Hallo zusammen,
Erstmal muss ich diese Platform loben und euch allen Danken. So viel
Wissen zum Thema Elektronik und Co. zusammenzustellen ist einfach
Spitze! Ich habe viel Nützliches hier gefunden und wollte nun mal auf
eure Erfahrung zurückgreifen (und somit meinen ersten Post
veröffentlichen).
Ich habe die Strommessschaltung aus Beitrag 21296 aufgebaut und im
großen und ganzen funktioniert sie auch, nur leider bin ich mit den
gemessenen Ergebnissen nicht so ganz zufrieden (siehe Messreihe im
PDF-Dokument).
Gemessen wurden alle Spannungen und der Strom mit meinem Multimeter
(MM). Mir ist klar, dass das auch nicht unbedingt genau sein muss und
dass auch das MM Eigenwiderstand usw. hat und somit die Messung
beeinflusst. Bei 0.1V hat der LM358 laut Datenblatt ja sein unteres Ende
des Bereichs und somit funktioniert er nicht mehr. Mit anderen
Verstärkungsfaktoren (bzw. Widerständen) bin ich auch schon in den
oberen Grenzbereich bei ca. 2,8 V (bei 5V Spannung) gelaufen. Leider
waren dort die Messungen auch sehr ungenau.
Ist es normal, dass der OpAmp so unregelmäßig verstärkt
(Verstärkungsfaktor)? Er schwankt ja schon etwas.
Wodurch ist die Abweichung des Shunts im Vergleich zum gemessenen Strom
zu erklären?
Was macht man bei diesem Problem in der Praxis? Wird eine Analyse der
Daten und eine Korrektur in Software durchgeführt?
Viele Grüße
Andreas
AndreasS schrieb:> Wodurch ist die Abweichung des Shunts im Vergleich zum gemessenen Strom> zu erklären?>> Was macht man bei diesem Problem in der Praxis? Wird eine Analyse der> Daten und eine Korrektur in Software durchgeführt
Du hast den Offsetfehler des OP-amp nicht berücksichtigt. Wenn man eine
gewisse Meßunsicherheit deiner Daten annimmt, scheinen deine Werte bis
ca. 10mA ja plausibel. Danach schlägt halt der Offset zu und du mußt
auch bedenken, dass der Ausgang des LM385 je nach Last nicht wirklich
ganz an 0V rankommt.
Was dagegen tun: 1. besseren OP mit niedigem Offset verwenden.
Ausgangsseitig hängt das sehr stark vom verwendeten nachgeschalteten AD
ab und ob du wirklich bis 0mA genau messen willst. Allenfalls kleine
negative Versorgung für OP verwenden.
Dein billiger LM358 (der billigste der billigen OpAmp die es überhaupt
gibt) hat eine maximalen Offsetfehler von 7mA, deine blauen Messwerte
sind also vollkommen ok und sprechen für einen realen Offsetfehler um
3mV.
Die unregelmässige Linie der restlichen Messwerte wird besser, wenn du
1k2 und 4k7 also Rückkopplungswiderstände verwendest
1. weil dann der Eingangsstrom des - Eingangs nicht so deutlich wird.
(du kannst auch zwischen Shunt und + EInagng noch 10k bzw. 1k einbauen
damit beide Eingänge denselben Eingangswiderstand sehen).
2. Wird der Ausgang in Richtung MAsse ausreichend belastet, der OpAmp
ist also immer gefordert Strom abzuleiten und hat kein Pronlem mit
Spannungen nahe 0. Das kann man auch erreichen in dem man mal 1k vom
Ausgang nach Masse legt.
Desweiteren hat du ja schon ein Problem mA/mV shunt, an dem hat der
OpAMp gar nichts zu tun. Es geht also wohl um Spannungsabfall auf den
Zuleitungen.
Wieso du bei 5V Versorgung und einem 10 Ohm und einem 1 Ohm Widerstand
in Reihe mit deinem Multimeter (welches im 200mA Bereich einen
Spannungsabfall von 0.129V haben sollte) überhaupt 129mA misst und nicht
442mA, ist jedoch unklar.
Hast du ein altes Zeigerinstrument ?
AndreasS schrieb:> Ist es normal, dass der OpAmp so unregelmäßig verstärkt> (Verstärkungsfaktor)? Er schwankt ja schon etwas.
Wenn du an den Grenzbereich des OPAs kommst ist das normal (hier wohl so
um 100 mV). Im Prinzip musst du ja alle Fehler auch bedenken, also der
Widerstand, das Multimeter usw. Wenn man sich das so anschaut schwankt
der OPA gar nicht so sehr, rechne es mal nach ;)
Vielen Dank für eure Antworten, morgen schaue ich mir das alles genauer
an und melde mich nochmal zurück.
@MaWin: Eines vorneweg, die Zuleitung hat in der Tat 9 Ω (da hatte ich
das Problem bei meinen errechneten Maximalstrom auch vermutet und
erkannt)
Guten Abend (fast schon Nacht),
Habe nun das Stromzuführungskabel durch ein Niederohmigeres ersetzt und
den Vorschlag von MaWin (Downgraden der Widerstände) durchgeführt. Die
Messungen laufen jetzt besser als vorher. Die errechneten
Operationsverstärkerfaktoren liegen jetzt allesamt viel näher beim
theoretischen Wert der Rückkopplungswiderstände. Anscheinend hat der
aktuelle Aufbau auf dem Steckbrett und die Stromzufuhr einen
Restwiderstand von 1,5-2,5 Ω bei "starkem" Stromfluss.
Generell kann ich zumindest mit den Shuntwerten leben und die eben im µC
nachträglich so anpassen wie ich es haben will. Diese Genauigkeit reicht
mir für mein Problem (Vergleich mit Referenzspannung von 1.1V ergibt ja
immer noch eine theoretische Auflösung von etwas mehr als einem mV pro
Bit).
Was gibt es denn sonst noch für Kaufempfehlungen für "gute" OpAmp's? Ich
bin dem Artikel Operationsverstärker-Grundschaltungen gefolgt und
habe mit den 'billigste der billigen OpAmp die es überhaupt gibt' (wie
MaWin es schreibt) gekauft.
Liebe Grüße
AndreasS
AndreasS schrieb:> Was gibt es denn sonst noch für Kaufempfehlungen für "gute" OpAmp's? Ich> bin dem Artikel Operationsverstärker-Grundschaltungen gefolgt und> habe mit den 'billigste der billigen OpAmp die es überhaupt gibt' (wie> MaWin es schreibt) gekauft.
Der Billigste der Billigen ist nicht unbedingt für den eigenen Bedarf
geeignet. OPVs wählt man zwar auch nach dem Preis nach aus aber die
Eigenschaften wiegen dann doch mehr.
Es gibt schlechte Opamps, aber keine guten.
Das ist deswegen so, weil die Qualität von Opamps eine mehrdimensionale
Größe ist. Es gibt bspw. welche mit sehr hoher Bandbreite und welche mit
sehr hoher Genauigkeit, aber keine mit beiden positiven Eigenschaften
gleichzeitig.
Zum Glück gibt es bei praktisch allen Herstellern Parametertabellen mit
Filterfunktion. Dort stellt man einfach die Mindestanforderungen ein und
lässt die Ergebnisse aufsteigend nach Preis sortieren. Die ersten paar
Einträge sind dann gute Kandidaten für die endgültige Auswahl.
Diese erfolgt nach dem Lesen des Datenblatts und nach der Anfrage bei
Distributoren, was die Teile in der gewünschten Stückzahl tatsächlich
kosten.
Da hatten es unsere Väter und Großväter sehr viel schwerer, die
richtigen Bauteile herauszufinden :)
AndreasS schrieb:> Okay, sagen wir mal ich möchte einen genauen (OPV) haben
Eine solche Aussage macht nur Sinn im Zusammenhang mit dem Preis,
den Du zu zahlen bereit bist. Und ein Grundsatz der Messtechnik
lautet: "Man misst nicht so genau wie möglich, sondern so genau
wie nötig".
Gruss
Harald
LT1077 wäre, nach dem Bisherigen zu schließen, wohl keine schlechte
Wahl, kostet bei Reichelt 2.45.
cave: die dortige Angabe '2x' ist ein Irrtum, er ist nur einfach und
damit nicht kompatibel zum LM358.
Es ist wohl alles wichtige schon gesagt worden. Aber ich verstehe nicht,
was du uns mit dem Diagramm sagen willst. Wenn man in Excel als x-Achse
eine Rubriken-Achse von 1 bis 10 wählt, bekommt man natürlich eine
beliebig krumme Kennlinie, die überhaupt nichts aussagt. Für ein
X/Y-Diagramm muss man eine Punkt-Darstellung wählen. Dann bekommt man
z.B. für den OP-Ausgang über der Eingangs-Spg die Darstellung im Anhang.
Dein Problem mit der Nichtlinearität ist natürlich nicht mehr erkennbar.
