Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Genaue Strommessung mit hohem dynamikbereich - Bereichsumschaltung


von Strommesser (Gast)


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Hallo Leute,

ich soll eine SChaltung entwickeln, die Ströme von 2 A bis hinunter in 
den ca. zweistelligen Mykro-Ampere Bereichen messen kann.

Meine Idee ähnlich wie es in teuren Tischmultimetern gemacht ist: Eine 
Bereichsumschaltung.

Für hohe Ströme z.B. ein 10mOhm und sobald der Strom meinetwegen unter 1 
mA Fällt da der ADC dann zu ungenau wird, einfach auf einen höheren Wert 
z.B. 10 Ohm wechseln.

(Jetzt nur als Beispiel, ich würde dann sagen man legt die Werte der 
Shunts so aus dass ein gewisser Spannungsabfall nicht unterschritten 
wird).

Gemessen über dem Shunt dann mit einem Differenzverstärker der schon 
matching-resistors innen drinnen hat und eine hohe differentielle 
Eingangsimpedanz bietet > 500kOhm.


Bin ich damit auf dem richtigen Weg?

Wie wird die Bereichsumschaltung gemacht ohne dass der Strom aufhört zu 
fließen?

Meine Idee war jeden Shunt mit Relais in die Messleitung einbinden, 
sodass für die Übergangszeit beim wechseln beide Shunts aktiv sind und 
dann wieder auf nur einen zurück geschaltet wird.


Was meint ihr?

Danke schonmal.


Andere Idee war: Nur einen Shunt und dann mit Spannungsverstärkern 
beliebig das Signal größer machen (wird aber irgendwann problematisch 
mit dem Rauschen oder?)

von Noch nicht Rentner (Gast)


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2A zu 20uA macht einen dynamischen Bereich von 10^5, das waeren dann 17 
bit. Da ist man ohne Bereichsumschaltung mit einem 24Bit Wandler dabei. 
Wobei die 24 Bit eh nicht realistisch sind, aber mit etwas Anstrengung 
waeren vielleicht 20-21Bit machbar.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

wenn Dein Strom nahezu konstant ist, kannst Du ausreichend 
Tiefpassfiltern, um das Rauschen zu minimieren. So 10 Hz oder weniger 
wären eine Hausnummer. Man kann auch einen Mittelwert über mehrere 
Messungen bilden.

Mit freundlichem Gruß

von Strommesser (Gast)


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achja was ich noch vergessen habe: ich würde gerne mit 100kSamples 
sammpeln und ich würde gerne den 12 Bit ADC der im uC integriert ist, 
nutzen daher... Wollte nur wissen ob das Sinn macht mit zwei shunts oder 
lieber mit PGA arbeiten?

von Gerd E. (robberknight)


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Strommesser schrieb:
> ich soll eine SChaltung entwickeln, die Ströme von 2 A bis hinunter in
> den ca. zweistelligen Mykro-Ampere Bereichen messen kann.

Musst Du kontinuierlich sampeln inkl. der Bereichsumschaltung? Also das 
DUT geht in Sleep, schläft etwas, wacht wieder auf etc. und Du willst 
das alles sampeln inkl. der Zeit zur Bereichsumschaltung?

Wenn ja dann musst Du beachten daß die Bereichsumschaltung meist etwas 
Totzeit hat. Wenn Du das nicht willst musst Du ständig mit 2 oder mehr 
ADCs sampeln und den jeweils besten Bereich auswählen.

> Meine Idee war jeden Shunt mit Relais in die Messleitung einbinden,
> sodass für die Übergangszeit beim wechseln beide Shunts aktiv sind und
> dann wieder auf nur einen zurück geschaltet wird.

Du kannst auch die Shunts in Reihe schalten und denn größeren mit einem 
FET überbrücken. Das ist viel schneller und verschleißärmer als Relais.

von Strommesser (Gast)


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Sehr cool danke für die Idee

von Gerd E. (robberknight)


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Strommesser schrieb:
> und ich würde gerne den 12 Bit ADC der im uC integriert ist,
> nutzen

Das geht schon, bei vielen µC sind die aber recht störempfindlich. Wegen 
der Nähe zu dem großen Digitalteil streuen da leicht Störungen rein. Von 
den 12 Bits Auflösung bleiben dann irgendwo zwischen 8 und 10 
realistisch nutzbare Bits übrig.

Für viele Zwecke reicht das vollkommen aus, aber für ein Messgerät würde 
ich nen externen ADC nehmen. Dann kannst Du auch einen mit höherer 
Auflösung nehmen, z.B. 16 Bit von denen dann noch 12-14 Bit realistisch 
nutzbar sind.

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