Stommessung mit Shunt und OPV ging schief.

#3651876
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Hallo,

ich habe hier ein Problem wo ich nicht hinter komme warum beim ersten 
Versuch alles funktionierte und beim zweiten mir der OPV abgebrannt ist.

Zum Versuch, ich wollte den Ruhestrom am Auto aufzeichnen, da ich einen 
4-20mA Datenlogger zur Verfügung habe habe ich nach einer Lösung gesucht 
um diesen zu verwenden.

Das beste was ich gefunden hatte war ein Shunt an dem bei dem erwarteten 
Strom 60mV abfallen und ein OPV als Spannung/Strom-Wandler.
Der Shunt wurde low-side eingebaut und als OPV hatte ich den TLC272.
Den OPV hatte ich nach diesen Modell angeschlossen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Spannungs-Strom-Wandler
Versorgungsspannung direkt die 12V von der Batterie.

Beim ersten Versuch hatte alles funktioniert und die Messung lief ca. 3 
Stunden.

Als ich dann noch ein mal eine Messung machen wollte mit einen kleineren 
Shuntwiderstand wurde der OPV plötzlich heiß als ich die positive 
Spannungsversorgung an den OPV angeschlossen hatte und ist 
durchgebrannt.

Ich weiß jetzt leider nicht wie das passieren konnte. Hat einer von euch 
eine Idee?

Schöne Grüße
Thomas
#3652180
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Hallo,

hier noch ein paar Informationen.
Der Shunt und der OPV sind fest verbunden.
Die beiden roten Punkte waren nur geklemmt und könnten Kontaktprobleme 
gehabt haben.
Als Shunt hatte ich für den kleinen Widerstand ein ca. 60cm 1,5mm2 Draht 
und für den größeren ein 100cm 0,75mm2.

Schöne Grüße
Thomas
Angehängte Dateien:
#3735606
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Hallo,

bei einen weiteren Versuch ist der OPV wieder heil geblieben. Ich 
verstehe leider nicht wie so.
Mein nächster Versuch war mit einen MCP3424 mit der Schaltung im 
Datenblatt:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/22088b.pdf
Bild 6-5.
Schaltung lief, Daten wurden angezeigt. Akku angeschlossen und Peng, 
Chip abgebrannt.
Und ich weiß nicht wieso, kann mir das jemand erklären?

Schöne Grüße
Thomas
#3735636
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Hallo,

nein, die Spannung habe ich über einen Spannungsteiler so ausgelegt das 
bei einer Akkuspannung von 14,5 Volt rein rechnerisch 2V am MCP 
anliegen.
Ich habe das vor Inbetriebnahme auch simuliert und bei 14,5V hatte ich 
1,9Volt.

Vss liegt auf GND
Vdd +5V

Es scheint mit der Anschlußreihenfolge zusammen zu hängen.
Ich weiß aber nicht mehr ob ich diesmal erst den Akku minus oder Akku 
plus angeschlossen habe.

Schöne Grüße
Thomas
Persönliche Seite #3735644
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Generell eine gute Idee wäre es, Eingänge die sowieso schon hochohmig 
sind (also OP-Eingänge) mit Vorwiderständen zum Schutz zu versehen (z.B. 
47k Ohm).
Wenn die Schaltung dann nicht funktioniert geht wenigstens nicht alles 
im Rauch auf.

Bei der Schaltung 6-5 aus dem Datenblatt hast du den Shunt hoffentlich 
nicht in die positive Leitung gelegt. Dann wäre klar, dass der IC mit 
13,5V an den Eingängen etwas überfordert ist (Eingangsspannung muss 
zwischen 0V und Referenz - also 2,048V - liegen).
#3735650
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Thomas Drebert schrieb:
> die Spannung habe ich über einen Spannungsteiler so ausgelegt das
> bei einer Akkuspannung von 14,5 Volt rein rechnerisch 2V am MCP
> anliegen.

Zeig mal DEINE Schaltung...
Die Spannungsteile sehe ich in der Schaltung von Microchip nirgends. 
Wenn die diese 1:1 nachgebaut hast, dann ist es kein Wunder, dass sie in 
Rauch aufgegangen ist.
#3735680
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Thomas Drebert schrieb:
> Hallo,
>
> nein, die Spannung habe ich über einen Spannungsteiler so ausgelegt das
> bei einer Akkuspannung von 14,5 Volt rein rechnerisch 2V am MCP
> anliegen.
> Ich habe das vor Inbetriebnahme auch simuliert und bei 14,5V hatte ich
> 1,9Volt.
>
> Vss liegt auf GND
> Vdd +5V

Aber erst, nachdem du sie angeschlossen hast. Und auch nur, wenn es 
keinen Wackelkontakt gibt, den du ja weiter oben für möglich gehalten 
hast.

> Es scheint mit der Anschlußreihenfolge zusammen zu hängen.
> Ich weiß aber nicht mehr ob ich diesmal erst den Akku minus oder Akku
> plus angeschlossen habe.

Am besten schließt du zuerst GND, dann VSS und erst dann den Eingang an. 
Vielleicht war das ja das Problem.
Gast #3736001
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Woher hast du die 5V für den MCP3424? Vielleicht über einen 7805 aus dem 
KFZ-Bordnetz erzeugt?

Das KFZ-Bordnetz kann eine ziemliche Seuche sein (insbesondere wenn du 
an Stellen misst, wo induktive Lasten größere Ströme ziehen). Wenn auf 
dem Bordnetz eine Transiente zu weit/zu schnell nach oben geht, kann 
einfacher Spannungsregler nicht unbedingt garantieren, dass Vdd nicht 
über 7V geht - und damit brennt dein MCP3424 durch. Auch der TLC272 
direkt am Bordnetz ist eine schlechte Idee: der brennt durch, wenn die 
Versorgung über 18V geht.

Nutze als Versorgung für deine Schaltung entweder eine externe Quelle 
(Batterien) oder z.B. so einen USB-Adapter für den Zigarettenanzünder - 
der sollte hoffentlich vernünftige Begrenzungsschaltungen integriert 
haben.
#3736229
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Hallo,

von der Schaltung handelt es sich um ein Zusatzboard für den Rasberry:
http://www.abelectronics.co.uk/products/3/Raspberry-Pi/14/Delta-Sigma-Pi-18-bit-Analogue-to-Digital-converter
Einen Schaltplan gibt es unter:
http://www.abelectronics.co.uk/docs/stock/raspberrypi/deltasigma/Delta-Sigma-Schematic.pdf

An das KFZ Spannungsnetz ist die Schaltung noch gar nicht gekommen, zum 
testen hatte ich einen kleinen 12V 1Ah Akku benutzt.
Ich hatte am Akku einen Spannungsteiler von gesamt 2M im Teiler 1,7M 
300K.
Der Chip ist gleich abgebrannt als ich einen Eingang an den 
Spannungsteiler angeschlossen hatte.

Schöne Grüße
Thomas
#3736270
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Thomas Drebert schrieb:
> Einen Schaltplan gibt es unter:

Es gibt sogar sehr viele Schaltpläne im Netz.
Wir bräuchten aber EXAKT deinen Schatplan, also genau so wie du das 
aufgebaut hast und so wie du die Stromversorgung und den Akku 
angeschlossen hast.

Mit einem Akku testen ist sehr schlecht, der bringt kurzzeitig auch mal 
10 oder 20A und brennt ir damit im Fehlerfall alles weg.

Besser wäre ein Labornetzteil mit einstellbarer Strombegrenzung.
Gast #3736323
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Thomas Drebert schrieb:
> Ich hatte am Akku einen Spannungsteiler von gesamt 2M im Teiler 1,7M
> 300K.

Das ist zu hochphmig für den MCP3424 um noch genau zu messen, 
Puffer-OpAmp oder zumindest Stützkondensator davor.

> Der Chip ist gleich abgebrannt als ich einen Eingang an den
> Spannungsteiler angeschlossen hatte.

Über 300k wird er nicht abbrennen, also wohl an den anderen (Masse) 
Anschluss. Wenn da beide Schaltung auf unterschiedlichem Potential 
liegen, auch durch statische Spannungen, kann das passieren.

Also Schaltung mit Stromversorgung und allen vorher bestehenden 
Verbindungen zwischen den Modulen und Stromversorgungen aufzeichnen und 
einzeichen, welche Leitung du dann verbunden hast bevor es rauchte.
#3736772
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Thomas Drebert schrieb:
> die Spannung nach Vss spielt keine Rolle
Und wie der eine Rolle spielt:
>>> Absolute Maximum Ratings†
>>>
>>> All inputs and outputs .......................VSS–0.4V to VDD+0.4V
Verlässt du diesen Bereich, wir der IC kaputt.

> Im Datenblatt vom mcp3424 Seite 33 ist der
> Anschluß genau beschrieben und auch zu sehen das Ch2 volle
> Batteriespannung gegen Vss hat.
Das geht aber nur, wenn Vbat<=Vdd ist, siehe "Absolute Maximum Ratings"
#3736782
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Bastler schrieb:
> Leider geht das aber nur, wenn der Akku max 7V hat
So weit würde ich nicht gehen, Absolute Maximum Ratings für Vdd ist zwar 
7V, ich würde mich an die ELECTRICAL CHARACTERISTICS (Voltage Range VDD 
2.7 — 5.5 V) halten.

Thomas Drebert schrieb:
> die Spannung nach Vss spielt keine Rolle, da es Differenzeingänge sind.
Differenzeingänge schön und gut, nur leider Geht der IC, wie du schon 
herausgefunden hast, kaputt, wenn dein Eingangssignal eine 
Gleichtaktspannung großer Vdd+0.4V hat.
#3736795
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Max H. schrieb:

>>>> All inputs and outputs .......................VSS–0.4V to VDD+0.4V
> Verlässt du diesen Bereich, wir der IC kaputt.


Hallo,

warum stellst du hier diese Behauptungen wenn du das Datenblatt nicht 
lesen kannst?

Vin = Chn+ - Chn-
Vin am 244K Widerstand = 1,8 Volt
Vdd = 5V
Vss = 0V
Vin ist also genau im Bereich.

> Das geht aber nur, wenn Vbat<=Vdd ist, siehe "Absolute Maximum Ratings"

Denn Satz hast du dir doch auch aus den Fingern gesaugt, dort steht 
eindeutig

Vin = (r2 / r1+r2) * Vbatt

Vbatt kann jede beliebige Spannung sein und das spielt auch keine rolle 
da ich keinen Singel input verwenden sondern Differential Inputs.

Schöne Grüße
Thomas
#3736878
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Achim S. schrieb:
> ich denke jeder hier interpretiert deinen "Schaltplan" so, dass zwischen
> Ch1+ und Ch2- die vollen 12,4V liegen. Wenn dein Plan anders gemeint
> war, dann stell das bitte richtig.
>
> Ansonsten gilt halt einfach, dass der MCP3424 mit 12V zwischen
> beliebigen Eingängen sofort stirbt (was er ja bei dir ja auch
> zuverlässig getan hat).

Hallo,

deinen ersten Satz Stimme ich zu, zwischen Ch1+ und Ch2- liegen die 
vollen 12,4V, aber es handelt sich um 2 verschiedene Eingänge Channel 1 
und Channel 2, diese haben nichts miteinander zu tun.
Im Datenblatt steht beschrieben das jeder Eingang (+/-) sogar 
unterschiedlich benutzt werden kann, Singel Side - auf GND + Max 5V oder 
Diff - irgend wo und + auch irgend wo im Bereich -2,048V - +2,048V.

Zu deinen 2ten, worauf stützt du die Aussage, ich habe dazu nichts 
gefunden.
Da der MCP 4 Eingänge , also 8 Pins hat währe wenn dies so ist die 
Planung ein enormer Rechenaufwand, da alle Spannungs Kombinationen 
durchgerechnet werden müssten.
Beim Durchmessen der Anschlußleitungen, um einen falschen Anschuß aus zu 
schliessen konnte ich zwischen den Eingängen einen Widerstand von ca. 17 
MOhm feststellen.

Schöne Grüße
Thomas
Gast #3736896
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Thomas Drebert schrieb:
> deinen ersten Satz Stimme ich zu, zwischen Ch1+ und Ch2- liegen die
> vollen 12,4V, aber es handelt sich um 2 verschiedene Eingänge Channel 1
> und Channel 2, diese haben nichts miteinander zu tun.

Du kannst gerne weiter davon ausgehen, dass du der einzige bist der das 
Datenblatt richtig interpretiert und dass alle anderen sich irren. Wenn 
du damit auf keinen grünen Zweig kommst, dann wirst du es uns vielleicht 
irgendwann glauben:

keine Eingangsspannung (kein einzelner Pin) darf um mehr als 0,3V unter 
Vss oder über Vdd liegen. Tut er das, dann beginnen die ESD-Dioden zu 
leiten. Mit deinem Schutzwiderstand von 47k werden sie diesmal nicht 
gleich kaputt gehen, aber funktionieren wird die Schaltung trotzdem 
nicht.

Die Analogeingänge werden tatsächlich differentiell ausgewertet, aber 
trotzdem muss jeder einzelne Pin innerhalb der Vorsorgung liegen.
Gast #3736897
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Thomas Drebert schrieb:
> deinen ersten Satz Stimme ich zu, zwischen Ch1+ und Ch2- liegen die
> vollen 12,4V, aber es handelt sich um 2 verschiedene Eingänge Channel 1
> und Channel 2, diese haben nichts miteinander zu tun.

Doch, sie sind im gleichen IC. Und das Datenblatt schreibt unter 
"Absolute Maximum Ratings":

All inputs and outputs ............. ..........VSS–0.4V to VDD+0.4V

Weiter unten unter "Electrical Charakteristics" steht:
Maximum Input Voltage Range:   Min VSS-0.3V   Max VDD+0.3V

Das heißt, wenn man VDD mit 2.7-5.5V annimmt (steht unter "Power 
Requirements"), darf kein einziger Eingang eine größere Spannung als 
5.5+0.3=5.8V sehen. Bei dir sind aber 12.4V vorhanden. Das äußert sich 
nun mal so, daß der Rauch, der die Elektronik am Laufen hält, aus dem 
Gehäuse entweicht :-)

Dein Gedankenfehler liegt vermutlich darin, daß du annimmst, die 
Eingänge (egal ob single oder differenziell) seien galvanisch 
voneinander getrennt. Das sind sie nicht! (Du hattest geschrieben: 
"...diese haben nichts miteinander zu tun.")
Sie gehören alle zusammen zum gleichen Chip, und dessen Grenzdaten sind 
für den Chip inclusive aller Eingänge gültig.
Gast #3736938
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Moin,

es stimmt, dass die differenzielle Eingangsspannung |VDD - VSS| sein 
darf. Im Text steht das, was die anderen hier schon befürchtet hatten: 
"The maximum voltage range on each differential input
pin is from VSS-0.3V to VDD+0.3V. Any voltage below or
above this range will cause leakage currents through
the Electrostatic Discharge (ESD) diodes at the input
pins." Die Schaltung wird also mit 47 kOhm vor den Eingängen nicht mehr 
sterben, aber vermutlich auch nicht richtig funktionieren. Die zu hohe 
Spannung wird durch die Schutzdioden abgeführt werden.

Wenn du die 1,6 MOhm und die 244 kOhm tauschst und deine ADC-Masse 
passend legst sollte es funktionieren. 1,6 MOhm finde ich allerdings 
recht viel für einen Spannungsteiler, da misst man schon falsch wenn man 
mit dem Finger auch nur in der Nähe ist...

Viel Erfolg bei der Messung,
beste Grüße
Johannes
#3737103
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Thomas Drebert schrieb:
> diese haben nichts miteinander zu tun.
Doch sie sind im gleichen IC und die Absolute Maximum Ratings beziehen 
sich auf den gleichen Vss/Vdd Pin

Thomas Drebert schrieb:
> Zu deinen 2ten, worauf stützt du die Aussage, ich habe dazu nichts
> gefunden
Ganz einfach: An jedem Eingang darf max. Vdd+0.4V bzw. Vdd-0.4V anliegen 
Vdd darf max. 7V bezogen auf Vss sein, nach Adam Riese macht das dann 
(absolute) maximal 7.8V Differenz zwischen zwei Eingangspins.

Und nein, die
> All inputs and outputs .......................VSS–0.4V to VDD+0.4V
beziehen sich nicht auf die Differenz, dafür gibt es in den Absolute 
Maximum Ratings noch einen eigene Punkt:
> Differential Input Voltage ...................|VDD- VSS|

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