Spannung und Strom eines 12V Motors messen

Gast #3390669
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Sehr geehrter Community,

ich hab folgendes Problem. Ich möchte gern in einem einfachen 
Schaltkreis die Spannung und die Stromstärke eines 12V Motors messen. 
Dieser wird mit einer externen Stromquelle (Netzteil) versorgt. (Mir ist 
klar das die Spannung bei 12V bleiben sollte, kann ja aber trotzdem 
geringfügig schwanken oder?) Die Stromstärke kann man scheinbar mithilfe 
eines Shunts messen. Hierbei stellt sich jedoch die Frage, inwieweit 
dieser dimensioniert sein soll. Ich hab folgende Eckdaten des Motors: 
Bei normaler Last dürfte die Leistung bei ca. 3,569 W liegen, was 
ca.300mA sind. Kann aber bei Volllast bis auf 1A hochgehen. Auch wenn 
das wohl der worst case ist.

Ich möchte eine möglichst hohe Messgenauigkeit erreichen, da ich den 
Motor quasi testen möchte (trotzdem nur eine einfache Schaltung).  Die 
Spannung lässt sich wohl mithilfe eines Spannungsteilers realisieren, da 
das Arduino Mega, was ich verwende, ja maximal 5V auf dem ADC verträt. 
Jedoch weiß ich nicht so recht wie ich diesen Umsetzen kann. Ich habs in 
der angehängten Skizze mal versucht. Vllt. könnt ihr mir dabei helfen, 
wie ich die Widerstände richtig ausrechne und verschalte. Ich will 
wirklich die Spannung des Motors messen (bzw. den Spannungsabfall).

Beste Grüße und vielen vielen Dank,

Gregor.
Angehängte Dateien:
Gast #3390684
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Bin wirklich der absolute Elektrotechnik Anfänger, entschuldigt meine 
Amateuerhaftigkeit! Aber da habt ihr auf jeden Fall recht. Dann also 
doch die beiden Widerstände mit in den parallelzweig und dazwischen der 
ADC? aber dann mess ich doch nur das Netzteil oder?
Gast #3390801
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Also für die Strommessung hast du jetzt im Prinzip 3 Möglichkeiten.

1. eine Stromzange die das durch den fließenden Strom erzeugte Feld 
erfasst.

2. und 3. mit dem shunt
2. Dimensioniere den shunt mittels URI so das du mit dem maximalen Strom 
auf die max Spannung des ADC's kommst.
==> Nachteil: 5Volt Spannungsabfall am Shunt ==> Shunt wird mächtig Warm 
und Spannung über dem Motor reduziert . 12 V - 5 Volt = 7 Volt über dem 
Motor
==> Vorteil: einfache Schaltung

3. Jetzt wir die Schaltung aufwändig
Shunt so dimensionieren das der Spannungsabfall bei max Strom nur einige 
mVolt beträgt. Diese Spannung auf einen Operationsverstärker geben um 
daraus die 0 - 5 Volt für den ADC zu erzeugen.
==> Nachteil : Aufwändige Schaltung, Kalibrierung der 
Verstärkerschaltung notwendig um die Präzision zu erreichen. Eventuell 
nichtlineares Verstärkerverhalten das in der SW ausgeglichen werden 
muss.
==> Vorteil : Präzise Messung mit sehr geringem Einfluß auf den Motor
#3390865
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Die Spannung in Deiner Schaltung wird von der Spannungsquelle 
vorgegeben, der Motor entscheidet wieviel Srom fließt.
Die Spannung am Motor entspricht der Spannung an der Quelle minus dem 
Spannungsabfall am Shunt. Im Idealfall währe der Null, dann müßtest Du 
aber eine indirekte Messung mit Stromzange oder ählichem machen. Den 
Shunt dimmensionierst Du deßhalb so klein wie möglich, damit der Motor 
möglichst die volle Spannung bekommt aber so groß wie nötig um eine 
brauchbare Messspannung zu bekommen.
Da Du aber die Gesammtspannung und die Spannung über dem Shunt mißt 
kannst Du die Spannung am Motor jederzeit errechnen.
Gast #3390898
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Vielen Dank für eure ausführlichen Antworten!

Für heut hab ich das erstmal weggelegt, mache mir dann morgen wieder 
Gedanken darüber! Jeder fängt eben mal klein an und ich finds toll das 
ihr euch so die Zeit dafür nehmt. Vielen Dank und noch einen 
wunderschönen Dienstag Abend!

Beste Grüße,
Rudi.

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