Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Günstiger DC-Stromsensor?


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von Tröte (Gast)


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Hallo Leute,

ich muss an ca. 20 Stellen DC-Ströme von 0 bis 3A bzw. 7A bei 48V messen 
- Genauigkeit besser/gleich 5%, ideal 1-2%. Und ja, ich kenne die LEM 
Wandler, aber die kosten immer mind. 12-15€. Gibt es etwas in dem 
Bereich auch günstiger?

Bei Messungen mit High Side Shunts habe ich das Problem, das dort die 
Genauigkeit flöten geht, wenn ich kleine Ströme messen muss. Der Shunt 
wird dann zu niederohmig um kleine Ströme zu messen (50mA und Größer) da 
er ja auch bei maximalen Strom nicht zu heiß werden soll :-(

von Bernhard S. (dl9rdw)


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Kennst auch schon die ACS7xx Serie von Allegro Micro?

Sind kleine HALL ICs und laufen ganz passabel.

Grüße Bernhard

von Tröte (Gast)


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Okay, werde ich mir mal ansehen!

Muss man generell Hall-Sensoren vielleicht gegen Störeinflüsse mit einem 
Mu-Metall schirmen oder haben die Probleme wenn ich Metall oder 
Stromdurchflossene Leiter in die Nähe bringe?

von Jörg R. (solar77)


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Bernhard S. schrieb:
> Kennst auch schon die ACS7xx Serie von Allegro Micro?

Liegen um die 5 bis 6 Euro, beim Biliganbieter auch deutlich darunter.
Ausführung in 5, 20 und 30 Ampere. 10 Ampere Ausführung kenne ich nicht.

: Bearbeitet durch User
von Tröte (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Liegen um die 5 bis 6 Euro, beim Biliganbieter auch deutlich darunter.
> Ausführung in 5, 20 und 30 Ampere. 10 Ampere Ausführung kenne ich nicht.

Hab das Datenblatt kurz überflogen - sieht gut aus. Ein 10A Typ wäre 
natürlich super, aber ich denke der 20A geht auch. Der kostet bei TME 
auch nur 3€. "Der Preis ist heiß" ;-)

Ich werde jetzt das Datenblatt noch etwas genauer studieren und genau 
prüfen, ob der passt.

Vielen Dank!

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Nach meinen Erfahrungen rauschte das Ding ziemlich heftig. Habe mal mit 
dem 5A Teil gespielt. Ich glaube eher nicht, dass Du damit 50mA mit der 
20A Version auflösen kannst. (evtl. mit Mitteln)

Edit: Mal eben ins Datenblatt gesehen. Dort sind 7mVpp typischer Noise 
bei 2kHz Bandbreite für den 66mV/A Sensor (30A) angegeben. Wenn man das 
einfach mal 1:1 auf den 20A Sensor überträgt wären das ca. 70mApp Noise. 
Evtl. kannst Du das ja noch etwas filtern.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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7A bei 48V mit 50mA misst man per shunt und Stromspiegel.

Wie LT1787HV oder LTC6101

von Wolfgang (Gast)


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Philipp C. schrieb:
> Ich glaube eher nicht, dass Du damit 50mA mit der 20A Version auflösen
> kannst.

Warum sollte man bei einem Strombereich bis 3 bzw 7A eine 20A Version 
wählen?
Ansonsten ist die Rauschamplitude auch eine Frage der erforderlichen 
Bandbreite. Zur Unterdrückung von Störungen läßt sich über den externen 
Kondensator die Bandbreite steuern.

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Wolfgang schrieb:
> Warum sollte man bei einem Strombereich bis 3 bzw 7A eine 20A Version
> wählen?

Weil er den schon ausgewählt hatte, habe ich mir den angesehen. Es ist 
ja auch der sinnvollste, wenn man nur 5A, 20A und 30A zur Auswahl hat.

Wolfgang schrieb:
> Ansonsten ist die Rauschamplitude auch eine Frage der erforderlichen
> Bandbreite. Zur Unterdrückung von Störungen läßt sich über den externen
> Kondensator die Bandbreite steuern.

Ja, hab ich ja gesagt, dass er das Versuchen kann. Aber es kommt auf 
einen Versuch an. Das Rauschen wird nicht gerade sehr weiß sein.

von Tröte (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Warum sollte man bei einem Strombereich bis 3 bzw 7A eine 20A Version
> wählen?

Weil es nur 5A, 20A und 30A typen nach Datenblatt gibbet. Ist doof aber 
der Preis ist sehr okay.

Philipp C. schrieb:
> Nach meinen Erfahrungen rauschte das Ding ziemlich heftig. Habe mal mit
> dem 5A Teil gespielt. Ich glaube eher nicht, dass Du damit 50mA mit der
> 20A Version auflösen kannst. (evtl. mit Mitteln)

Solange der Mittelwert stimmt kann man wohl einfach Filtern.

von Basti (Gast)


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Geht super einfach
mit INA219... der kann nur bis 26 Volt messen, aber TI hat auch ICs mit 
höheren Spannungen, soweit ich weiß...
Jedenfalls sind 7 bis 50 mA nur 140 digits... das sollte fast jeder IC 
mit Shunt schaffen...
Wie genau müssen denn die 50 mA erfasst werden? Beim
INA219
kann man die Messbereiche bequem
umschalten und hat 0,5 % Messfehler auf Full Range: 40 mV, 80 mV, 160 
mV, 320 mV

von Tröte (Gast)


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Philipp, du spricht mir aus dem Munde ;)

von Tröte (Gast)


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Basti schrieb:
> Geht super einfach
> mit INA219... der kann nur bis 26 Volt messen, aber TI hat auch ICs mit
> höheren Spannungen, soweit ich weiß...
> Jedenfalls sind 7 bis 50 mA nur 140 digits... das sollte fast jeder IC
> mit Shunt schaffen...
> Wie genau müssen denn die 50 mA erfasst werden? Beim
> INA219
> kann man die Messbereiche bequem
> umschalten und hat 0,5 % Messfehler auf Full Range: 40 mV, 80 mV, 160
> mV, 320 mV

Ich habe mit einem INA168 gearbeitet. Umschalten ist so ein Problem, 
denn ich habe eine rein analoge Schaltung. Die Strommessung dient dem 
Load Balancing von verschiedenen Stromquellen auf einen DC-Bus bei 48V.

Aber wenn ich nur sehr kleine Ströme messen will ist der Offset einfach 
zu groß. Bei hochohmigeren Shunts wird mir dieser einfach zu heiß bei 
maximalen Stromfluss.

Und den kleinen Messbereich brauche ich, damit die Netzteile im Leerlauf 
nicht anfangen zu oszillieren, was ich leider schon beobachtet habe :-(

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Ich hab mal kurz spaßeshalber den 5A Sensor rausgekramt und einfach mit 
offenen Stromanschlüssen ans Multimeter gehängt und dann die Spannung 
drei mal ca. 60s aufgezeichnet. Einmal mit 20ms Integrationszeit, mit 
200ms und mit 2s.
Das Rauschen scheint man schon ziemlich weit runter zu bekommen, wenn 
man keine Bandbreite benötigt. Da kommt man schon in den Bereich wo es 
mehr nach Drift aussieht.

von Basti (Gast)


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Der INA168 is net so dolle... da muss alles mit sehr hochohmigen 
Widerständen eingestellt werden. Sie Messbereichsumschaltung beim 219 
geht per I2C... der hat Zero Offset... und hält auch was er 
verspricht... ich bin restlos begeistert von dem...
Mit einer galvanischen Trennung sind auch die 48 Volt gar kein 
Problem... auf meiner Seite findest du recht viel um den INA219:
https://sebastianfoerster86.wordpress.com/category/powermeter/

von Tröte (Gast)


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Philipp C. schrieb:
> Ich hab mal kurz spaßeshalber den 5A Sensor rausgekramt und
> einfach mit
> offenen Stromanschlüssen ans Multimeter gehängt und dann die Spannung
> drei mal ca. 60s aufgezeichnet. Einmal mit 20ms Integrationszeit, mit
> 200ms und mit 2s.
> Das Rauschen scheint man schon ziemlich weit runter zu bekommen, wenn
> man keine Bandbreite benötigt. Da kommt man schon in den Bereich wo es
> mehr nach Drift aussieht.

Das nenne ich mal Einsatz!
Sieht es nur so aus, oder sorgt die Eigenerwämung schon für so einen 
nennenswertes weglaufen?

PS
Vielen Dank für die Infos

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Ich weiß nicht was man da driften sieht. 1mV sind ja auch nur 5,5mA und 
ist weit unter dem was man mit dem Teil messen können soll. Anbei ein 
Bild davon, wenn man die Platine mit dem Sensor in die Hand nimmt und 
einfach mal langsam umdreht und wieder zurück (habe ich in der Messung 
mehrfach gemacht). Man sieht sehr schön in der Messung wie lange ich das 
Teil in Ruhe gelassen habe bis es los ging :). In dem Bereich sieht man 
wahrscheinlich alles mögliche an Magnetfeldern.

von Dirk K. (dekoepi)



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Hier mal eine Messung mit ACS712 in der 5A-Version. Abtastung mit 1Hz.

Das Grundrauschen liegt bei 100mA Last. Die sieht man damit immer. Auch, 
wenn kein Strom fließt. Die Auflösung danach lässt sich mit 
Oversampling/Interpolation tatsächlich bis grob auf 1mA treiben.

Für meine Zwecke sind die ICs damit für nichts zu gebrauchen - ich will 
schon wissen, ob überhaupt Strom fließt oder nicht.

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Driftet es bei dir so stark oder woher kommt dieses Problem mit den 
100mA?

Ich versorge den Sensor gerade mit sehr genauen 5.0000V. Ohne Strom 
messe ich 2.513V. Das entspricht ja etwa +100mA, aber solange diese 
Spannung nicht driftet stört das doch nicht?

von Dirk K. (dekoepi)


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Eine Drift habe ich nicht festgestellt. Das ist das auch im Datenblatt 
erwähnte Grundrauschen des Sensors. Unter rund 100mA (ich glaube, 78mA 
war das beste, was ich erreichen konnte mit dem 16Bit-ADC) ist der 
Sensor blind, die gibt er immer aus.

: Bearbeitet durch User
von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Den Offset kann ich bestätigen, aber nicht das der Sensor unter 100mA 
"blind" ist. Im Anhang mal eine kurze Messung bei der ich den Strom 
zuerst in 10mA Schritten auf 100mA erhöht habe und dann in 20mA 
Schritten wieder zurück.

von Dirk K. (dekoepi)


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Ich kann aus meinen Tests nur ableiten, dass es bei mir tatsächlich so 
aussieht - hier mal mit einem Shunt-Widerstand + Opamp via STM32-ADC 
gemessen mit demselben Lader-Aufbau. Wäre es ein Offset und kein 
Grundrauschen, dürften hier keine ~600mA rauskommen, sondern 500mA.

Muss mir das bei mehr Zeit und Muße noch mal ansehen, ob da an meinen 
Aufbauten was nicht gepasst hat. Dein Ergebnis ist ja doch sehr 
ermutigend!

Nachtrag: Wenn ich die unterschiedlichen Skalen bei meinen Messungen 
betrachte, könnte ich da reingefallen sein, das sind im hiesigen Graphen 
nur knapp über 500mA. Habe ich die ACS712 offenbar falsch beurteilt!
(Für meine Zwecke reicht die Auflösung dennoch nicht aus, da ich auch 
bei Offset-Abzug immer noch schwankende einstellige mA sehe damit.)

: Bearbeitet durch User
von Tröte (Gast)


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Dirk K. schrieb:
> (Für meine Zwecke reicht die Auflösung dennoch nicht aus, da ich auch
> bei Offset-Abzug immer noch schwankende einstellige mA sehe damit.)

Für mich ist das aber mehr als ausreichend! ;-)

Vielen Dank euch allen - vor allem für die schönen Messkurven!

von Jörg R. (solar77)


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Tröte schrieb:
> Für mich ist das aber mehr als ausreichend! ;-)

Du kannst Deine Erfahrungen ja mal berichten.

Ich habe mir auch 2 von den 5 Ampere-Versionen gekauft und bisher keine 
genaueren Meesungen damit gemacht. Die detaillierten Beiträge von 
Phillip verunsichern mich aber etwas die Teile einzusetzen. Ich wollte 
sie unter anderem für eine Eigenbau-Netzteil verwenden. Eine Frage die 
ich mir auch noch stelle ist, ob die Teile in eine Art Sättigung laufen 
wenn man den Strom immer nur in eine Richtung durchschickt - und damit 
dann auch falsche Werte liefern ?

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Bei einem Sensor der so günstig ist, galvanisch getrennt und dann auch 
nur 1,2mR in den Strompfad einfügt darf man halt auch nicht erwarten, 
dass man damit ein paar pA messen kann bei 5A FS.
Das Datenblatt sagt, dass er typisch einen Nicht-Linearität von 1,5% 
hat. Das sind eben knapp 75mA. Darunter wird man sicher etwas messen 
können, aber wenn es genauer sein muss, dann ist der vielleicht einfach 
nichts.
Wenn es nur für die Anzeige eines 5A Netzteils geht, dann ist das doch 
ausreichend denke ich. Die Auflösung ist ja schon größer möglich. Und 
wenn das Netzteil noch ein wenig Digitalkram drin hat, dann weiß man ja 
auch wann mal kein Strom fließt und kann so den Offset ständig neu 
messen.

von Jörg R. (solar77)


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Philipp C. schrieb:
> Wenn es nur für die Anzeige eines 5A Netzteils geht, dann ist das doch
> ausreichend denke ich.

Hallo Phillip, das ist ja nicht mein Thread aber vielleicht auch für den 
TO interessant. Du hast natürlich vollkommen recht das man bei dem Preis 
nicht Zuviel erwarten darf. Auf diesen Typ bin ich durch Zufall 
gestoßen. Andere kenne ich überhaupt nicht. Der TO braucht 20 Stück, da 
ist der Preis nicht unerheblich. Für mein kleines Projekt würde ich auch 
mehr ausgeben. Kannst Du andere bessere Typen empfehlen? Vielen Dank. 
Gruß Jörg

: Bearbeitet durch User
von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Sorry, ich kenne auch nur diesen als integrierten Hall-Sensor. Für ein 
Netzteil würde ich aber ohnehin eher einfach einen Shunt verwenden.

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