Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strommessung 12V / 24V Akkublock


von Michael O. (michael_o)


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Die Handelsüblichen Batteriemonitore haben den Strommessshunt aus 
naheliegenden Gründen in der Minusleitung der Batterie verbaut. Da beim 
meinem Schiffchen die Batteriebänke etwas esoterische genutzt werden 
geht das bei mir nicht. Ich Lade zwei in Reihe geschaltet Bänke in Ruhe 
mit 240Watt Solar und habe Verbraucher auf der 24V Schiene und auf der 
12 Volt Schiene.
Um Sinnvoll den Ladezustand abzuschätzen brauch ich also eine 
Spannungsmessung, eine Strommessung und eine Temperaturmessung. Die 
Strommessung muss auf der +Schiene erfolgen.
Die Lichtmaschinen des Motors und des Generators laden auf der 12V Seite 
und ab einer bestimmten Spannung lädt eine Stepup die 24V.

Als Hardware habe ich mir einen PIC 15F1788 und als Highside Current 
Amplifier den LMP8603 von Texas beschafft. Dieser besteht aus zwei 10x 
Verstärkern der erste mit Level Shifter. Mein 1mOhm 100A Shunt liefert 
also am Ausgang ein brauchbares Signal für einen 25A Bereich bei 5Volt 
Versorgung ( Ruhe liegt bei VB/2 ) am Abgriff zwischen den Stufen reicht 
das Signal für 250A bei einem 1mOhm Shunt.
Da sich leider das Ausgangssignal mit der Spannung etwas verschiebt 
(0-30V ergeben einen Common Mode Fehler von fast 1A - oder besser 100mV) 
muß immer mal wieder eine Kalibrierung durchführen. Dazu schließe ich 
die Eingänge über 10 Ohm Widerstände an und schließe sie mit einem 
N-Kanal FET mit Ladungspumpentreiber MIC5014 kurz.

Macht es Sinn sich die Kalibrierungswerte in einer Tabelle abzuspeichern 
um so weniger häufig Kalibrieren zu müssen?
Im Moment habe ich einen MAX232 dran aber der macht ordentlich Störungen 
auf der Versorgung durch seine Ladungspumpe und verbraucht mit fast 10mA 
ordentlich Strom. Ist ein MAX485 hier besser aufgehoben? Der Messteil 
muss an den Batterien sitzen und die sind fast 10m vom Steuerstand.


mfG
Michael

: Verschoben durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Michael O. schrieb:
> Im Moment habe ich einen MAX232 dran aber der macht ordentlich Störungen
> auf der Versorgung durch seine Ladungspumpe und verbraucht mit fast 10mA
> ordentlich Strom. Ist ein MAX485 hier besser aufgehoben?

Das sind zwei völlig verschiedene Anwendungen, der MAX232 ist ein 
UART-RS232 Wandler und der MAX485 ein Transceiver für RS485.
Bei 10m könntest du auf beides verzichten und schlicht UART (also direkt 
das serielle 0/5V Signal) über eine geschirmte Leitung zum Steuerstand 
führen.

Michael O. schrieb:
> Da sich leider das Ausgangssignal mit der Spannung etwas verschiebt
> (0-30V ergeben einen Common Mode Fehler von fast 1A - oder besser 100mV)
> muß immer mal wieder eine Kalibrierung durchführen.

Kannst du das nicht direkt an der Messstelle kompensieren? Da findet 
sich doch bestimmt noch ein freier OpAmp, der das machen kann.

: Bearbeitet durch User
von Michael O. (michael_o)


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Die Kabel liegen in Bündeln durch den Maschinenraum Da ist von 
Pumpenleitungen mit 250Watt Kollektormotoren, Ankerwinden mit 1200Watt 
über UKW Sender bis zu verstärkten GPS Signalen für jeden Geschmack was 
dabei.  Selbst der 11KW Generator macht schon ordentlich was an 
Störungen.

Da NMEA0183 an Board gebräuchlich ist wäre für RS485 alles bekannt.

Die Commonmode Fehler der Messverstärker dürften doch wohl auch 
Temperaturabhängig und von einem Exemplar zum nächsten verschieden sein 
wie könnte man das mit einem OpAmp kompensieren?

mfG
Michael

von Wolfgang (Gast)


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Michael O. schrieb:
> Da sich leider das Ausgangssignal mit der Spannung etwas verschiebt
> (0-30V ergeben einen Common Mode Fehler von fast 1A - oder besser 100mV)

Hast du es mal mit dem INA240 probiert?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Michael O. schrieb:
> Da NMEA0183 an Board gebräuchlich ist wäre für RS485 alles bekannt.

NMEA0183 bedeutet nur das Protokoll, das meistens mit 4800 Baud auf 
RS232 Leveln transportiert wurde. Das hat also mit RS485 erstmal nichts 
zu tun.

NMEA2000 hingegen arbeitet differentiell und ist RS485/CAN damit 
deutlich ähnlicher.

Michael O. schrieb:
> Die Commonmode Fehler der Messverstärker dürften doch wohl auch
> Temperaturabhängig und von einem Exemplar zum nächsten verschieden sein
> wie könnte man das mit einem OpAmp kompensieren?

Du hast dir doch aus den TI Chips Messverstärkern gebaut. Na, und diese 
kannst du pro Exemplar kompensieren - die werden ja nicht dauernd 
getauscht, sondern verbleiben am Standort. Wenns temperaturabhängig ist, 
kannst du auch diese kompensieren.

von Michael_ohl (Gast)


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Nicht ganz, Robertson Autopilot und viele andere Geräte benutzen wie es 
auch die offizielle NMEA vorschreibt differentielle Signale nach RS485 
bzw. RS422 Bastellösungen von Garmin u.a. gehen aber problemlos zu 
koppeln.

Hat der INA240 eine bessere common Mode rejektion bei ähnlich hoher 
Verstärkung?

mfg
Michael

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Michael_ohl schrieb:
> differentielle Signale nach RS485

Na, dann nimm doch RS485. Ich verstehe nur nicht, warum du dann 
überhaupt einen MAX232 verbaut hast. Wenn du also 2 geschirmte Pärchen 
zwischen Steuerstand und Batteriemonitor liegen hast, mach Vollduplex, 
ansonsten Halbduplex.

von Michael Ohlhorst (Gast)


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Einfach um nicht Anzeige und Controller gleichzeitig Programmieren zu 
müssen. Terra Term und ein RS232 zeigen mir im Moment die Ergebnisse an.

RS485 zu USB war gerade nicht zur Hand. Und der hohe Verbrauch vom 
Max232 war mir nicht in Erinnerung hab damit selten was 
Batteriebetriebenes gemacht manches entwickelt sich halt etwas langsamer 
auf der Lochrasterplatte.


mfg
Michael

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Michael Ohlhorst schrieb:
> Und der hohe Verbrauch vom
> Max232 war mir nicht in Erinnerung

Ist er mir auch nicht. Maxim schreibt 4µA ohne Last und 15µA mit 3kOhm 
an den Eingängen - liegt also weit unter der Selbstentladung deiner 
Batterien. Da läuft was anderes schief.

von Michael O. (michael_o)


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TIs Datenblatt sagt typisch 8mA Maxims sagt typisch 12mA eine 
Ladungspumpe die mit wenigen Mikroampere auskommt fände ich auch 
komisch. Es geht mir nicht um den Eingangsleckstrom sondern um den 
Verbrauch. Der soll ja immer an der Batterie angeschlossen sein und 
nicht zu viel verbrauchen.


mfg
Michael

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