Strommessung über Shuntmonitor im Bereich ca. 0V.0,7V

Mike Gast #2643548
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Hallo,

ich benötige für ein Projekt eine Möglichkeit, um sehr geringe Ströme 
(max 100uA) bei sehr geringen Spannungen (0V...0,7V) zu messen. Genauer 
soll der Ladestron einer Photozelle an einem Lastwiderstand oder einem 
Kondensator überwacht werden. Das Ganze soll dann via ADC und AVR an 
einen Rechner weitergeleitet werden.

Es geht also um eine Highside-Shuntmessung. Hierfür käme entweder ein 
diskreter Aufbau mit OPAmp, der den Strom im Shunt auf die Lowside 
abbildet oder eine integrierte Lösung in Betracht.

Von der diskreten Lösung würde ich wegen der zahlreichen Randbedingungen 
und Toleranzen gerne zunächst absehen. Bei meiner Recherche zu 
integrierten Lösungen (z.B. INA139, AD8217, MAX4372 etc.) bestand immer 
das Problem, dass diese an den Shunteingängen bereits ein gewisses 
Potential gegen GND erwarten (2,7V...4,5V).

Habt Ihr vielleicht einen Tipp für einen Baustein, der auch nahe GND 
eine Schuntspannung auswerten kann und eine hinreichende Verstärkung und 
Messgenauigkeit bietet, um Ströme im Bereich 1uA auflösen zu können?

Mit Gruß und Dank im voraus

MikeT
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MaWin Gast #2643595
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> dass diese an den Shunteingängen bereits ein gewisses
> Potential gegen GND erwarten (2,7V...4,5V).

Dann brauchst du entweder eine negative Betriebsspannung
wie das jahrzehnte Elektroniker ohne Mühe gemacht haben,
oder du wählst einen Rail-To-Rail Instrumentenverstärker
wie AD8230 oder INA326.
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Mike Gast #2644984
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Hallo,

vielen Dank für eure Antworten.

Die Ladeschaltung soll der Energiegewinnung dienen. Es soll demonstrativ 
verglichen werden, wie sich an zwei gleichen Ladeschaltungen durch die 
Variation des Lichteintrags die Ladungsmenge pro Zeit verändert und 
damit die Effizienz des Ladevorgangs. Ich möchte hierbei den 
Spannungsverlauf am Kondensator/Akku verfolgen als auch den zu jeder 
Zeit fließenden Strom darstellen können.

Ich hoffe, ihr könnt etwas in diesem simplen Plan erkennen...


 +----Rmess--------+----> Ucap
 |                 |
 |  <-             |
 V  <-            ---
--- Photozelle    --- C
 |                 |
 -  GND            _  GND


@MaWin

Das mit der symmetrischen Versorgung ist mir klar. Ich suchte 
idealerweise eine integrierte Lösung, die diese Fähigkeit besitzt und 
gleichzeitig mit sehr geringen Strömen umgehen kann. Ein diskreter 
highside-Shuntmonitor, der mir U(Rmess) auf die lowside abbildet, zieht 
leider auch einen gewissen Strom aus der Quelle. Daher würde ich gerne 
möglichst hochohmig am Rmess abgreifen und dem Spannungswert mit 
möglichst exaktem Verstärkungsfaktor auf einen ADC geben können.

@Falk

Das Abgreifen über einen TIA wird hier nicht möglich sein, da dieser 
eine virtuelle Masse erzeugt und somit die Spannung über der Photozelle 
gegen Null regelt. Somit also kein Ladeprozess.

Mit Gruß

Mike
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Bastler Gast #2645003
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Mike schrieb:
> @Falk
> Das Abgreifen über einen TIA wird hier nicht möglich sein, da dieser
> eine virtuelle Masse erzeugt und somit die Spannung über der Photozelle
> gegen Null regelt. Somit also kein Ladeprozess.

Warum nicht? Der TIA stellt die Masseverbindung der Photozelle dar, d.h. 
die Kathode der Photozelle wird nicht auf Masse geführt, sondern auf die 
virtuelle Masse.
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Chris c. #2645039
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Ich habe vor kurzem eine Strommesung über Shunt (4,7Ohm) und INA195 für 
Nadelpulsförmige Ströme (ca. 16 Nadeln pro Sek.) bis 300µA aufgebaut.

Dem Ganzen einen Verstärker und noch einen Integrator nachgeschaltet.

Funktionierte sehr gut, nur der Integrator muss vor Beginn der Messung 
über einen µC-Pin wieder "heruntergezählt" werden...

Spannung am INA-Ausgang:
U=300µA*4,7Ohm*100=1,41V

Dann mit dem zusätzlichen Verstärker in den gewünschten Bereich schieben 
z.B. *3 --> Umax@300µA = 4,23V

Ist nicht für Präzisionsmessungen geeignet, deckt aber einen relativ 
weiten Strommessbereich ab.

Hierzu mal eine Frage:
wie verhält sich ein LDO in Bezug auf Stromverbrauch bei niedrigen 
Eingansspannungen?
Habe hierzu einen neuen Beitrag erstellt --> LDO Stromverbrauch bei 
niedrigen Eingangsspannungen.
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Falk B. #2645127
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@  Bastler (Gast)

>> eine virtuelle Masse erzeugt und somit die Spannung über der Photozelle
>> gegen Null regelt. Somit also kein Ladeprozess.

>Warum nicht? Der TIA stellt die Masseverbindung der Photozelle dar, d.h.
>die Kathode der Photozelle wird nicht auf Masse geführt, sondern auf die
>virtuelle Masse.

Genau! Und damit braucht man keinen HighTec Differenzverstärker sonder 
nur einen popeligen OPV mit FET-Eingängen. Ist wahrscheinlich zu einfach 
und zu langweilig.

MFG
Falk
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