mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Subtrahierer, kleine Spannungen


Autor: Localhorst (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo allerseits,
Über einen Shuntwiderstand messe ich Ströme. Die abfallende Spannung
wird über einen Subtrahierer mit Faktor 5 verstärkt. Mein
Strommessbereich liegt bei bis zu 1µA. Messe ich jetzt Ströme von
ungefähr 20nA fällt dementsprechend eine Spannung von 20mV ab.
Diese Spannung wird nicht mit Faktor 5 auf 100mV, sondern auf ca. 200mV
verstärkt. Bei höhreren Spannungen, ab 40mV funktioniert der
Subtrahierer ok.
Ich benutze den OVP LMC6084 mit Single-Supply. Im Datenblatt steht er
kann sich am Ausgang der Masse bis auf 20mV nähern (Rail to Rail).
Daran liegt es also nicht, oder?

Alternativ könnte ich sicherlich einen anderen Shunt-Widerstand wählen
und damit meinen Messbereich verkleinern, aber für eine Lösung für
obiges Problem währe ich schon dankbar.


Besten Dank...

Autor: Bernhard S. (bernhard)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Die abfallende Spannung wird über einen Subtrahierer mit Faktor 5
>verstärkt

Wie sieht das Mess-Ergebnis aus, wenn Du den Eingang des Subtrahierers
mit einer Kurzschluss-Brücke versiehst?

Und wenn Du einen hochohmigen Shunt verwendest und kein externer Strom
diesen durchfließt ?

Autor: Localhorst (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich konnte das Problem etwas eingrenzen:
Ich habe nun keine Last angeschlossen und benutze einen 10M Shunt. Am
Ausgang des Subtrahierers messe ich 0,1V.
Verwende ich einen nierderohmigeren Shunt, z.B. 18k, messe ich 3mV, das
ist ok.

Ich weißt jetzt wo das Problem liegt, habe mir mit dem Ozsilloskop den
Ausgang angeschaut: ein halbförmiger Sinus mit einer Frequenz von 50Hz,
Amplitude ca. 0,4V. Scheint wohl das Problem zu sein


Wenn ich den Eingang des Subtrahieres kurzschließe messe ich am Ausgang
übrigens 3mV, ist also in Ordnung.

Stellt sich die Frage wie ich diese 50Hz da raus bekommen?!

Autor: Bernhard S. (bernhard)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Stellt sich die Frage wie ich diese 50Hz da raus bekommen?!

Vielleicht hilft ein einfacher Kondensator parallel zum Shunt,

ich vermute bei einem "10M Shunt" (ziemlich hochohmig) wird ein

Netzbrummen empfangen.

Abhilfe:

Gute Schirmung der Eingangsschaltung und Messleitungen


>z.B. 18k, messe ich 3mV, das ist ok.

sieht wie ein Offset aus

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
was ist das für ein Shunt??? Normalerweise liegen die doch im
Milliohmbereich, nicht Kilo oder Megohm. Das kann nicht stimmen.

Autor: Bernhard S. (bernhard)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Milliohmbereich, nicht Kilo oder Megohm. Das kann nicht stimmen.

Doch, Localhorst misst im µA Bereich, da brauchst Du hochohmige Shunts
(R=U/I),
im Ampere-Bereich, da hast Du natürlich recht, da gehts dann in den
mOhm-Bereich

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
stimmt, das Ohmsche Gesetz läßt sich nicht überlisten. so einen großen
Wert noch als Shunt zu bezeichnen, wie groß ist dann erst der
Arbeitswiderstand? Der Meßfehler durch den Spannungsabfall am Shunt muß
ja auch berücksichtigt werden. Solche Bereiche findet man eher in der
Hochspannungstechnik, wo auch Megohmwiderstände noch Leistungen
vertragen müssen.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
der Eingangsoffset des LMC6084 ist ausgezeichnet, 150 uV typ. sagt das
Datenblatt, das hab ich uch als erstes verdächtigt. Aber der
Eingangswiderstand des Differenzverstärkers muß ja auch deutlich über
den 10 MOhm liegen, wie sieht es damit aus?

Autor: Bernhard S. (bernhard)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> so einen großen Wert noch als Shunt zu bezeichnen....

Stell Dir, Du möchtest der Sperrstrom einer Diode messen,
der liegt bei manchen Exemplaren im µA...nA Bereich,
durch einen hochohmigen Shunt und nachgeschalteter
"Spannungs-Messung" erhältst Du diesen Wert.

Miss doch mal spassenshalber den Innenwiderstand (Shunt) Deines
Messgerätes im kleinsten DC-Strombereich
und ..... auch relativ hochohmig, oder ?

Autor: Localhorst (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also, zunächst einmal das 50Hz Problem. Ich habe meine Schaltung auf
einem Steckbrett aufgebaut. An diesem ist ein Kabel befestigt (Erde)
welches ich "Spaßeshalber" mit meiner Masse verbunden habe und
schwups war das Rauschen "fast" weg. Wenn ich das Steckbrett vom
Tisch anhebe ist es übrigens komplett weg.
Vermutlich sollte ich später beim Layout auf große Massefläche achten
oder?!
Dann habe ich noch ein paar Kondensatoren verteilt welche ebenfalls
etwas Besserung brachten. Mein Körper ist übrigens die größte Antenne,
wenn ich den 10M-Shunt anfasse gehts gar nicht mehr.

Habe dann mal eine 80M Last angeschlossen und konnte auch relativ
sauber (je hochohmiger die Last, desto größer ist ebenfalls das
Rauschen) 30nOhm messen.

Die Schaltung wird später übrigens Ruhe- und Betriebsströme messen,
deshalb habe ich auch noch Shunts von 18Ohm, 18KOhm und 1MOhm. Werden
dann mit Reed-Relais entsprechend umgeschaltet.

Zum Offset:
Schließe ich zwei Eingänge kurz messe ich ca. 3mV. Im Datenblatt seht
zwar etwas von typical 0,15mV, aber ich denke dass ist weil der Ausgang
nicht exakt 0V sein kann. (Single Supply Betrieb).

Zum Eingagnswiderstand des Subtrahierers:
Zwischen Shunt und Subtrahierer habe ich zwei LMC6084 als
Impedanzwandler eingesetzt, deren Eingangswiderstände müssten hoch
genug sein, max. 1nA Eingangsstrom, wenn überhaupt.

Autor: Localhorst (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Unbedingt beim Anschluss der Last ein geschirmtes Kabel verwenden, wirkt
Wunder!!

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.