Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Arduino Strommessung


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von Steffen K. (anfaenger1985)


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Hallo,
ich hab da ein problem mit einer Strommessung. Und zwar möchte ich den 
Strom eines kleinwechselrichters messen max 150 W.
Das ganze wollte ich eigentlich über einen Shunt machen 
(Spannungsmessung).
Und anschließend mit OP verstärken. Das Problem ist das der OP mit der 
Spannung vom Arduino 0-5 versorgt wird und die zu verstärkenden 
Spannungen von min 0,01 V - 0,7 V gehen. Das soll heissen, das ich der 
Messbereich bei mindesten 1-65V liegen muss. Einen Hallsensor wollte ich 
eigentlich nicht verwenden. Irgendwer ne Idee, hoffe das ich mich klar 
ausgedrückt habe.
Viele Grüsse Steffen

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Steffen K. schrieb:
> Das Problem ist das der OP mit der
> Spannung vom Arduino 0-5 versorgt wird und die zu verstärkenden
> Spannungen von min 0,01 V - 0,7 V gehen. Das soll heissen, das ich der
> Messbereich bei mindesten 1-65V liegen muss.

Nein, nicht klar ...

Wenn du befürchtest, der OP kann keine 0,irgendwas Spannung ausgeben, 
verwende einen Singly-Supply Rail-To-Rail OP.

Das mit den 65V hab ich überhaupt nicht verstanden ... Wenn es zuviel 
Spannung ist einen Spannungsteiler verwenden?

von Horst (Gast)


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Steffen K. schrieb:
> Das soll heissen, das ich der
> Messbereich bei mindesten 1-65V liegen muss

65Volt am Shunt? Welche Ströme sollen denn das fließen, bei 150W?

von Harald W. (wilhelms)


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Steffen K. schrieb:

> Einen Hallsensor wollte ich eigentlich nicht verwenden.
> Irgendwer ne Idee,

Ein Hallsensor oder ein anderer kontaktloser Sensor z.B. von LEM
wäre hier aber die beste Idee.

von Michael O. (michael_o)


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Ich denke hier verwechselt der TO die Gleichtaktspannung bei high Side 
Messung mit der ADC Spannung. Meist wird der Strom in der Minusleitung 
gemessen um diese Problem zu umgehen. Willst Du aber unbedingt in der 
Plusleitung Messen gehört ein Messverstärker dazwischen wie z.B. LMP8603 
o.ä. der Verstärkt die Spannung am Shunt auf ADC geeignete Werte und 
Wandelt den Pegel je nach Bauteil auch noch von bis 70Volt auf den 
Massebezug.


mfG
Michael

von Εrnst B. (ernst)


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Wenn du das mit dem Arduino machen willst, dann gehörst du vermutlich 
eher zur "fertige Module zusammenstöseln"-Fraktion (nicht abwertend 
gemeint, mach ich auch gerne)

Also: Finger weg vom komplizierten Analog-OpAmp-Kram, und schau dir z.B. 
INA219 (Highside-Shunt -> ADC -> I²C) an, oder ACS712 (Hall-Sensor -> 
0-5V Analog)

Gibt's beide für wenig $$ und viel Wartezeit auf "Arduino-kompatiblen" 
Platinchen bei Ebay&Ali.

von Steffen K. (anfaenger1985)


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Das ging schnell,
danke erstmal für die Antworten hab befürchtet, dass ich mich unklar 
ausgedrückt habe. An meinem Shunt liegen zu messende Spannungen zwischen 
0,01 V- 0,7 V.
Mein erster Gedanke war diese Spannungen mit einem OP in den messbaren 
Arduino bereich von 0-5 Volt zu bringen. das Problem mal als BSP. 
erklärt
sollte ich eine Verstärkung von 100 verwenden hab ich das minimun bei 1 
V, das maximum liegt dann aber bei 65.
Das bedeutet, dass ich nicht mit nem Spannungsteiler arbeiten kann 
ausserdem, habe ich gar nicht die Möglichkeit so stark zu verstärken.

Andersrum gefragt wie kann ich mit dem Arduino Werte im Bereich von 0,01 
- 0,7 messen.

von Εrnst B. (ernst)


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du wählst einmal einen Verstärkungsfaktor (abhängig von Shunt und 
ADC-Bereich) und behältst den bei.

Dein Post ließt sich, als wolltest du den Verstärkungsfaktor für jede 
Messung ändern?

Beispiel:

Verstärkung = 5.

Shunt=0V --> ADC=0V
Shunt=0.01V --> ADC=0.05V (immerhin ca. 10 ADC Counts, also noch 
messbar)
Shunt=0.7V --> ADC=3.5V

Bingo: Alles im gültigen ADC-Wertebereich.

von Amateur (Gast)


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Zu viel Prosa; zu wenig Information!

Welche Arbeitsspannung (Shunt Potential) ist im Spiel?
Welchen Wert soll Dein Shunt haben?
Welchen Strom willst Du messen?

Praktisch alle Mikrokontroller haben A/D-Wandler, die bei 0 V beginnen 
und von da aus, auf positive Spannungen stehen. Bei Atmels meist 
abhängig von der (oft programmierbaren) Referenzspannung bzw. Vcc.

von Lutz H. (luhe)


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Es gibt für Strommessungen extra Schaltkreise, etwa so etwas:
LTC6101 - High Voltage, High-Side Current Sense Amplifier in SOT-23,

die den Strom in eine akzeptable Spannung wandeln können.

von Holger L. (max5v)


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Steffen K. schrieb:
> Andersrum gefragt wie kann ich mit dem Arduino Werte im Bereich von 0,01
> - 0,7 messen.

Wenn es nur darum geht, kann man die auf die Interne Spannungsreferenz 
von 1.1V umstellen oder direkt den AREF Modus nutzen. Das steht im 
Datenblatt meißt unter "Analog-to-Digital Converter".

von Steffen K. (anfaenger1985)


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Der Higshside Shunt arbeitet nur bis 320 mV wenn ich das richtig 
verstanden hab?

von Harald W. (wilhelms)


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Steffen K. schrieb:

> Andersrum gefragt wie kann ich mit dem Arduino Werte im Bereich von 0,01
> - 0,7 messen.

Ganz einfach, Du verstärkst eben nur siebenfach. Wenn Dein Shunt
in der Minusleitung liegt, brauchst Du allerdings einen OPV,
der auch Spannungen um 0V verarbeiten kann.

von Steffen K. (anfaenger1985)


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> Verstärkung = 5.
>
> Shunt=0V --> ADC=0V
> Shunt=0.01V --> ADC=0.05V (immerhin ca. 10 ADC Counts, also noch
> messbar)
> Shunt=0.7V --> ADC=3.5V


Ich kann 0,05 V messen?

von Steffen K. (anfaenger1985)


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Danke und Sorry, hatte ich nicht im blick, dachte irgendwie an 0,1 V nur 
Gott weiss warum

von Εrnst B. (ernst)


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Steffen K. schrieb:
> Ich kann 0,05 V messen?

Ja.

Ein 10-Bit ADC teilt seine Ref-Spannung in 1024 Schritte auf.

Bei dir Ref=5V, also ist jeder Schritt 5V/1024 = ca 0.005V "breit".

von Εrnst B. (ernst)


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Steffen K. schrieb im Beitrag #4875227:
> 1023/5,

1024.

von Steffen K. (anfaenger1985)


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5/1023 war mir klar sorry.

von Εrnst B. (ernst)


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Nein. 1024.

Macht bei 10-Bit wenig Unterschied, falsch sind 1023 trotzdem.

Falls das nicht einleuchtet: Mach ein Gedankenexperiment mit einem 
1-Bit, 2-Bit, 3-Bit ADC, bis dir ein Licht aufgeht.

von Manfred (Gast)


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Steffen K. schrieb:
> Ich kann 0,05 V messen?
Google - Arduino - Grundlagen - Spannung messen?

Wenn Du die interne Referenz des AT328 benutzt, hast Du 1,1 Volt auf 
1023 Schritte aufgelöst = 0,0011 V / Bit. 0,05 Volt +/-1 digit sollte 
sich beherrschen lassen, ohne zu verstärken.

Ich glaube trotzdem, Du bist zum Scheitern verurteilt, weil Dir 
Potentiale und Bezugspunkte nicht klar sind. Du kannst nicht 'irgendwo' 
messen, Bezug (= ein Ende des Shunts) ist die Masse (GND) des Arduinos.

Definiere Deinen Strombereich und befasse Dich mit dem ACS712-Modul, wie 
schon weiter vorne benannt.

von Εrnst B. (ernst)


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Manfred schrieb:
> 1023 Schritte aufgelöst

Nochmal: Es sind 1024 Schritte.

von Steffen K. (anfaenger1985)


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Hab

Εrnst B. schrieb:
> Nein. 1024.
>
> Macht bei 10-Bit wenig Unterschied, falsch sind 1023 trotzdem.
>
> Falls das nicht einleuchtet: Mach ein Gedankenexperiment mit einem
> 1-Bit, 2-Bit, 3-Bit ADC, bis dir ein Licht aufgeht.

Hab die 1023 aus dem Kochbuch und dem von Günther spanner, meine gelesen 
zu haben, das es egal war. Werd dann mit 1024 rechnen

von Εrnst B. (ernst)


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Steffen K. schrieb:
> Hab die 1023 aus dem Kochbuch und dem von Günther spanner, meine gelesen
> zu haben, das es egal war.

Bleibt trotzdem falsch.

"Tausende Fliegen können nicht irren"....

: Bearbeitet durch User
von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Steffen K. schrieb:
> Hab die 1023 aus dem Kochbuch und dem von Günther spanner

Bei 10Bit gilt: Die größte Darstellbare Zahl = 2^(bit)-1 und die Menge 
aller Zahlen ist 2^bit ... 1024 ist richtig (0 bis 3ff = 1024 Werte)

von Amateur (Gast)


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Mir scheint, Du hast keine Ahnung von den Verhältnissen in Deiner 
Schaltung!

Zum Bleistift:
Ein Shunt von 0,1 Ohm
Eine Arbeitsspannung von 50V
Ein angenommener Strom von 3A (150W)

Die Spannungen:
1. 0 Volt
2. 50V
3. 50V
4. 50V bis 49,7V (0A … 3A)

Der Arduino kann Spannungen (ohne Gewähr) von 0 bis Vcc meist 3,3 oder 
5V messen...

von Steffen Kühne (Gast)


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Hier wird winem ja jede Kenntnis der Elektrotechnik abgesprochen, weil 
man sich das erste mal mit dem Thema auseinander setzt. Also natürlich 
weiss ich wie ich die Messung zu machen habe was Potentiale angeht usw. 
Ich beschäftige mich allerdings das erste mal mit mikrocontrollern. Und 
habe vor mehreren Monaten mal eine Probe messung im dc Bereich gemacht 
das klappte auch wunderbar. Meine Frage hier bezog sich ja nur auf den 
minimalen Messbereich des arduino, das die selten blöd war geb ich zu. 
Aber trotzdem für alle Hilfe.

von Steffen Kühne (Gast)


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Danke wollte ich schreiben

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