Hallo, ich hätte eine Frage zu einer Strommessung mittels Shunt und Differenzverstärker.. Die Strommessung muss im positiven Zweig (+24V)liegen, daher würde ich gerne einen Differenzverstärker verwenden um auf eine Ausgangsspannung von etwas 0-1V zu kommen, welche ich dann mit einem µC verarbeiten kann. den positiven Eingang des OP's verbinde ich mit +24V, den negativen nach dem Shunt. Alle 4 Widerstände sind gleich groß, also sollte am OP-Ausgang die Spannung rauskommen welche auch am Shunt abfällt, nur jetzt mit dem Bezugspunkt zu GND? - Stimmt das so?? Kann ich den OP mit +5V Versorgungsspannung betreiben, wenn ein Eingang des OP's auf +24V liegt, oder muss ich den OP dann auch mit 24V betrieben?? Als OP würde ich gerne einen LM358 verwenden. Bei der Schaltung kommt es nicht unbedingt auf absolute Genauigkeit an. Das ganze soll eine Art Prüfgerät für div. GND Signale (16stück) werden. Ich schalte +24V gegen jeden einzelnen GND, messe den Strom im gemeinsamen +Zweig, liegt diese in einem bestimmten Bereich, ist alles OK... Danke!!
Mach nen Schaltplan, guck ins Datenblatt welche Spannungen an den Pins anliegen dürfen.
Stefan schrieb: > Kann ich den OP mit +5V Versorgungsspannung betreiben, wenn ein Eingang > des OP's auf +24V liegt, oder muss ich den OP dann auch mit 24V > betrieben?? Keines von beiden. Beim LM358 müssen beide Eingänge mindestens 1,5V negativer als die Versorgung V+ sein.
Hallo, es steht ja hier ganz deutlich, daß es so wie Du denkst nicht funktionieren wird. Der Hersteller schreibt das extra rein. Dieser OPV könnte perfekt die Spannung eines Shunts in der GND-Leitung verstärken. "Common mode input voltage range(1) VCC- -0.3 to VCC+ -1.5V" Also wäre es am einfachsten, Du machst zwei Spannungteiler von vor und nach dem Shunt zu GND und schließt den OPV an die beiden Spannungsteiler an. Und zwar so, daß die Aussage der Zeile oben nicht verletzt wird. Ein richtig eingestellter Verstärkungsfaktor und Offsetabgleich müßte die richtige Spannung ausgeben. Die Spannungsteiler sollten weniger als 3,5V ausgeben. Mit freundlichem Gruß
Hallo, ich verwende den LT1638 http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/16389fg.pdf Mehr dazu findet man in der: Application Note 105 AN105-1 December 2005 Current Sense Circuit Collection http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an105fa.pdf
Mit den 4 gleichen Widerständen für den Verstärkungsfaktor von 1 wird es schon funktionieren. Die OPV-Eingänge sind dann bei U/2, damit im zulässigen Bereich. Berücksichtigen musst Du allerdings, das dir Toleranzen der Widerstände die Gleichtaktunterdrückung verderben können. Also möglichst eine Abgleichmöglichkeit vorsehen. Bei 1V über dem Shunt und 24V Betriebsspannung erscheint mir die Sache beherschbar. mfG
Danke für die vielen Antworten!! der Tipp mit dem Spannungsteilern am Shunt ist Spitze!! damit kann ich meine +24V runterteilen und auch die Spannung nach dem Shunt im gleichen Faktor runterteilen. Damit kann ich dann auch meinen OP mit 5V betreiben. Ich denke das war der Tipp den ich brauchte!
Stefan schrieb: > Damit kann ich dann auch meinen > OP mit 5V betreiben. Das wird nicht reichen, wenn an den OPV-Eingängen halbe Betriebsspannung liegt. Siehe https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Der_Subtrahierer_.28Differenzverst.C3.A4rker.29 Du könntest zwar 2 zusätzliche, gleiche Widerstände von den OPV-Eingängen nach Masse schalten um die Spannung an den OPV-Eingängen zu verringern, würdest dann allerdings den Einfluss der Offsetspannung auch proportional vergrößern. Der LM358 kann aber auch problemlos mit 24V Betriebsspannung arbeiten. Du müsstest lediglich gegebenenfalls die Ausgangsspannung begrenzen um eventuell die ADU-Eingänge nicht zu beschädigen. mfG edit: letzter Einfall war nicht gut: würde die Verstärkung verringern
"der Tipp mit dem Spannungsteilern am Shunt ist Spitze!!" muß ich hoch springen wie Hans Rosenthal? Mfg
Stefan schrieb: > Die Strommessung muss im positiven Zweig (+24V)liegen, daher würde ich > gerne einen Differenzverstärker verwenden um auf eine Ausgangsspannung > von etwas 0-1V zu kommen, welche ich dann mit einem µC verarbeiten kann. Über welche Ströme und Toleranzen wird geredet? Es gibt auf dem Halleffekt basierende ICs, die eine Trennung zwischen Stromkreis und Ausgangssignal liefern und damit fast beliebige Potentialverhältnisse erlauben. Am bekanntesten und billigsten ist der ACS712, es gibt sowas aber auch von bekannten Herstellern.
Hallo, in den Links wird es nochmal schön gezeigt: http://www.planetanalog.com/document.asp?doc_id=527795 http://www.analog-eetimes.com/content/handbook-current-sensing-dc-power-part-one/page/0/4 MfG
Gibt es denn einen Grund für den OP? Zum einen gibt es ja die high-side Strommesser (ZXCT1081 z.B.), zum anderen gibt es die OPs ja auch für den High-Side Betrieb optimiert (also Vcc+ +0,3V und dafür nicht bis GND). Und im Datenblat de Zetex ist die übliche Schaltung mit OP und Transistor aufgeführt
Stefan schrieb: > Kann ich den OP mit +5V Versorgungsspannung betreiben, wenn ein Eingang > des OP's auf +24V liegt, oder muss ich den OP dann auch mit 24V > betrieben?? Datenblatt lesen ist wohl auch nicht mehr modern. Warum willst du dafür eigentlich den LM358 benutzen? Ein INA 126 wäre auch eine Möglichkeit, der darf bis 200 V an seinen Eingängen haben.
Angehängte Dateien:
-
messung.PNG
12 KB
Hallo, es muss nicht unbedingt ein LM sein. Ich kann auch mit einer Genauigkeit von 10% locker leben, ich möchte damit ein 16poliges Kabel durchmessen und lediglich feststellen ob ein Strom von etwa 200mA fließt.. siehe Anhang. im negative Zweig messen ist leider nicht möglich, auch wenn es nach der Musterschaltung so aussieht.
Dann kann man das so machen wie du es gezeichnet hast wenns mehr zum schätzen ist. Bedenke im aktuellen Plan, dass du nur etwa 1/10 der Spannung am RShunt am Ausgang vom LM358. Um wieder auf ca. 1:1 zu kommen würde ich R8 und R10 zu 100 kOhm statt 10 kOhm wählen (müsste dann 1:10 sein, sprich Faktor 11 sein)
INA138 ist genau für sowas gemacht. Alternativ geht die Spannungsteilergeschichte schon, hab ich auch bereits realisiert. Dann kannst Du Dir gleich den OPV sparen und auf die 2 ADC Eingänge eines Attiny25 mit Differenzmessung und interner Verstärkung x20 gehen. Eingangskondensator nicht vergessen.
Den INA gibt es leider nur als SMD, ich benötige eine Lösung in THT, den Verstärkungsfaktor habe ich leider jetzt total übersehen, der OP ist zwar 1:1, aber der Spannungsteile davor 11:1, habe ich jetzt übersehen. Ich denke es wird die OP Lösung, evtl mit einem bessern OP. DANKE!!!
Stefan schrieb: > Den INA gibt es leider nur als SMD, ich benötige eine Lösung in THT, Meinen oben vorgeschlagenen INA 126 gibts auch im DIP8-Gehäuse ;) Zum Schätzen geht aber, wie schon gesagt, auch der LM358 mit passender Verstärkung ;)
Stefan schrieb: > Den INA gibt es leider nur als SMD Hach Gottchen, dafür gibts bei Pollin billig Adapterplatinen für Sot23-5 auf Steckbrett. Und sooo schwer ist der wirklich nicht zu löten.
Stefan schrieb: > aber der Spannungsteile davor 11:1 Du bist Dir schon bewusst, dass die ganze Spannungsteilerei sehr genaue oder zumindest jeweils gleiche (gepaarte) Widerstandswerte benötigt? Oder Du musst abgleichen und hoffen, dass die Temperaturabhängigkeit klein genug ist. Das ist nämlich ein wesentlicher Vorteil der "Intrumentation Amplifiers": die internen Widerstande sind entsprechend passend abgeglichen!
Dietrich L. schrieb: > Stefan schrieb: >> aber der Spannungsteile davor 11:1 > > Du bist Dir schon bewusst, dass die ganze Spannungsteilerei sehr genaue > oder zumindest jeweils gleiche (gepaarte) Widerstandswerte benötigt? > Oder Du musst abgleichen und hoffen, dass die Temperaturabhängigkeit > klein genug ist. > > Das ist nämlich ein wesentlicher Vorteil der "Intrumentation > Amplifiers": die internen Widerstande sind entsprechend passend > abgeglichen! Das ist ihm wohl egal, er muss ja nur wissen ob ca. 200 mA fließen und er kann mit einem 10% Fehler dabei leben. In diesem speziellen Fall kann man auch schon mal einen OPV aus der Schublade rechts benutzen. ;)
Hallo, der TL062 sollte auch in jeder Schublade vorhanden sein. siehe Batteriewächter https://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:BMON_1048_L200.PNG R14 ist der Shunt. Gruß Anja
M. K. schrieb: > Das ist ihm wohl egal, er muss ja nur wissen ob ca. 200 mA fließen und > er kann mit einem 10% Fehler dabei leben. Der Fehler als % vom Messwert wäre ja noch OK. Aber die Nullpunktverschiebung kann alles mögliche bewirken, z.B. dass bei 200mA der Ausgang nicht mal positiv wird. Ein Nullpunktabgleich ist also sehr empfehlenswert oder sogar erforderlich.
Dietrich L. schrieb: > Der Fehler als % vom Messwert wäre ja noch OK. > Aber die Nullpunktverschiebung kann alles mögliche bewirken, z.B. dass > bei 200mA der Ausgang nicht mal positiv wird. Ein Nullpunktabgleich ist > also sehr empfehlenswert oder sogar erforderlich. Wie soll denn das gehen wenn Masse das kleinste vorhandene Potential ist?
M. K. schrieb: > Wie soll denn das gehen wenn Masse das kleinste vorhandene Potential > ist? Beispiel:
1 | + 24V >--o--R_shunt--o---> I_Last |
2 | | | |
3 | 10k +1% 10k -1% bei |
4 | | | I_Last=0: |
5 | | | |
6 | o-----------(--(+)--> 2,142V -\ |
7 | | | Eingang -> Differenz = -0,079V |
8 | | o--(-)--> 2,221V -/ d.h. Ausgang OP = 0V |
9 | | | Es muss erst ein bestimmter |
10 | 1k -1% 1k +1% Laststrom fließen, damit |
11 | | | der Ausgang überhaupt |
12 | GND ----o-----------o----> positiv wird. |
Bei welchem Strom der Ausgang anfängt positiv zu werden kann man ja ausrechnen und daraufhin beurteilen, ob das Ganze noch ausreichend funktioniert.
Dietrich L. schrieb: > Beispiel > 2,142V > 2,221V Wie kann man sich da wieder irgendwelche Zahlen auf ein viertel Promille genau aus der Nase saugen, wenn die Messkette schlechter als 1% genau ist? Ich nenne sowas gerne "Schönsaufen!"... Stefan schrieb: > ich möchte damit ein 16poliges Kabel durchmessen und lediglich > feststellen ob ein Strom von etwa 200mA fließt.. Und warum musst du da die Messung unbedingt aufwändig highside machen? Mal angenommen, an dem Messshunt mit 1R würden 200mV bei 200mA abfallen, dann könntest du die Transistoren trotzdem mit 5V sicher ein und ausschalten. Du könntest mit dieser Spannung sogar direkt auf den ADC eines uC gehen und hättest trotzdem noch eine bessere "Genauigkeit" als 10%...
M. K. schrieb: > Zum Schätzen geht aber, wie schon gesagt, auch der LM358 mit passender > Verstärkung ;) In der gezeigten Schaltung aber nicht. Der LM358 ist zwar R2R, aber nur wenn er Strom aus dem Ausgang heraus treiben muss. In deinem Beispiel liegen bei 0 Strom ca. 1V an + und - vom OPV. der Ausgang muss also ca. 100µA (wegen 10k R8) nach Masse ableiten um auf 0V zu kommen. Das geht aber beim LMx38 nicht. Mit anderen Worten, deine Ausgangsspannung kommt nicht auf 0V. Mit 100Ohm Last gegen Masse kriegst du ca. 10mV. Ob dir das genügt musst du selber wissen. TS912 z.B. würde bis ca. 50mV gehen ohne zusätzliche Last. Einen OPV der R2R möglichst weit nach unten kommt und auch noch bezahlbar ist, suche ich auch. AD822 z.B. ist mir aber zu teuer.
temp schrieb: > In der gezeigten Schaltung aber nicht. Der LM358 ist zwar R2R, aber nur > wenn er Strom aus dem Ausgang heraus treiben muss. In deinem Beispiel > liegen bei 0 Strom ca. 1V an + und - vom OPV. In meinem Beispiel? Welches Beispiel denn von mir? temp schrieb: > Das geht > aber beim LMx38 nicht. Mit anderen Worten, deine Ausgangsspannung kommt > nicht auf 0V. Mit 100Ohm Last gegen Masse kriegst du ca. 10mV. Was ja völlig ausreichen würde wenn man mal die Anforderungen des TEs gelesen hätte. Dieser sagte: Stefan schrieb: > Ich kann auch mit einer Genauigkeit von 10% locker leben, > ich möchte damit ein 16poliges Kabel durchmessen und lediglich > feststellen ob ein Strom von etwa 200mA fließt.. Lothar M. schrieb: > Wie kann man sich da wieder irgendwelche Zahlen auf ein viertel Promille > genau aus der Nase saugen, wenn die Messkette schlechter als 1% genau > ist? Das hab ich mich beim Lesen auch gefragt...
Dietrich L. schrieb: > Beispiel: >
1 | > + 24V >--o--R_shunt--o---> I_Last |
2 | > | | |
3 | > 10k +1% 10k -1% bei |
4 | > | | I_Last=0: |
5 | > | | |
6 | > o-----------(--(+)--> 2,142V -\ |
7 | > | | Eingang -> Differenz = -0,079V |
8 | > | o--(-)--> 2,221V -/ d.h. Ausgang OP = 0V |
9 | > | | Es muss erst ein bestimmter |
10 | > 1k -1% 1k +1% Laststrom fließen, damit |
11 | > | | der Ausgang überhaupt |
12 | > GND ----o-----------o----> positiv wird. |
13 | > |
> > Bei welchem Strom der Ausgang anfängt positiv zu werden kann man ja > ausrechnen und daraufhin beurteilen, ob das Ganze noch ausreichend > funktioniert. In deinem Beispiel ist der Laststrom ziemlich wurscht, da wird die Differenz bei jedem Laststrom nie positiv werden. Man könnte aber natürlich auch die Messbrücke vermessen oder einen Widerstand als Poti auslegen um so einen Abgleich zu machen, da hast du natürlich recht. Ich hatte das irgendwie so verstanden, dass du meintest, dass der Ausgang des OPVs negativ werden würde und das verwirrte mich.
M. K. schrieb: > In meinem Beispiel? Welches Beispiel denn von mir? Entschuldigung. Ich bezog mich auf den Schaltplan von Stephan. M. K. schrieb: >> nicht auf 0V. Mit 100Ohm Last gegen Masse kriegst du ca. 10mV. > > Was ja völlig ausreichen würde wenn man mal die Anforderungen des TEs > gelesen hätte. Dieser sagte: Dann muss man die 100 Ohm aber auch vorsehen. Sonst hat man vielleicht 600mV und wundert sich wo die herkommen. Ich wollte damit auch nur auf die Besonderheiten der LMx58 OPVs hinweisen, da ich selbst schon darauf reingefallen bin.
temp schrieb: > Der LM358 ist zwar R2R, aber nur wenn er Strom aus dem Ausgang heraus > treiben muss. Der LM358 ist weit weg von R2R. Am Eingang kann er bei unipolarer Versorgung von 0V bis Vcc-1,5V. Und am Ausgang schafft er bei 15V Versorgung und 20mA Ausgangsstrom mit ein wenig Pech gerade mal 2V (statt 15V!). Und beim Treiben gegen GND sieht es noch viel schlechter aus, da schafft er es bei 20mA Ausgangsstrom gerade mal auf 2V über GND. Um auf 200mV herunter zu kommen, darf der Ausgang nicht mehr als 50µA aufnehmen... Wie gesagt, ich würde das so machen:
1 | 24V -----o---------------------. |
2 | | | |
3 | | | |
4 | o o |
5 | Prüfling Prüfling |
6 | o o |
7 | | | |
8 | | | |
9 | |- |- |
10 | 0/5V --1k--|< .... 0/5V --1k--|< z.B. IRLU024 |
11 | |- |- |
12 | | | |
13 | o---------------------o-----> ADC 0..200mV |
14 | | bei z.B. Vref 1V |
15 | | und 10Bit-Wandler |
16 | 1R Shunt --> effektiv 8 Bit für Messung |
17 | | |
18 | --------o----------- |
19 | | |
20 | --- |
Oder wenn ein wneig Robustheit gefordert ist (das Teil soll ja ein Prüfgerät sein), dann Highside schalten mit einem Smartswitch:
1 | 24V -----o---------------------. |
2 | | | |
3 | |- |- |
4 | 0/5V -| 0/5V -| Highside Treiber |
5 | |- |- BSP452 (single) oder BTS724 (quad) |
6 | | | oder ITS4880R (8-fach) |
7 | | | |
8 | o o |
9 | Prüfling ... Prüfling |
10 | o o |
11 | | | |
12 | | | |
13 | o---------------------o-----> ADC 0..440mV |
14 | | bei z.B. Vref 1V |
15 | | und 10Bit-Wandler |
16 | 2R2Shunt --> effektiv 9 Bit für Messung |
17 | | |
18 | --------o----------- |
19 | | |
20 | --- |
Lothar M. schrieb: > Und beim Treiben gegen GND sieht es noch viel schlechter aus, da schafft > er es bei 20mA Ausgangsstrom gerade mal auf 2V über GND. Um auf 200mV > herunter zu kommen, darf der Ausgang nicht mehr als 50µA aufnehmen... Also so ähnlich wie es der TE lt. Ausgangspost machen will: Stefan schrieb: > Die Strommessung muss im positiven Zweig (+24V)liegen, daher würde ich > gerne einen Differenzverstärker verwenden um auf eine Ausgangsspannung > von etwas 0-1V zu kommen, welche ich dann mit einem µC verarbeiten kann. sehe ich da aktuell nicht wirklich ein Problem mit dem LM358.
M. K. schrieb: > sehe ich da aktuell nicht wirklich ein Problem mit dem LM358. Das stimmt. Man muss nur dessen Eigenarten kennen und umschiffen. Oder man könnte es alternativ auch gleich "richtig" machen... Stefan schrieb: >> Das ganze soll eine Art Prüfgerät für div. GND Signale (16stück) werden. >> Ich schalte +24V gegen jeden einzelnen GND Das nennt sich üblicherweise "Kurzschluss". Aber halb so schlimm, denn Stefan schrieb: >>> ich möchte damit ein 16poliges Kabel durchmessen Und das ist ja nun wahrlich keine Raketentechnik mehr... Aber ich würde da sowieso ein wenig mehr "Intelligenz" einbauen um z.B. auch Querschlüsse zwischen Adern erfassen zu können. Also z.B. einen definierten Widerstand in Reihe zur Ader schalten, und wenn dann zwei Adern gebrückt sind, dann fließt zu viel Strom. Aber es könnte sein, dass sowas eh' schon vorgesehen ist. Denn wie sollte sonst der Strom auf 200mA begrenzt sein, wenn 24V auf ein Kabel geschaltet werden, das am anderen Ende mit GND verbunden ist?
M. K. schrieb: > Dietrich L. schrieb: >> Beispiel:
1 | >> + 24V >--o--R_shunt--o---> I_Last |
2 | >> | | |
3 | >> 10k +1% 10k -1% bei |
4 | >> | | I_Last=0: |
5 | >> | | |
6 | >> o-----------(--(+)--> 2,142V -\ |
7 | >> | | Eingang -> Differenz = -0,079V |
8 | >> | o--(-)--> 2,221V -/ d.h. Ausgang OP = 0V |
9 | >> | | Es muss erst ein bestimmter |
10 | >> 1k -1% 1k +1% Laststrom fließen, damit |
11 | >> | | der Ausgang überhaupt |
12 | >> GND ----o-----------o----> positiv wird. |
>> >> Bei welchem Strom der Ausgang anfängt positiv zu werden kann man ja >> ausrechnen und daraufhin beurteilen, ob das Ganze noch ausreichend >> funktioniert. > > In deinem Beispiel ist der Laststrom ziemlich wurscht, da wird die > Differenz bei jedem Laststrom nie positiv werden. Doch. Jetzt lass ich in dem Beispiel mal einen Strom fließen:
1 | I_Last=1A |
2 | + 24V >--o--R_shunt--o---> +23V |
3 | | 1 Ohm | |
4 | | | |
5 | 10k +1% 10k -1% |
6 | | | |
7 | | | |
8 | o-----------(--(+)--> 2,142V -\ |
9 | | | Eingang -> Differenz = +0,013V |
10 | | o--(-)--> 2,129V -/ |
11 | | | |
12 | 1k -1% 1k +1% |
13 | | | |
14 | GND ----o-----------o----> |
Die Frage ist also nur, bei welchem Strom das passiert. Das "nie" ist also falsch.
Dietrich L. schrieb: > Die Frage ist also nur, bei welchem Strom das passiert. Das "nie" ist > also falsch. Ich war von den Vorgaben des TEs ausgegangen (200 mA) und dabei wird sich das Vorzeichen nicht drehen. ;)
Ok, das der LM358 für diesen Zweck nicht die Ideallösung ist, dürfte mittlerweile klar sein. Da es hier aber wohl um eine Testlösung, zu realisieren mit vorhandenem Material und nicht allzuhohen Ansprüchen, durch den hohen Spannungsabfall über dem Shunt geht, sollte es machbar sein. Allerdings die beiden differentiellen Eingangsspannungen auf 1/10 zu teilen, um den OPV mit 5V betreiben zu können, mit allen damit verbundenen Nachteilen verstehe ich nicht. Einfacher wäre es doch, den OPV mit den 24V zu betreiben, als klassischer Differenzverstärker mit 4 gleichen Widerständen. https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Der_Subtrahierer_.28Differenzverst.C3.A4rker.29 Damit liegt die Gleichtakteingangsspannung mit U/2 voll im grünen Bereich. Wenn jetzt die Ausgangsspannung zu hoch sein sollte, könnte man die immernoch teilen, hätte dort aber nicht das Problem mit der erforderlichen Symmetrie der Eingangsteiler. Nur mal so als Gedanke...
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