungsspannungsanschluss V- statt an Masse an -5V schaltest, dann 
wird deine Schaltung funktionieren. Aber ich habe Zweifel, daß es 
jemanden gibt,d er diese NEGATIVE Ausgangsspannung haben will.

Nimm doch besser die Schaltung, die Jan schon vor 4 Jahren zum Erfolg 
gebracht hat, wenn auch etwas ungebau. Ein LT1014 wäre genauer gewesen. 
Und wenn dein Shunt leider nicht mit einem Kontakt an Masse liegt, 
sondern an irgendeiner Spannung im Bereich der input voltage range des 
OpAmps LM358 (also hier im Bereich von 0 bsi 3V), dann such noch mal im 
Web nach einer wirklichen Differenzverstärkerschutung (ein 
Instrumentenverstärker mit 3 OpAmps muss es bei dem niedrigen Widerstand 
des Shunts nicht sein).

http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen

[Buddler B. (buddler)]

Hi MaWin,

vielen Dank für deinen Hinweis.
Ich habe jetzt 2 Varianten probiert:
LM358 immer noch nur mit GND und +5V versorgt, in der Schaltung aus 
meinem Bild + des OP hinter den Shunt, - samt Widerstand auf GND: 
funktnioniert

"echte" Differenzverstärkerschaltung: funktioniert auch ;-)


Gruß

Andreas

[Buddler B. (buddler)]

Beim Differenzverstärker habe ich allerdings doch ein Problem:
Verstärkungsfaktor ist 10, die Widerstände demnach 10K und 100K auf 
beiden Pfaden. Im Signalbereich (Eingang)von einigen mV habe ich einen 
wesentlich höheren Offset mit der Differenzverstärker-Variante, als mit 
einem einfachen Invertierer.
Der Invertierer funktioniert, aber im Betrieb können unter Umständen 
zwischen GND und dem niedrigerem Potential am Shunt mehr als 30 Volt 
anliegen. :-/
Diese Variante ist mir daher zu gefährlich.
Wie lässt sich das Problem evtl. beheben?

[MaWin (Gast)]

> Im Signalbereich (Eingang)von einigen mV habe ich einen
> wesentlich höheren Offset mit der Differenzverstärker-Variante, als mit
> einem einfachen Invertierer.
> Wie lässt sich das Problem evtl. beheben?

Deutlich präzisere Widerstände, 0.1%er. Dein 0.1 Ohm Shunt ist gegenüber 
den 10k zu vernachlässigen.

> aber im Betrieb können unter Umständen zwischen GND und dem
> niedrigerem Potential am Shunt mehr als 30 Volt anliegen.
> Wie lässt sich das Problem evtl. beheben?

Da hat auch der Differenzverstärker Probleme, denn diese 30V müssen 
(nach dem Widerstand) im Common Mode Bereich des Differenzverstärkers 
liegen. Wenn das nur zu Zeiten erfolgt, wo du sowieso den Strom nicht 
messen musst, also im 'inaktiven, ausgeschalteten' Zustand, ist es egal, 
da hast du die 10k als Schutzwiderstand davor.

Tritt das aber eventuell auch auf, wenn du noch messen willst, musst du 
sehr genau OpAmps aussuchen, die mit genau so einer Spannugn versorgt 
werden, daß sie in dem Bereich noch messen können. Over The Top 
Verstärker wie INA117 200V, LT1490 44V wobei der INA gleich ein 
Differenzverstärker ist, aber teuer.

Oder du musst Messstelle und Auswertung galvanisch trennen, und den 
Messwert dort isoliert rüberbringen, z.B. nach Digitalisierung durch 
Optokoppler.

[Peter Z. (i-b-z)]

Hallo,
dann möchte ich auch etwas dazu beitragen.
Die Schaltung im Bild funktioniert hervoragend, ggf. Shunt und 
verstärkung anpassen. Die Spulen mit 220Ohm Impedanz sind nicht nötig, 
es sei denn es ist arg. HF-Haltig der Strom.
Viel erfolg

[Buddler B. (buddler)]

So sieht meine Schaltung jetzt im Grunde auch aus, nur mit 10K zu 100K 
Widerständen, ohne Spulen, ohne Kondensatoren und eben mit LM 358.
Wie sieht deine Messkurve damit aus?

[Peter Z. (i-b-z)]

Gute Frage wi emeine Kurve aussieht, ich hab nie eine aufgenommen.
Dich stört sicherlich der Knick im unteren Bereich ?
kann es sein das du zum aufnehmen der Kurve ein Multimeter genommen 
hast, also Stommessung damit?
Ich könnte mir vorstellen das du den unteren bereich  bis 200 oder 400mA 
mit dem "kleinen Shunt" im Messgerät und den Bereich ab 400mA bis 12 A 
mit dem "grossen Shunt" im Messgerät gemessen hast. Das würde durchaus 
den knick erklären, da diese Shunts doch ihre Toleranzen haben.

[Buddler B. (buddler)]

Hallo,


das stimmt, dass die Werte mit einem Multimeter aufgenommen wurden, 
allerdings nur über den "großen" Messbereich und über einen Shunt.
Ich werde auch nochmal die Werte mit dem µC aufnehmen und die Kurve auch 
einfügen (Vergleich dann mit einer elektronischen Präszisionslast).