ADC + Spannungsteiler + MOSFET beeinflusst Messung ("zu wenig Ground")

[Sören (Gast)]

Hallo,

ich habe einen kleinen Kapazitätsmesser für Bleiakkus entworfen; die 
Basis ist ein Raspberry PI mit MCP3008 als ADC (10bit) + ACS712 zur 
Strommessung. Hinter dem ACS712 ist noch ein Spannungsteiler (4k7 + 3k3) 
um von den 5V auf 3V3 zu kommen.

Sobald der IRF3708 die Last (10 Ohm R --> bei 12V Bleiakkus also 
reichlich 1A) gegen GND zieht, verliert die Platine scheinbar an 
GND-Potenzial.

Zur Erklärung: VCC kommt aus einem Labornetzteil mit konstanten 5V; 
Labornetzteil und Batterie GND sind mit 2,5mm2 verbunden (ca. 50cm).

Sobald der FET nun durchschaltet, sinkt die Spannung am Board um ca 10mV 
-> entsprechend ca. "150mA" gemessener Strom auf meinem Board.

Natürlich ist es in diesem Fall kein echtes Problem, weil ich den 
"Nullpunkt" einfach verschieben kann; aber wie umgeht man sowas?

Ich kann ja schlecht mit 10mm2 auf das Board gehen damit der 
Spannungsabfall noch kleiner wird? Es fehlt ja auch nicht an VCC, 
sondern einfach nur an "Masse".

Danke und viele Grüße,
Sören

[Flip B. (frickelfreak)]

Getrennte masse für last und Messignal. Bezugsmasse des messignals darf 
von keinem anderen Strom durchflossen werden.

[Sören (Gast)]

So einfach geht's... Danke für die schnelle Antwort um diese Uhrzeit! 
Manchmal sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht.

[Noch einer (Gast)]

> So einfach geht,s

Theoretisch ja, auf was man in der Praxis achten muss hat AnalogDevices 
zusammengestellt.

http://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-031.pdf

[F. F. (foldi)]

Noch einer schrieb:
>> So einfach geht,s
>
> Theoretisch ja, auf was man in der Praxis achten muss hat AnalogDevices
> zusammengestellt.
>
> http://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-031.pdf

Danke! Sehr interessant.

[Sören (Gast)]

Hallo nochmal,

in der zweiten Version soll es nun anders und besser werden. Es geht 
also um eine regelbare Last, die zur Kapazitätsmessung von Bleiakkus 
verwendet werden soll.

Die Leistung soll an 4 TIP3055 verheizt werden, maximal etwa 10A. Zur 
Temperaturmessung werden LM35 eingesetzt.

Der Strom soll Low-Side gleich über die Emitterwiderstände gemessen 
werden. Dahinter soll dann ein Tiefpass und an den ADC.


Allerdings: Wenn ich nun die Massen wieder verbinde; z.Bsp. eine 
gemeinsame Massefläche habe ich doch das gleiche Problem erneut?

Und verbinden muss ich sie ja, zumindest im aktuellen, unfertigen, 
Schaltungsentwurf?

[Dietrich L. (dietrichl)]

Sören schrieb:
> Allerdings: Wenn ich nun die Massen wieder verbinde; z.Bsp. eine
> gemeinsame Massefläche habe ich doch das gleiche Problem erneut?
>
> Und verbinden muss ich sie ja, zumindest im aktuellen, unfertigen,
> Schaltungsentwurf?

Die Lösung ist:
2 getrennte Stromkreise, einer für die Signalverarbeitung und einer für 
die Leistung. Dann gibt es 2 getrennte GNDs. Nach dem Layouten werden 
beide GNDs bzw. GND-Flächen an einer Stelle, und zwar beim AGND des ADC 
miteinander verbunden.
Dann ist sichergestellt, dass der Rückstrom des Leistungsteils nicht 
über GND-Wege des Verarbeitungsteils fließt.

Wenn man beide Teile räumlich trennt (was sowieso sinnvoll ist) und nur 
eine, aber geschlossene und zusammenhängende GND-Fläche hat, kann 
das auch ausreichen.

Gruß Dietrich