Hallo, ich möchte den Strom einer Solarzelle von ca. 0 - 1,3 A mit einem Atmega328p messen. Dazu habe ich mir einen 10cm Kupferlackdraht (0,6mm) shunt gebaut, dessen Widerstand circa 6mOhm beträgt. Die darüber abfallende Spannung verstärke ich mit einem Operationsverstärker Ts912, der als nicht-invertierender Verstärker arbeitet. Die Spannungsverstärkung beträgt 101. Die Ausgangsspannung des OP (grob 0- 800mV) liegt damit gut im Bereich des ADC des atmega328p mit interner Referenzspannung 1,1 V. Nach Abzug eines Offsets von circa 170mV (in Software) erhalte ich nun passable Werte für meine Stromstärke. Doch beim Kalibrieren mit Vergleichsmessungen durch mein Multimeter, erhalte ich eine nicht optimal lineare Messkurve. Daher frage ich mich: Was kann ich besser machen und wo liegen meine Fehler? Ist z.B. die Eigangsspannung von 0-10mV zu gering für den TS912 ? Wie linear arbeitet dieser in solch niedrigen Spannungsbereichen? mfG Peter
@ Peter S. (Gast) >Die Ausgangsspannung des OP (grob 0- 800mV) liegt damit gut im Bereich >des ADC des atmega328p mit interner Referenzspannung 1,1 V. >Nach Abzug eines Offsets von circa 170mV (in Software) erhalte ich nun >passable Werte für meine Stromstärke. Kann man machen, wenn gleich 170mV Offset bei 800mV Nominalspannung schon heftig sind. Aber der OPV ist nun mal so. >Doch beim Kalibrieren mit Vergleichsmessungen durch mein Multimeter, >erhalte ich eine nicht optimal lineare Messkurve. Das heißt wieviel genau? >Was kann ich besser machen und wo liegen meine Fehler? Ohne deinen Fehlen in Zahlen zu benennen, kann man da kaum was sagen. >Ist z.B. die Eigangsspannung von 0-10mV zu gering für den TS912 ? Das ist wenig im Vergleich zur Offsetspannung. Hier würde man besser einen anderen OPV nehmen. >Wie linear arbeitet dieser in solch niedrigen Spannungsbereichen? Brauchbar.
Hallo, so etwas habe ich vor Jahren auch mal gebaut. Es läuft heute noch im Dauerbetrieb. Der (Konstantan-) Shunt lag im Minuszweig, für den Op also fast auf seiner negativen Betriebsspannung. Um dort wegzukommen, habe ich den Op speisemäßig um eine Diodenflussspannung "tiefer" gelegt und mir die negative Spannung von einem in der Schaltung ohnehin vorhandenen Max232 "geborgt". Dann musste noch eine Offsetkompensation dazu gebaut werden, welche den Fußpunkt des Verstärkungs-Spannungsteilers um wenige mV verschieben konnte. Damit ergab sich ein völlig lineares Signal, was direkt auf den Adc-Eingang gehen konnte. Eine Kompensation in der Software war nicht mehr nötig. MfG. Andreas
Peter S. schrieb: > Dazu habe ich mir einen 10cm Kupferlackdraht (0,6mm) shunt gebaut, > dessen Widerstand circa 6mOhm beträgt. Sowas würde ich nicht Shunt, sondern eher Schätzeisen nennen. Gruss Harald
> Dazu habe ich mir einen 10cm Kupferlackdraht (0,6mm) shunt gebaut, > dessen Widerstand circa 6mOhm beträgt Wann ?? Montags um 8 Uhr ? Kupfer hat einen hohen Temperaturkoeffizienten und ist als shunt unbrauchbar. > Ist z.B. die Eigangsspannung von 0-10mV zu gering für den TS912 ? Da der TS912 einen Offset von bis zu 12mV hat, kann es durchaus sein. Es könnte auch andersrum sein :-( Daher ist der TS912 für deine Anwendung genau so ungeeignet wie der Kupferdraht. Wenn es WENIGSTENS der TS912B wäre... Es gibt aber viele noch präzisere: AD8551 (1uV) LTC1250 (5uV chopperstabilisiert) AD8622 (10uV) AD8671 (20uV) OPA188 (25uV) AD820 (100uV) TS507 (100uV) Du könntest es natürlich auch mit mehr als 6mOhm versuchen, 1.3A an 0.1 Ohm macht immer noch zu vernachlässigende 0.13V und wäre problemlos um 5 verstärkt in den A/D-Wandler zu schiecken, da machen dann 10mV Offsetspannung nur noch eine Messungenauigkeit von 10mA aus.
Der Offset des OPs ist genauso groß wie die Eingangsspannung, die du verstärken möchtest. Entweder du nimmst einen größeren Shunt oder einen sehr viel besseren OP. Bedenke: Selbst bei einer Input Offset Voltage von 1mV hast du noch einen Fehler von 10%, ganz zu schweigen von anderen Sachen, die sich an deinem OP durch ungünstige Beschaltung ergeben usw.
Danke für die vielen guten Tipps! andreas6 schrieb: > Hallo, > > so etwas habe ich vor Jahren auch mal gebaut. Es läuft heute noch im > Dauerbetrieb. Der (Konstantan-) Shunt lag im Minuszweig, für den Op also > fast auf seiner negativen Betriebsspannung. Um dort wegzukommen, habe > ich den Op speisemäßig um eine Diodenflussspannung "tiefer" gelegt und > mir die negative Spannung von einem in der Schaltung ohnehin vorhandenen > Max232 "geborgt". Dann musste noch eine Offsetkompensation dazu gebaut > werden, welche den Fußpunkt des Verstärkungs-Spannungsteilers um wenige > mV verschieben konnte. Damit ergab sich ein völlig lineares Signal, was > direkt auf den Adc-Eingang gehen konnte. Eine Kompensation in der > Software war nicht mehr nötig. > > MfG. Andreas Das gefällt mir sehr gut! Konstantan ist viel besser geeignet als Kupfer. Könntest du mir den Teil hier nochmal etwas genauer erklären: Um dort wegzukommen, habe > ich den Op speisemäßig um eine Diodenflussspannung "tiefer" gelegt und > mir die negative Spannung von einem in der Schaltung ohnehin vorhandenen > Max232 "geborgt". 1) Wäre es für mich ausreichend, die negative Versorgungsspannung des OPs mit einem ICL7660 anstatt des Max232 zu erzeugen? 2) Wo genau sitzt die Diode bei dir? 3) Wie sieht deine Offsetkompensation aus? Meine Ideen: 2) ICL7660 -> Widerstand -> hier den OP Vcc- anschließen -> Diode -> Gnd ? Vielen Dank!!
> Das gefällt mir sehr gut!
Es ist unsinnig, zu glauben, einen OpAmp,
der 12mV Offsetspannung hat,
mit Offsetkalibrierung zu einem sagen wir 100uV
genauen OpAmp machen zu können.
Temperaturdrift, etc. machen das wieder zunichte,
man ist ständig am nachkalibrieren.
MaWin schrieb: > Es ist unsinnig, zu glauben, einen OpAmp, > der 12mV Offsetspannung hat, > mit Offsetkalibrierung zu einem sagen wir 100uV > genauen OpAmp machen zu können. den OP werde ich dann auch ersetzten. Ich bin ja dankbar für deine Tipps und würde dann z.B. einen deiner vorgeschlagenen OPs verwenden. mfG
> ich hänge mal die Schaltung ran. Du zeigst hier nicht ernsthaft eine Schaltung, die die themperaturabhängige Flussspannung einer 1N4148 Diode verwendet, um einen OpAmp die Offsetspannung wegzutrimmen ? Warum baust du nciht gleich ein thermometer ? handelsübliche OpAmps sind dermassen viel besser als die Dioden, daß jeglicher Offsetabgleich es nur verschlimmert. Und falls die 10mV des TS912 bei 0.3V Gesamtrange (also 3% Fehler) wirklich stören, muß man ja nicht die billigsten der billigsten OpAmps nehmen (10mV hat auch der LM324), sondern darf ausnahmsweise mal einen etwas teureren OpAMp kaufen, es gibt ungefähr 100000 Varianten auf dem Markt.
Hallo, falls es Dir nicht aufgefallen ist: Die beiden 1N-Dioden kürzen sich thermisch weg, weil symmetrisch angelegt. Praktisch gibt es hier kein Weglaufen bei Temperaturänderungen. MfG. Andreas
Nur wenn das Poti auf MIttelstellung steht, also die Offsetschaltung nutzlos und wirkungslos ist. Steht das irgendwo anders (auch schon 1 Grad weg von der Mitte reicht aus), ändert sich die Offsetkorrekturspannung mit genau so viel Prozent, wie sich die Vorwärtsspannung der Diode ändert. Obwohl durch einen Spannungsteiler geschickt, ändert sich am Porzentsatz nichts.
> Die beiden 1N-Dioden kürzen sich thermisch weg, weil symmetrisch angelegt gematchte Dioden 1N4148 ???
P.S. nimm MAX4238 oder OPA333 bzw. OPA335, die haben super-niedrige Offsets http://www.mikrocontroller.net/articles/Standardbauelemente#Operationsverst.C3.A4rker
MaWin schrieb: > Du zeigst hier nicht ernsthaft eine Schaltung, die die > themperaturabhängige Flussspannung einer 1N4148 Diode verwendet, um > einen OpAmp die Offsetspannung wegzutrimmen ? Wenn man das geschickt baut, könnte man damit ja gleich die Temperaturabhängigkeit des Kupferdraht-Shunts wegtrimmen. :-) Gruss Harald
Die Leistung im Shunt ist bestimmbar und damit dessen Temperatur, damit auch die Nichtlinearität des Kupfers kein Problem. Wo ist das Problem MaWin?
> Wo ist das Problem MaWin?
Du übersiehst, daß die Schaltung keinen Umgebungstemperatursensor hat,
und damit kann man die Anfangstemperatur des shunts nicht wegrechnen.
Auch ist die Temperatursteigerung nicht instantan, sondern braucht eine
Zeit der Erwärmung, in der man falsche Messergebisse umrechnet, falls
man nicht auch die Wärmeträgheit korrekturrechnet.
Die Variante mit den Dioden ist natürlich völliger Humbug.
Hallo, habe nun eure Tipps großteils umgesetzt. D.h. 6mOhm Kupferdraht durch 60mOhm Konstantandraht ersetzt. TS912 durch TLC272 mit 0,8mV Offset ersetzt (genügt), nicht-invertierend mit Verstärkung 11 statt 101. Die Versorgungsspannung habe ich so belassen, da die Messwerte nun im Bereich 0 - 1300mA auf wenige mA mit dem Multimeter übereinstimmen. Die Messwerte scheinen nun auch temperaturstabil zu sein. Das ist für meine Hobby-Zwecke nun ausreichend. Vielen Dank nochmal!
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