Hilfe bei Messung mit Shunt

[Marcus N. (marcus_n)]

Hallo liebe Forenmitglieder :-)

Ich habe mich jetzt ein paar Monate nicht mehr mit Elektronik 
beschäftigt, doch nun möchte ich mich wieder mit dem Thema Step-Down und 
LED-Treiber beschäftigen. Da mich die Materie interessiert, habe ich 
einmal mit der Strommessung via Shunt angefangen.

Dazu verwende ich einen OP TLC272 mit dem Verstärkungsfaktor x23, einen 
0,1 Ohm 5W Shunt und als Strombelastung 16/24 Standard-LEDs. Als 
Versorgung habe ich ein 12(,753xxx)V Netzteil von einer ehemaligen 
externen Festplatte, selbstverständlich mit Stützkondensatoren auf 
meinem Steckbrett.

Im Anhang befinden sich der Schaltplan und die Berechnungen die ich 
angestellt habe. Hoffe dass die Berechnungen für euch verständlich sind!

Nun zum Eigentlichen:
Der Verstärkungsfaktor von 23 stimmt ziemlich genau (23,01xxx). Da habe 
ich mittels Poti 250 mV eingestellt und raus kamen 5,75xxxV, also 
ziemlich genau x23.
Dann habe ich den Stromfluss bei 24 LEDs gemessen, was 253mA ergibt. Da 
gibts auch schon das erste Problem: Wenn ich mittels ohmschen Gesetzt 
von den gemessenen 659mV und einem Shutwiderstand von 0,1 Ohm ausgehe, 
dann kommen 286mA Stromfluss heraus.
Wenn ich aber umgekehrt von dem gemessenen Strom und der verstärkten 
Shuntspannung ausgehe, dann kommt mir wieder ein Widerstand von 0,113 
Ohm raus.

Irgendwas hats da was ich trotz meiner unzähligen Stunden der Suche noch 
immer nicht checke.
Was ich verstehe ist, dass der TLC272 einen typischen Offset von 1,1mV 
hat, der müsste dann aber immer gleich bleiben, egal bei welcher 
anliegenden Shuntspannung oder?

Ob der Widerstand wirklich 0,100 Ohm hat, kann ich leider nicht 
überprüfen da mein Multimeter nur in den 0,1 Ohm bereich kommt und da 
sehr ungenau ist (schwankt zwischen 0,1 und 0,5 Ohm) aber dann müsste 
zumindest bei den Berechnungen der gleiche Widerstand raus kommen. Und 
ja, es ist wirklich ein 0,1 Ohm Widerstand, habe schon bei der 
Farbringtabelle nachgeschaut ;-)

Danke im Voraus für die Hilfe :-)

Lg Marcus

[Uwe (de0508)]

Hi Marcus,

kennst Du schon die

AN105 - Current Sense Circuit Collection von Linear Technology ?

http://www.linear.com/docs/12479

Hier findest Du moderne lowside und highside Strommessverfahren.

Als Shunt sollte man sich einen 4-Leiter Messshunt gönnen.

Ich verwende diese hier:

- Isabellenhütte Präzisionswiderstand PBV 0,5% PBV 0.01Ω und
- Isabellenhütte Präzisionswiderstand PBV 0,5% PBV 0.001Ω

Quelle:
# http://www.conrad.de/ce/de/overview/0241460/Messwiderstaende

Festgelegt habe ich bei meiner Anwendung einen max. Messstrom von 50A 
bei 1mΩ ergibt das einen Messspannung von 50mV.

Diese Verstärke ich um den Faktor 100, siehe dazu den Auszug aus dieser 
Schaltung.

[Bernd S. (Firma: Anscheinend Corner-Cases ;-)) (bernd_stein)]

Hallo,

ich beschäftige mich zufälligerweise gerade auch mit diesem Thema.
Leider ist mein Englischverständnis nicht so gut, sonst könnte ich Dir 
dazu etwas schreiben, aber vielleicht hilft es ja Dir.

http://www.power-eetimes.com/en/a-current-sensing-tutorial-part-1-fundamentals.html?cmp_id=71&news_id=222904103

http://www.power-eetimes.com/en/a-current-sensing-tutorial-part-ii-devices.html?cmp_id=71&news_id=222904138


Bernd_Stein

[Marcus N. (marcus_n)]

Guten Abend!

Erst einmal danke für die Links, die enthalten durchaus interessantes 
Wissen das ich vlt mal brauchen kann.

Naja wie dem auch sei, ich bin nach 1000x herum stecken und herum messen 
von selber auf die Fehlerquelle gekommen, die ich niemals geahnt hätte: 
Der Widerstand der Steckverbindungen auf einem (billigeren) Steckbrett. 
Mir war klar, dass ein Steckbrett nie so gut ist wie eine Platine aber 
dass 8 Steckverbindungen das Ergebnis so stark verfälschen hätte ich nie 
gedacht :O

Also wieder mal Wirbel um heiße Luft und ich hab trotzdem wieder was 
dazu gelernt :D

Und falls es noch jemanden interessiert oder falls das irgendwann einmal 
jemand lesen sollte dann möchte ich noch dazu sagen, dass ich aus dem 
nicht invertierenden Verstärker einen Differenzialverstärker mit dem 
Verstärkungsfaktor 22 gemacht habe. Dabei sind die Eingangssignale des 
OPs DIREKT vor und nach dem shunt.

Lg Marcus

[Dietrich L. (dietrichl)]

Marcus Neubauer schrieb:
> Der Widerstand der Steckverbindungen auf einem (billigeren) Steckbrett.
> Mir war klar, dass ein Steckbrett nie so gut ist wie eine Platine aber
> dass 8 Steckverbindungen das Ergebnis so stark verfälschen hätte ich nie
> gedacht :O

Für genaue Messung und kleine Spannungen am Shunt solltest Du Dich mal 
mit Vierleitermessung beschäfigen: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Vierleitermessung

Es gibt auch entsprechende Shunts dazu, z.B. 
http://www.isabellenhuette.de/fileadmin/content/praezisions-leistungswiderstaende/SMV.PDF.

Mit dieser Methode gehen die Kontaktwiderstände des Shunts nicht in die 
Messung ein, ebenso kann man damit die Spannungsabfälle an Zuleitungen 
und Leiterbahnen "ausblenden". Allerdings braucht man dann zum 
Verstärken einen "Instrumentation Amplifier" (OpAmp beschaltet als 
"echter" Differenzverstärker).

Dies zur "Vertiefung" der Messtechnik mit Shunts ...

Gruß Dietrich

[toto (Gast)]

vierleiter strommessung fyer eine LED... aeh. wow.

[Bernd S. (Firma: Anscheinend Corner-Cases ;-)) (bernd_stein)]

Nur weil es generell zum Thema passt bzw. ganz nützlich ist :

Stichwort : Stromsensoren bzw. Current Shunt Monitors bei Texas 
Instruments

http://www.ti.com/lsds/ti/amplifiers-linear/current-shunt-monitor-products.page?familyAliasId=1200426#p2192=


Bernd_Stein

[Ulrich (Gast)]

Für die LEDs ist ein Shunt mit 4-Leiteranschluss nicht nötig.

Auch wenn man für eine andere Anwendung mit höheren Anforderungen den 
Shunt mit 4 Leitern anschließt, kommt man in der Regel noch mit der 
einfachen Differenzverstärkerschaltung mit 1 OP und 4 Widerständen aus 
(oder der klassischen high Side Strom sensor Schaltung) aus. Die 
Gleichtaktstörungen sind in der Regel klein, und der Shunt ist eine 
niederohmige Signalquelle.