Hallo! Ich hätte eine kleine Frage bezüglich der Messung des Motorstromes mittels Shunt. Folgende Situation: Ein DC Motor wird mittels Vollbrücke und 100 kHz, 35 V PWM angetrieben. Der maximale Strom beträgt 3.7 A. Verwendet werden zwei Betriebsmodi. Strom ist immer positiv, Versorgungsspannung positiv und negativ. Ein 0.022 Ohm Shunt liegt in einer Zuleitung des Motors und an diesem liegt eben immer ein PWM Signal mit den Pegeln 35V und 0 V an. Um neben 35 V auch bei einem Common-mode-input von 0 V eine Strommessung durchführen zu können, möchte ich den ST CS70P in der Dual-supply Konfiguration verwenden. Die Differenzspannung wird dabei um den Faktor 50 verstärkt. Die Ausgangsspannung soll an einen ADC geliefert werden der eine Eingangskapazität von ca. 12 pF und einen Eingangswiderstand von ca. 1 kOhm aufweist. Zwischen CS70P und ADC möchte ich einen 10 kHz Tiefpassfilter geben, um den Stromrippel und sonstige höherfrequente Störungen herauszufiltern. Kann ich den CS70P direkt an den Tiefpassfilter anschließen oder wäre es besser, noch einen Spannungsbuffer dazwischen zu schalten? Hier noch das Datenblatt des CS70P: http://www.farnell.com/datasheets/1878200.pdf
Shunt halte ich immer für eine Krücke. Ich nehme für sowas lieber einen Hall-Sensor wir den ACS712. Den gibt's mit einem Messbereich bis 5 A, 20 A und 30 A. In der 5 A Version sollte er also dicke für Dich reichen. Die Auswertung wird damit auch deutlich einfacher finde ich.
doedel schrieb: > Shunt halte ich immer für eine Krücke. Ist bei einem Doedel kein Wunder. Messung per Shunt ist eindeutig die Methode, mit der man mit geringem Aufwand hohe Genauigkeit erzielt.
100kHz..?? Warum so schnell ? In dem IC ist doch schon alles drin.(voltagebuffer). Einen R/C Tiefpass und gut.
Harald W. schrieb: > doedel schrieb: > >> Shunt halte ich immer für eine Krücke. > > Ist bei einem Doedel kein Wunder. Na, na... > Messung per Shunt ist eindeutig die Methode, mit der > man mit geringem Aufwand hohe Genauigkeit erzielt. Man merkt deutlich Deine mentale Verbundenheit mit der PTB... :) Shunt hat zahlreiche praktische Nachteile. Zum einen faellt immer eine gewisse Verlustleistung an, die man wieder loswerden muss. Zum anderen moechte man den Laststrom nicht durch noch mehr Kontaktstellen fuehren als unbedingt erforderlich. Zum dritten darf man die Randbedingung, dass der Shunt induktivitaetsarm sein soll, nicht unterschaetzen - andernfalls kann man sich hervorragende Stoerungen einfangen. Viertens hat man beim Shunt keine Potenzialtrennung. Das sind alles keine Katastrophen, aber im Gesamtbild bleibt, dass Strommessung ueber das Magnetfeld wesentlich eleganter ist.
Wie schnell ist der ADC? Im Datenblatt ist leider keine kritische Ausgangskapazität vermerkt. Mein Vorschlag: Prinzipiell der maximale Ausgleichsstrom sollte den Short-Circuit-Strom von 26mA nicht überschreiten. Ein passiver RC-Tiefpass angenommen, dann beträgt der minimale Widerstand 578Ohm. Die Kapazität 173µF. Überlegnung: 15V beträgt die maximale Auslenkung am Ausgang.Das ist natürlich konservativ. Die Zeitkonstante begrenzt du auf 100ms aka 10kHz. Dann beträgt die max. Spannungsänderung an der Kapazität 15V/100ms. Ic=C*du/dt ergibt dann 173,3µF. Soweit die Idee. Im Datenblatt des CS70P wird kein extra Buffer erwähnt, also sollte das nur dann notwenidig sein, wenn du die Bandbreite wegen des ADC's reduzieren musst. Schaden sollte es natürlich keinesfalls. Eventuell kannst du auch eine Simmulation machen oder die DGL lösen. Vielleicht konnte ich helfen.
Possetitjel schrieb: > Das sind alles keine Katastrophen, aber im Gesamtbild > bleibt, dass Strommessung ueber das Magnetfeld wesentlich > eleganter ist Sofern der Leiter das einzige Magnetfeld in der Nähe darstellt. Schon mal mit einer Rogowskispule in einem vollen Schaltschrank gemessen? Auch keine Katastrophe, aber ein unerwarteter Fallstrick, auch für erfahrene Ingenieure.
Vielen Dank für die rege Beteiligung! Halleffekt Sensor wäre eine Alternative, daran hab ich gar nicht gedacht. Für meinen Einsatzzweck werd ich aber wohl beim Shunt bleiben. Bei höheren Common-Mode Spannungen aber sicherlich einfacher zu verwenden als ein Shunt. Stell ich mir zumindest vor. Wie wird die Differenzspannung am Shunt bei. z.B. CM Spg. über 60 V auf Grund bezogen? Spannungsteiler und Subtraktionsverstärker? Stephan schrieb: > 100kHz..?? Warum so schnell ? In dem IC ist doch schon alles > drin.(voltagebuffer). Einen R/C Tiefpass und gut. Ich muss ehrlich fragen, wieso nicht? Gut die Schaltverluste werden wohl etwas höher sein, dafür hab ich aber geringeren Stromrippel und der Kondensator eines eventuellen Tiefpassfilters in der Zuleitung zum Motor muss weniger Irms verkraften können. Weiters bin ich somit sicher außerhalb des hörbaren Bereichs. Zusätzlich hab ich eine höhere Dynamik für die Regelung. Gut, der Motor kann dieser Geschwindigkeit eh nicht folgen, aber lieber so als umgekehrt. Ich mach es mir auch etwas einfach und verwende einen fertigen Treiber-Chip der mir solche Frequenzen bei guter Effizienz ermöglicht. Ja von dem Voltagebuffer hab ich auch gelesen. Mir kommt es nur komisch vor, dass bei einer negativen Differenzspannung am Shunt, was im Fehlerfall passieren kann, am Ausgang zwar 0 V anliegt (siehe Figure 4 im Datenblatt), es sich aber ein negativer Strom bildet, also in den Ausgang fließt (siehe Figure 10 bzw. 12). Ich mein es ist klar, dass der integrierte OPV versucht die Differenzspg. auf 0 V zu regeln und deshalb den Strom am Ausgang zieht. Aber sollte dieser das nicht intern regeln? Der ADC hält maximal +-10 mA aus. basisschokolade schrieb: > Wie schnell ist der ADC? Zwischen 0.5 MHz und 20 MHz. > > Mein Vorschlag: > Prinzipiell der maximale Ausgleichsstrom sollte den Short-Circuit-Strom > von 26mA nicht überschreiten. Stimmt! Hab beim ADC des MC nochmal nachgesehen und der verträgt max. +-10 mA. Hab dann diesen Wert für weitere Berechnungen hergenommen. > Ein passiver RC-Tiefpass angenommen, dann beträgt der minimale > Widerstand 578Ohm. Die Kapazität 173µF. > > Überlegnung: 15V beträgt die maximale Auslenkung am Ausgang.Das ist > natürlich konservativ. Die Zeitkonstante begrenzt du auf 100ms aka > 10kHz. > Dann beträgt die max. Spannungsänderung an der Kapazität 15V/100ms. > Ic=C*du/dt ergibt dann 173,3µF. Ich habe jetzt mal 5 V als maximale Ausgangsspannung angenommen, da der CS70P mit +-5 V versorgt wird. Oder meinst du die Common-mode Spg. kann durchschlagen? Damit würde ich auf einen Widerstand von 500 Ohm kommen. Hab mir dann C für die 10 kHz 3-db Grenzfrequenz bestimmt und komme auf ca. 32 nF. Ich glaub du hast dich um 10^3 vertan bei deiner Zeitkonstante. > Soweit die Idee. Im Datenblatt des CS70P wird kein extra Buffer erwähnt, > also sollte das nur dann notwenidig sein, wenn du die Bandbreite wegen > des ADC's reduzieren musst. Schaden sollte es natürlich keinesfalls. > > Eventuell kannst du auch eine Simmulation machen oder die DGL lösen. > > Vielleicht konnte ich helfen. Danke!
Possetitjel schrieb: > Shunt hat zahlreiche praktische Nachteile. Zum einen > faellt immer eine gewisse Verlustleistung an, die man > wieder loswerden muss. Die kann man klein halten. An einem INA250 wären das bei 3.7A weniger als 30mW. Das dürfte nicht so schwierig werden, die irgendwie los zu werden. Und der Spannungabfall hielte sich dabei in bescheidenen Grenzen von unter 8mV.
>am Ausgang zwar 0 V anliegt (siehe Figure 4 >im Datenblatt), es sich aber ein negativer Strom bildet, also in den >Ausgang fließt (siehe Figure 10 bzw. 12). Ich würde sagen: Die Sättigungsspannung ist Voh=Vcc-Vout bzw. Vol=Vout-(Vcc-) und erhöht sich je nach Strom/Last am Ausgang. D.h. sofern dein ADC konstant 10mA zieht, kannst du damit bestimmen, dass die Abweichung am Ausgang von der maximalen Spannung Vcc daher 1V übersteigen kann. Wenn der Strom am Ausgang in den ADC sehr viel geringer ist, dann ist dementsprechen auch diese Abweichung geringer. >Ich habe jetzt mal 5 V als maximale Ausgangsspannung angenommen, da der >CS70P mit +-5 V versorgt wird. Oder meinst du die Common-mode Spg. kann >durchschlagen? Jipp. Sehe ich genauso! Sofern dein ADC auch 5V am Eingang kann! Datenblatt? >Ich glaub du hast dich um 10^3 vertan bei deiner Zeitkonstante. In der Tat! ;) Ich würde C=130nF als Obere Grenze sehen. Mehr als 10-fach abzutasten ist nicht notwendig. Deine 1/(32nF*500Ohm)=62,5khz sind also voll ok und natürlich hast du jede Menge Spiel nach oben. Berichte mal ob es geklappt hat!
Basisschokolade schrieb im Beitrag #4975718 > Ich würde sagen: > Die Sättigungsspannung ist Voh=Vcc-Vout bzw. Vol=Vout-(Vcc-) und erhöht > sich je nach Strom/Last am Ausgang. D.h. sofern dein ADC konstant 10mA > zieht, kannst du damit bestimmen, dass die Abweichung am Ausgang von der > maximalen Spannung Vcc daher 1V übersteigen kann. Wenn der Strom am > Ausgang in den ADC sehr viel geringer ist, dann ist dementsprechen auch > diese Abweichung geringer. Stimmt, so wirds wohl sein. Wobei bei Vol bin ich mir nicht sicher. Vout ist ja ~0 V bei negativem Vsense. Schätze Vol=Vout-Gnd > Jipp. Sehe ich genauso! Sofern dein ADC auch 5V am Eingang kann! > Datenblatt? Hält 6V aus. Werde sicherheitshalber noch 2 dioden gegen Vcc und Gnd schalten. > In der Tat! ;) > Ich würde C=130nF als Obere Grenze sehen. Mehr als 10-fach abzutasten > ist nicht notwendig. Deine 1/(32nF*500Ohm)=62,5khz sind also voll ok und > natürlich hast du jede Menge Spiel nach oben. Berichte mal ob es > geklappt hat! Achtung der Wert ist die Kreisfrequenz. Durch 2π noch dann kommt man auf 10 kHz. Danke, mach ich!
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