OPV-Problem bei Shunt-Strommessung

[Dennis H. (t1w2i3s4t5e6r)]

Hallo!

Ich habe vor einiger Zeit ein kleines Projekt begonnen. In diesem 
Thread:

Beitrag "Erstes Doppelseitiges SMD Projekt"

habe ich einige Hilfe dazu bekommen. Die Platine ist gefertigt, alles 
gelötet und das Programm ist auch geschrieben. Das ganze ist eine 
einfache Strommessung. OPV ist der LT1013. Da in dem Gehäuse zwei OPV's 
sind, habe ich einen für den Strom bis 1A genutzt, den zweiten für den 
Strom ab 1A bis 20A. Als ADC kommt der interne des Attiny24 zum Einsatz. 
Das bei der Messung bis 20A durch den ADC nur eine Auflösung von 20mA 
möglich ist, ist mir vorher schon klar gewesen und reicht mir völlig zu.

Nun zu meinem Problem. Ich habe die OPV-Schaltung vorher in LT-Spice 
simuliert, einfach wegen mangelnder Erfahrung mit OPV's. Nur ist mir ein 
Umstand nicht aufgefallen. Ich kann keine Ströme unter 70mA messen, weil 
der OPV die niedrigen Spannungen nicht verstärkt, siehe Bilder im 
Anhang. Ansich kann ich damit leben, ist eben ein Anfängerfehler. Aber 
vielleicht hat ja jemand noch eine Idee, wie ich das hinbekommen könnte, 
ohne eine neue Platine zu bestellen.

Vielen Dank schonmal für eure Hilfe.


Dennis

[UR-Schmitt (Gast)]

Dennis H. schrieb:
> Ich kann keine Ströme unter 70mA messen, weil
> der OPV die niedrigen Spannungen nicht verstärkt,

Bei einem Shunt von 0,01 Ohm hast du bei 70 mA noch eine Spannung von 
0,7mV.
Ein OP verstärkt auch kleine Spannungen aber damit dürftest du (ohne mir 
jetzt das Datenblatt des OPs angeschaut zu haben) im Bereich der 
Offsetspannung sein.

[ArnoR (Gast)]

Wo ist denn Knoten 006? Sieht aus wie ein kleiner negativer Offset, der 
durch das Messsignal überwunden werden muss, um die Schaltung positv 
auszusteuern. Wenn das so ist, kannst du das mit den 
Symmetrierwiderständen R2/R4 oder einem zusätzliche 
Offsetstrom-Widerstand machen.

[Dennis H. (t1w2i3s4t5e6r)]

ArnoR schrieb:
> Wo ist denn Knoten 006

Der ist am Punkt zwischen R1 und Q2, sozusagen der Messausgang für den 
niedrigen Strom.

UR-Schmitt schrieb:
> Bei einem Shunt von 0,01 Ohm hast du bei 70 mA noch eine Spannung von
> 0,7mV.
> Ein OP verstärkt auch kleine Spannungen aber damit dürftest du (ohne mir
> jetzt das Datenblatt des OPs angeschaut zu haben) im Bereich der
> Offsetspannung sein.

Ich hab eben das Datenblatt angesehen und da steht eig was von max 150µV 
Offset, also sollte das eig vom OPV her funktionieren, oder liegt es 
daran, das ich keine negative Spannungsversorgung am OPV hab? Aber dafür 
hatte ich ja eig den Transistor am Ausgang vorgesehen, mh, komisch.


MfG Dennis

[ArnoR (Gast)]

Lass doch die PWL-Quelle mal 100-fach langsamer ansteigen, der OPV ist 
sehr langsam und für 5V ist keine SlewRate im DB.

[Dennis H. (t1w2i3s4t5e6r)]

In der Tat eine interessante Idee, hab ich mal umgesetzt, und siehe da, 
man kommt wirklich tiefer.

Vielleicht muss ich noch dazu sagen, das ich zur Zeit auf Fehlersuche 
bin. Die Simulation ist mir ansich ziemlich egal, nur habe ich 
festgestellt, das die Anzeige erst bei höheren Strömen etwas anzeigt. 
Und da bin ich als erstes auf die OPV Simulation gestoßen. Also nach der 
Simulation müsste die Anzeige eig was anzeigen, bei z.B. 25mA, aber 
genau das macht sie in der Praxis eben nicht. Also muss der Fehler noch 
woanders liegen.


MfG Dennis

[Helmut S. (helmuts)]

Hier mal die Lösung. :-)

[Tom (Gast)]

Tja für Gleichstrom sollte diese Variante funktionieren

[Purzel H. (hacky)]

Was soll dieser daemliche Transistor? Ist der OpAmp alleine nicht gut 
genug?

[Kai K. (klaas)]

>Was soll dieser daemliche Transistor? Ist der OpAmp alleine nicht gut
>genug?

Ich vermute mal, der ist dazu da, damit der Ausgang der Schaltung auf 0V 
herunter kommt.

R3 macht den Ausgang genügend niederohmig, weil der ADC eine 
niederohmige Ansteuerung will. Das ist ja schließlich keine 
Push-Pull-Stufe.

[Dennis H. (t1w2i3s4t5e6r)]

Zwei von Drei schrieb:
> Was soll dieser daemliche Transistor? Ist der OpAmp alleine nicht gut
> genug?

Wie Kai Klaas schon schreibt war es gedacht, das der Messeingang des ADC 
auch auf 0V kommt. Nun habe ich aber ganz andere Probleme festgestellt. 
Das ich nur höhere Ströme messen konnte, war ein Programmfehler von mir. 
Den Fehler habe ich noch nicht ganz korrigieren können, ich find den 
Fehler noch nicht, so habe ich mir erstmal nur die ADC-Werte ausgeben 
lassen. Also ich mache 256 Messungen, die ich zusammen addiere und dann 
wieder durch 256 teile. und dieses Ergebnis lasse ich mir einfach 
anzeigen. Und siehe da, selbst wenn gar nix angeschlossen ist, was einen 
Stromfluss erzeugen könnte, zeigt meine Anzeige etwas an, ziemlich 
unbeständig. Eine ausgiebige Forums-Suche hat ergeben, das alles 
anscheinend etwas schwingt. Ich habe es versucht mit meinem kleinen Oszi 
zu messen, allerdings ist es schwer, 1mV zu messen, und da auch noch was 
zu erkennen. Ich habe hier eben keinen ordentlichen Lastwiderstand, der 
mal 10A ziehen würde. Hab schon nach einer Lampe vom Auto gesucht, aber 
nix mehr gefunden, nur 5Watt Lämpchen.

Nun lag es einfach an meinem Unwissen über OPV's, das ich da keinerlei 
Tiefpässe eingeplant habe. Weder am Eingang des OPV noch am ADC. Also 
brauche ich erstmal keine Programmfehler mehr suchen, solange ich nicht 
vom elektrischen her einen vernünftigen Wert am ADC-Eingang anliegen 
habe. Nun, so bin ich zumindest erstmal wieder eine Erfahrung reicher.


MfG Dennis

[Kai K. (klaas)]

Divide and conquer!

Schließe doch einfach mal den Eingang der Schaltung kurz und schau dir 
das ADC Wandlungsergebnis an.

Dann vergrößerst du Roffs1 von 100R auf 1000R und wiederholst das Spiel. 
Dann siehst du, ob die Schaltung überhaupt funktioniert.