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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltplan einer 20A Strommessschaltung so in Ordnung?


Autor: Matthias H. (maethes26)
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Hallo zusammen,

ich  bin gerade dabei mein 3. Elektrotechnikprojekt im Rahmen meines 4 
jährigen Technikerstudiums in Abendform zu bearbeiten.

Habt ihr Lust einmal darüber zu schauen und mir mitzuteilen, ob ich auf 
dem richtigen Weg bin?
Sicher fällt Euch das ein oder andere auf, was noch verbessert werden 
könnte oder sogar sollte. Über Hinweise wäre ich sehr dankbar und freue 
mich darüber. Vielleicht ist ja auch alles in Ordnung, soweit ich das 
sehe ja! 
Bis jetzt steht nur dieser Schaltplan. Wenn dieser soweit in Ordnung ist 
und ihr sagt, ja, so kann das gemacht werden, dann werde ich das Board 
layouten und anschließend die Platine ätzen und auch löten (größtenteils 
SMD).

Bei einer Sache bin ich mir schon unsicher.
Wenn ich die Schaltung mit 5V über die Klemme X1 versorge, dann benötige 
ich das IC Lm78L05 nicht. Dieses überbrücke ich dann mit dem Jumper JP1. 
Dann liegen aber an beiden Seiten des IC´s 5V an. Hhält das IC das aus?

Hier die Funktionsbeschreibung der Schaltung:

•  Strommessung bis zu 20A AC/DC
o  Ausgabe des Wertes über ein LCD-Modul oder
o  Auswertung über uC
o  Der zu messende Stromkreis ist galvanisch getrennt vom Rest der 
Schaltung.
o  Die Schaltung kann somit an einen uC angeschlossen werden und dieser 
Werte Ströme im 230V Kreis aus
o  Aus diesem Grund wird ein Hall IC und kein 0,001Ω Shunt verwendet
•  Spannungsversorgung der Schaltung über 5-12V DC an Klemme X1
•  minimaler Stromverbrauch (wenige mA) der Schaltung
•  Der zu messende Strom wird über x3 reingeführt und über x2 
herausgeführt
•  wenn die Spannungsversorgung über einen uC mit 5V zur Verfügung 
gestellt wird, dann überbrückt Schalter S1 den Festspannungsregler
•  der zu messende Strom fließt über das IC ACS712
o  dieses  mißt den Strom über den Halleffekt und gibt eine 
proportionale Spannung aus
o  pro 1A 0,1V
o  0A Stromfluss 2,5V
o  10A Stromfluss  2,5V + 10*0,1V=3,5V

•  Anzeige des Stromes über Voltmetermodul LDP340 LCD Link
o  Dies kann +-200mV messen
o  Deswegen wird die Spannung vom Hall IC auf 1/10 geteilt
  Am Poti R8 kann der Feinabgleich des Spannungsteilers durchgeführt 
werden
o  Ground für das IC wird auf 2,5V gelegt
•  Nötige 9V galvanisch getrennte Spannungsversorgung für das LCD Modul
o  DC1 DC DC Wandler  5V9V
•  2,5V Spannung wird über eine ReferenzIC Lm336 erzeugt
•  5V Spannungsversorgung wird von einem Festspannungsregler LM78L05 aus 
der angelegten  Eingangsspannung an X1 erzeugt
•  Anzeige der Spannung am selben Voltmetermodul über Umschalter S2
•  Kippschalter S2 mit Mittelstellung(aus)
o  für Strom- und
o  Spannungsmessung

Viele Grüße,

Matthias.

Autor: Michel (Gast)
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Matthias H. schrieb:
> •  2,5V Spannung wird über eine ReferenzIC Lm336 erzeugt

Hier sehe ich ein Problem:
Der ACS712 hat seinen Nullpunkt bei VCC/2 und das Voltmeter bezieht sich 
auf den LM336, d.h. wenn VCC wegdriftet (Temperatur, Alterung, ...) 
wandert dein Nullpunkt. IMHO wäre es günstiger, wenn die Referenz auch 
direkt über einen Teiler aus VCC abgeleitet würde. Zumindest eine 
Möglichkeit für einen Nullpunktabgleich braucht man wahrscheinlich.

Bin gespannt, wie die Experten das sehen ...

Autor: Matthias H. (maethes26)
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Michel schrieb:
> Matthias H. schrieb:
>> •  2,5V Spannung wird über eine ReferenzIC Lm336 erzeugt
>
> Hier sehe ich ein Problem:
> Der ACS712 hat seinen Nullpunkt bei VCC/2 und das Voltmeter bezieht sich
> auf den LM336, d.h. wenn VCC wegdriftet (Temperatur, Alterung, ...)
> wandert dein Nullpunkt. IMHO wäre es günstiger, wenn die Referenz auch
> direkt über einen Teiler aus VCC abgeleitet würde. Zumindest eine
> Möglichkeit für einen Nullpunktabgleich braucht man wahrscheinlich.
>
> Bin gespannt, wie die Experten das sehen ...

Hi,

das habe ich auch als Schachstelle erkannt. Anfangs habe ich in der Tat 
die 2,5V aus einem Spannungsteiler erzeugt. Damit konnte ich das 
problem von VCC/2 umgehen.

Dort der Spannungsteiler stellt sich aufgrund der minimalen Belastung 
nicht auf 2,5V ein. Ich habe das mit Multisim simuliert.
Ich bräuchte meines wissens nach einen OP, der VCC halbiert.
Das ist mir dann aber für die Anforderungen an die Schaltung etwas zu 
viel Aufwand, aber gut zu wissen.

Viele Grüße,

Matthias.

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