Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strommessung, Spannung verstärken wie?


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von TGM (Gast)


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Hallo,

ich will mit einem Mikrocontroller die Spannung über einem Shunt messen, 
um so den Strom durch den Shunt zu bestimmen.

Das funktioniert auch, aber leider ist die resultierende Spannung so 
gering, dass die Auflösung vom ADC zu klein ist.


Wie kann man die über dem Shunt gemessenen Spannung verstärken, um den 
ADC-Wert und damit die Auflösung zu erhöhen?


Es steht nur eine Lion-Zelle zur Verfügung, die Spannung liegt im 
ungünstigsten Fall bei 3.5V.

Momentan sehe ich zwei Möglichkeiten:

-OP als Verstärker (gibt es welche für so geringe Ub?)

-Differenzverstärker aus zwei Transistoren, die sich ändernde 
Akkuspannung hebt sich auf

Gibt es noch andere Möglichkeiten für hinreichend genaue Messungen?

: Verschoben durch User
von Huh (Gast)


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TGM schrieb:
> Gibt es noch andere Möglichkeiten für hinreichend genaue Messungen?

Wenn der (uns unbekannte) µC die Möglichkeit differentieller Eingänge 
hat (so wie der ATmega640 z.B.), kann man dort die Spannung um den 
Faktor 10 bzw. 200 verstärken.

Da mußt du selbst mal ins Datenblatt deines µC schauen, ob der das kann.

von Achim H. (anymouse)


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TGM schrieb:
> -OP als Verstärker (gibt es welche für so geringe Ub?)

Beim LMV951 wären die 3,7V schon zuviel. ;)

Ja, gibt es mittlerweile. Man sollte ggf. auf die entsprechende 
Rail-To-Rail-Fähigkeit von Eingängen und Ausgang achten.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Der Shunt muss in der Speisung liegen / Waere nicht auch in GND moeglich 
? Egal, du suchst einen RRIO OpAmp. Ich verwende gerne den MCP617 fuer 
solche aufgaben.

von Christopher J. (christopher_j23)


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TGM schrieb:
> Wie kann man die über dem Shunt gemessenen Spannung verstärken, um den
> ADC-Wert und damit die Auflösung zu erhöhen?

Einige Hersteller haben sogenannte "Current Sense Amplifier" im Angebot, 
z.B. die INA von TI http://www.ti.com/product/INA193 oder wenn es etwas 
besser sein darf dann LTC6102 von Linear. Die ganzen anderen 
Verdächtigen (Maxim, Analog, Microchip, etc) haben natürlich auch alle 
was im Angebot. Einfach mal suchen.

von THOR (Gast)


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Christopher J. schrieb:
> TGM schrieb:
>> Wie kann man die über dem Shunt gemessenen Spannung verstärken, um den
>> ADC-Wert und damit die Auflösung zu erhöhen?
>
> Einige Hersteller haben sogenannte "Current Sense Amplifier" im Angebot,
> z.B. die INA von TI http://www.ti.com/product/INA193 oder wenn es etwas
> besser sein darf dann LTC6102 von Linear. Die ganzen anderen
> Verdächtigen (Maxim, Analog, Microchip, etc) haben natürlich auch alle
> was im Angebot. Einfach mal suchen.

Oder auch speziell "high side current shunt amplifier/monitor" für 
high-side.

von Harald W. (wilhelms)


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TGM schrieb:

> Wie kann man die über dem Shunt gemessenen Spannung verstärken,

Mit einem Verstärker. :-)

> Es steht nur eine Lion-Zelle zur Verfügung, die Spannung liegt im
> ungünstigsten Fall bei 3.5V.

Je nach der von Dir gewünschten Genauigkeit müsstest Du möglicherweise
eine höhere Spannung zur Verfügung stellen.

> Gibt es noch andere Möglichkeiten für hinreichend genaue Messungen?

"Hinreichend genau" ist eine recht schwammige Aussage. Fast so sclecht
wie "so genau wie möglich".

von THOR (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Fast so sclecht
> wie "so genau wie möglich".

Die ist doch super. Vor allem für Händler modernster Messtechnik.

von MaWin (Gast)


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TGM schrieb:
> -OP als Verstärker

Richtig

> (gibt es welche für so geringe Ub?)

Sicher (den LM10 für 0.9V gibt es schon 40 Jahre).

> -Differenzverstärker aus zwei Transistoren, die sich ändernde
> Akkuspannung hebt sich auf

Vergiss es.

von Manfred (Gast)


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Wäre nett, wenn TGM mal sagt, wo er messen will und wieviel, in der 
GND-Leitung wäre das sehr einfach.

OPA336:
SINGLE-SUPPLY OPERATION
RAIL-TO-RAIL OUTPUT (within 3mV)
microPOWER: IQ = 20µA/Amplifier
microSIZE PACKAGES
LOW OFFSET VOLTAGE: 125µV max
SPECIFIED FROM VS = 2.3V to 5.5V

von Christopher J. (christopher_j23)


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THOR schrieb:
> Oder auch speziell "high side current shunt amplifier/monitor" für
> high-side.

Ob high-side oder low-side hat der TO ja den Mantel des Schweigens 
gelegt. Eventuell kennt er auch nicht den Unterschied oder weiß nicht 
warum er die eine oder andere Methode bevorzugen sollte. Prinzipiell 
wären diese Suchbegriffe aber etwas präziser, das stimmt.

von Hp M. (nachtmix)


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TGM schrieb:
> Wie kann man die über dem Shunt gemessenen Spannung verstärken, um den
> ADC-Wert und damit die Auflösung zu erhöhen?

Wenn es sich um Wechselstrom handelt, nimmst du an Stelle des Shunt 
besser einen Stromwandler.
Dessen Ausgangsspannung kann recht hohe Werte erreichen, bei 
gleichzeitig sehr geringem Spannungsabfall auf der Eingangsseite.
Isolation zwischen Eingang und Ausgang gibts kostenlos dazu.

von TGM (Gast)


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Hallo,

ich danke euch für die vielen guten Antworten!

Harald W. schrieb:
> "Hinreichend genau" ist eine recht schwammige Aussage. Fast so sclecht
> wie "so genau wie möglich".

Wenn die Messung auf 5% genau ist, reicht das völlig.

Christopher J. schrieb:
> Ob high-side oder low-side hat der TO ja den Mantel des Schweigens
> gelegt.

Aber nicht extra. Es handelt sich tatsächlich um eine High-Side-Messung.


Gemessen werden soll eine Spannung von wenigen mV bis ca. 100mV.

Aber wie gesagt highside-mäßig.


TOHR schrieb:
>> Einige Hersteller haben sogenannte "Current Sense Amplifier" im Angebot,
>> z.B. die INA von TI http://www.ti.com/product/INA193 oder wenn es etwas
>> besser sein darf dann LTC6102 von Linear. Die ganzen anderen
>> Verdächtigen (Maxim, Analog, Microchip, etc) haben natürlich auch alle
>> was im Angebot. Einfach mal suchen.
>
> Oder auch speziell "high side current shunt amplifier/monitor" für
> high-side.

So etwas wäre natürlich super! Besonders, wenn die Ausgangsspannung aus 
dem Messverstärker gegen GND ausgegeben wird...

von TGM (Gast)


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Hp M. schrieb:
> Wenn es sich um Wechselstrom handelt, nimmst du an Stelle des Shunt
> besser einen Stromwandler.

Es soll Gleichstrom im Bereich von ca. 10mV bis 100mV gemessen werden.
Da es High-Side ist:

Ub - 100mV  bis  Ub - 10mV

von A. S. (Gast)


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Eine Highside strommessung macht man über einen OP mit einem Transistor.

Z.B. hier "Re: High-Side Strommessung an Konstantstromquelle - wie 
realisieren?" (Beitrag "Re: High-Side Strommessung an Konstantstromquelle - wie realisieren?") 
gezeigt, auch wenn man den Transostor eher rechts zeichnen würde.

Und wie dort (hoffentlich) beschrieben
- der OP müsste höher versorgt werden, um den Transisotr zu schalten,
daher lieber pnp.
- der Basisstrom "verunreinigt" die Messung, daher lieber FET.

Aber als "Herleitung zum verstehen" vielleicht ganz sinnvoll (habe den
Thread nur überflogen)

Die schon erwähnten fertigen Bausteine machen das meist ähnlich, siehe
Datenblätter.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

falls Du low side mißt, können Operationsverstärker in 
nichtinvertierender Beschaltung zum Einsatz kommen.

Ab 3V funktionieren Lm324 und Lm358.

Ab 1,8V MCP6001


Mit freundlichem Gruß

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