Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik uV ohne Kalibrierung möglichst genau messen


von beginner (Gast)


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Hallo Leute,

ich möchte Spannungen im Bereich 20-100 uV möglichst genau messen (Shunt 
Strommessung, Shunt darf nicht größer sein)
Eine Kalibrierung wie z.B. Offsetkompensation per Abglich ist nicht 
möglich.
Mein erster Ansatz dazu war die Spannung per Op-Amp oder 
Instrumentenverstärker zu verstärken.
Leider haben alle Bauteile, die ich gefunden habe schon alleine einen 
Offset von mindestens 10uV.
Hat einer eine Idee oder schon etwas vergleihbares in der Richtung 
unternommen?

von (prx) A. K. (prx)


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Die Forderung "möglichst genau" kommt hier immer gut an.

von Marc O. (Firma: REICHL EMVandromed) (guglielmo)


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Chopperverstärker; dazu gibt es hier schon Kommentare, einfach mal 
suchen.

von beginner (Gast)


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Ok,

etwas genauer +-10% wären schön. Wie immer im Leben ergibt sich wohl 
eine Preis/Leistungskennlinie, auf der sich dann ausgetobt werden musss.
:D

von Uwe (de0508)


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Hallo beginner,

ja habe ich, aber ohne Kompensationsmassnahmen funktioniert ein OPV 
nicht.

Bei uns liegt die Gesamtverstärkung bei a=100 und die max. Spannung über 
den 4-Leitershunt 0,1% bei 0,050V.
Da eine Offsetspannung auch um die Gesamtverstärkung a=100 verstärkt 
wird und sich auch noch ein Fehleingangsstrom zur Messspannung addiert 
oder subtrahiert, MUSSTE ich die  Offsetspannung auf <1mV einstellen.

Also bei deinen Anforderungen, geht nichts ohne Abgleich und 
Temperaturkompensation!

Evtl. funktioniert eine automatische Offsetkorrektur (integrierer)  bei 
Temperaturänderungen über z.B. einen LTC1050 [1].

Link
[1] http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1050fb.pdf

von MaWin (Gast)


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beginner schrieb:
> Hat einer eine Idee

Hast du dir schon mal angesehen, welche Thermospannungen entstehen, wenn 
dein shunt an einer Seite 5 GradC wärmer ist als deine 
Auswerteschaltung?
Hast du dich mal informiert, welche Offsetspannungen auftreten, wenn 
eine Platine mit SMD Bauteilen durch Fingerdruck verformt wird?
Microvolt Genauigkeit sind schwieriger, als bloss den passenden OpAmp 
auszusuchen.

von Udo S. (urschmitt)


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beginner schrieb:
> ich möchte Spannungen im Bereich 20-100 uV möglichst genau messen (Shunt
> Strommessung, Shunt darf nicht größer sein)

Es wäre zu klären warum der Shunt nicht größer sein darf, und was 
weitere Begleitumstände sind. 20µV Offset haben schon ultra low Offset 
OPs, ausserdem gibt es Effekte wie Rauschen und Thermospannungen.

Auf jeden Fall ist sowas nicht mehr ein Einstiegsprojekt für "beginner".

Siehe Problembeschreibung in Netiquette Nicht die vermeintliche 
Lösung, sondern das eigentlich Problem beschreiben, dann kann man dir 
vieleicht auch besser helfen.

von Harald W. (wilhelms)


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beginner schrieb:

> ich möchte Spannungen im Bereich 20-100 uV möglichst genau messen (Shunt
> Strommessung, Shunt darf nicht größer sein)
> Eine Kalibrierung wie z.B. Offsetkompensation per Abglich ist nicht
> möglich.

Da würde ich ein fertiges Mikrovoltmeter nehmen. :-)

von Harald W. (wilhelms)


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Uwe S. schrieb:

> ja habe ich, aber ohne Kompensationsmassnahmen funktioniert ein OPV
> nicht.
>
> Bei uns liegt die Gesamtverstärkung bei a=100 und die max. Spannung über
> den 4-Leitershunt 0,1% bei 0,050V.
> Da eine Offsetspannung auch um die Gesamtverstärkung a=100 verstärkt
> wird und sich auch noch ein Fehleingangsstrom zur Messspannung addiert
> oder subtrahiert, MUSSTE ich die  Offsetspannung auf <1mV einstellen.

Leicht OT: Ich habe ein viereinhalbstelliges Panelmeter, welches ich
gern zur Strommessung nehmen würde. Leider ist der Vollausschlag mit
2V dafür viel zu hoch und er lässt sich bei dem verwendeten IC auch
nicht auf 200mV einstellen. Eine Offseteinstellung, notfalls sogar
unmittelbar vor der Strommessung ist für mich kein Problem. Da wäre
m.E. die von Dir beschriebene Schaltung gut geeignet. Welchen OPV
hast Du denn da genommen und welche zusätzlichen Maßnahmen wären
noch angebracht, um eine Genauigkeit von möglichst besser als 0,1%
zu erreichen?
Gruss
Harald
PS: Ich habe mich während meiner Berufsauaübung zwar viel mit
Präzisionsmessungen beschäftigt; Meßgeräte mit Genauigkeiten
in obiger Grössenordnung wurden bei uns aber fertig gekauft
oder geliehen.

von oszi40 (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
>  Meßgeräte mit Genauigkeiten

Es fragt sich, ob der TS auch die Störgrößen von der Messung ausreichend 
fernhalten kann ...

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