Strommessung: 3.7V-4.2V, uA und PWM

[Nils W. (derniwi)]

Hallo,

ich möchte den Strom an einem kleinen Motor messen. Dieser wird an einer 
LiPo-Zelle betrieben (also 3,5V - 4,2V) und der Leerlaufstrom ist mit 
0,03A angegeben. Gesteuert wird dieser über eine H-Brücke und die 
Drehzahl wird über PWM geregelt.

Der Motor soll in ein Mikromodell (Maßstab Modelleisenbahn Spur H0) 
eingebaut werden, der Stromverbrauch über einen Mikrocontroller (ATTiny 
85 oder ähnliches) ausgewertet werden.

Ich habe schon einige Beiträge zu diversen ICs gefunden (ACS7xx, 
MAX471...) gefunden, bin mir aber nicht sicher, ob diese über den 
Hall-Effekt Ströme in diesem kleinen Bereich sinnvoll auswerten können.

Daher die Frage: gibt es ICs für diesen Fall? Kann man hier überhaupt 
sinnvoll arbeiten, wenn der Motor über ein gepulstes Signal betrieben 
wird? Und der Motor soll auch in beide Richtungen laufen (was über die 
H-Brücke möglich ist), insofern wäre es natürlich möglich, den 
Eingangsstrom der Brücke (L9110) zu messen.

Danke und Gruß
Nils

[Karl M. (Gast)]

Nils, messen kann man mit einem DMM.

Das wäre mein erster Ansatz.

[Nils W. (derniwi)]

Hallo Karl,

ein digitales oder analoges Multimeter scheidet aus, da ich innerhalb 
des Modells die Daten erfassen und verarbeiten möchte.

Es soll ein kleiner LKW werden, der lastabhängig die Beschleunigung 
anpassen kann. Das Fahrzeug selbst wird über eine Funkfernsteuerung 
gelenkt.

Ziel ist, z.B. einen höheren Strom zu messen, wenn ein Anhänger 
angekuppelt ist oder die Fahrt Bergauf geht. In den kleinen Bereichen 
sind die Akkus und die Motoren mit Getriebe leider so kräftig, dass das 
Fahrverhalten relativ unrealistisch ist. Das möchte ich damit etwas 
beeinflussen (z.B. Beschleunigung von 0 auf Maximum in deutlich unter 
1s...). Über die gemessenen Daten und einen selbst programmierten 
Fahrregler erhoffe ich mir ein besseres Fahrergebnis.

Danke und Gruß
Nils

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Nils W. schrieb:
> bin mir aber nicht sicher, ob diese über den
> Hall-Effekt Ströme in diesem kleinen Bereich sinnvoll auswerten können.

Zu recht. Die Ströme sind bei dir viel zu klein, um für die Messung mit 
solchen Sensoren brauchbare Magnetfelder zu generieren.

Du solltest also vermutlich die Shuntmethode wählen, indem du im 
Massezweig der H-Brücke einen niederohmigen Widerstand einfügst und über 
diesem die Spannung misst. Der Tiny25/45/85 hat glücklicherweise einen 
OpAmp verbaut, der bei geringen Eingangsspannungen nützlich ist, 
verbraucht dann allerdings 2 Pins am Controller, da der OpAmp nur bei 
differentiellem Modus aktiv werden kann.

Allerdings ist bei PWM entscheidend, wann du die Messung vornimmst. Du 
musst also Messung und PWM synchronisieren, damit du auch dann misst, 
wenn der Motor bestromt wird.
Ein anderer Ansatz wäre die Messung der Radgeschwindigkeit und eine 
darauf reagierende Regelung der PWM.

[Nils W. (derniwi)]

Hallo Matthias,

Danke für den Beitrag.

Wenn die Pins des ATTiny85 nicht reichen sollten, kann ich natürlich 
auch einen ATTiny87 im SOIC20-Gehäuse verwenden. Der Motor soll auch 
darüber betrieben / gesteuert werden.

Somit muss der Mikrocontroller folgendes können (was der ATTiny87 
schaffen sollte):
- gepulstes Signal vom RC-Empfänger auswerten (Vorwärts / Rückwärts oder 
Stopp) => ein Pin (digitaler Ausgang)
- H-Brücke Geschwindigkeit per PWM => ein Pin (digitaler Ausgang)
- H-Brücke Richtung => ein Pin
- Strommessung per Shunt => zwei Pins (analoge Eingänge)
- evtl. noch einen Lagesensor (hier noch nicht erwähnt) zusätzlich für 
Bergauf- / Bergabfahrt => ein Pin (analoger Eingang)
- evtl. noch einen Lautsprecher für Motorengeräusch (hier auch noch 
nicht erwähnt, kommt auch auf den verbleibenden Speicher für die 
Audiodaten an) => zwei Pins (analoger Ausgang, also PWM)

Wenn ich das alles unterbringe, werden acht Pins benötigt, die sollten 
sich als I/O finden lassen.

Ich werde mal weiter bzgl. Shunt recherchieren.

Gruß
Nils