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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik negativ Speisung für OPV mit 12 und 5V


Autor: Dominic K. (domi1997)
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Guten Tag zusammen.
Ich möchte mit einem OPV die Spannung über einem Shunt messen und 
verstärken um den Strom zu berechnen mit einem uC. Nun mein Problem auf 
dem Print habe ich nur +12V, +5V und +3.3V ich hätte jetzt die 5V an die 
Positive Speisung gehängt nun jedoch ist mein Problem das ich keine 
Negative Speisung habe. Ich könnte die 12V als GND und die 5V als + 
nehmen dan hätte ich eine -7V speisung doch wie müsste ich das an den 
OPV anhängen? Und was mir angst macht ist das es sich um einen PC 
handelt und ich nicht weiss ob die negativen Ströme eventuel Störungen 
verursachen könnten.

Die Professionelere Version wäre natürlich ein Positiv zu negativ 
Spannungsregler. Doch ich bin mir nicht sicher, ob es das so gibt. Nun 
ich habe eine Schaltung mit dem AS7620 gefunden(Stepdown) doch dieser 
ist in einem MLPQ package also nicht Handlötbar. Kennt ihr eventuell 
einen fertigen IC, bei welchem ich nicht noch die ganze Peripherie für 
den Step down hinzufügen muss.

Autor: mario eduardo (Gast)
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Autor: Der Andere (Gast)
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Dominic K. schrieb:
> Ich möchte mit einem OPV die Spannung über einem Shunt messen und
> verstärken um den Strom zu berechnen

Mit einem Rail to Rail OP und einem nichtinvertierenden Verstärker 
brauchst du nicht unbedingt eine negative Versorgung.

Zunächst muss klar sein Wo der Shunt angeordnet ist, sind die Spannungen 
potentialfrei zu dem zu messenden Strom, oder haben die alle eine 
gemeinsame Masse?

Autor: Dominic K. (domi1997)
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Der Shunt wurde am Anfang der Schaltung bei der Speisung platziert, da 
ich eben verschiedene Spannungen habe und die GND's verbunden sind 
könnte ich ansonsten nicht berechnen wie viel Strom fliesst. Die 
Spannungen werden im mV bereich sein daher sollte nach meinem Wissen die 
Speisung mindestens 1V tiefer sein. Selbst wenn es ein Rail to Rail ist 
würden da die 100mV Messspannung nicht verschwinden?

Autor: Dominic K. (domi1997)
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OT: Mir fählt gerade auf bei einem Shunt von 0.001Ohm fallen darüber bei 
10A maximal 10mV ab und bei 1 Ampere sind es dan noch 1mV. Kann das der 
OPV wirklich messen und verstärken?

: Bearbeitet durch User
Autor: mario eduardo (Gast)
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Also ich bein kein AnalogSpezialist, aber:
Welche Auflösung hat dein AD Wandler?
Wie gut+genau ist der OPV Aufbau?
Wie genau ist der Shunt?
Warum nicht 0.1Ohm Shunt und mer Spannung abfallen lassen?
Warum läßt du nicht einen guten Wandler mit dem integrierten Verstärker 
messen ? MAX1416, AD7714, AD7795 ....

lg Mario

Autor: Spannend... (Gast)
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Dominic K. schrieb:
> Der Shunt wurde am Anfang der Schaltung bei der Speisung platziert, da
> ich eben verschiedene Spannungen habe und die GND's verbunden sind...

Wo genau sitzt der Shunt? Ein Plänchen oder genauere Erklärung würde nix 
schaden.

Mögliche Lösungen wurde schon genannt, Der Andere hat essentielle Fragen 
gestellt, deren Antwort über alles entscheidet. Doch nebenbei, wegen 
eines bestimmten Mißverständnisses, möchte ich was klarstellen:

Dominic K. schrieb:
> Ich könnte die 12V als GND und die 5V als + nehmen

Könntest Du nicht ... klingt nach Verwechslung. Oder? ^^

Dominic K. schrieb:
> OT: Mir fählt gerade auf bei einem Shunt von 0.001Ohm fallen darüber bei
> 10A maximal 10mV ab und bei 1 Ampere sind es dan noch 1mV. Kann das der
> OPV wirklich messen und verstärken?

Das ist doch kein Offtopic! ^^

Ob das geht, ist eine Frage der verwendeten Schaltung (genaue Topologie, 
wie schon erbeten - halt beschreiben, wenn einfach) und auch des OPV.

Auch kann man den Wert des/der Shunts anpassen (vergrößern)?

Autor: Spannend... (Gast)
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Wenn Du nur einen hast, der "klein genug" ist, dieser aber dann effektiv 
zu klein ist... könnte man halt auch ein paar etwas größere parallel 
setzen.

Autor: mario eduardo (Gast)
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Und noch was:
Du wirst mglw um Steckkontakte nicht herum kommen.
Ein solcher Kontakt hat pro Stecker mitunter 20-50mOhm.
Wie groß war dein Shunt ??
Bzw wie ist dein tolerierbarer Fehler ?
Bzw wie DICK sind die Steckkontakte .... so du welche hast ?

lg Mario

Autor: Der Andere (Gast)
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Dominic K. schrieb:
> OT: Mir fählt gerade auf bei einem Shunt von 0.001Ohm fallen darüber bei
> 10A maximal 10mV ab und bei 1 Ampere sind es dan noch 1mV. Kann das der
> OPV wirklich messen und verstärken?

Kann er, aber je niedriger deine Nutzspannung ist desto stärker stören 
rauschen und Effekte wie Thermospannungen deine Messung.
Überlage dir die notwendige! Genauigkeit und Auflösung vorher.

Ansonsten suche mal nach "Highside Strommessung", da solle es einiges 
hier geben. Es gibt dafür auch spezielle Bausteine, aber da müsste ich 
auch erst googeln.

Autor: Tany (Gast)
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Dominic K. schrieb:
> Doch ich bin mir nicht sicher, ob es das so gibt

ne Menge. z.B ICL7660

Autor: Dominic K. (domi1997)
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Nun es handelt sich um einen IDE Molex Power connector des Netzteils 
also die Pins sollten genug Kontaktfläche haben. Nun der Strom wird 
zwischen 200mA und 6Ampere liegen. Nun ich habe mal nach Strommess IC's 
gesucht und bin da direkt auf dem LM 334 gestossen aber ich bin mir 
jetzt nicht sicher ob ich den Ganzen Strom wirklich durch diesen IC 
fliessen lassen kann/muss und vorallem wie der IC den Stromwert wieder 
ausgibt.

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Dominic K. schrieb:
> Selbst wenn es ein Rail to Rail ist
> würden da die 100mV Messspannung nicht verschwinden?

Nein. Da die Spannungen am OpAmp bei richtiger Eingangsbeschaltung immer 
bei 0V liegen, und er als single supply Rail To Rail OpAmp auch 0V 
messen kann, kann er auch negative Spannungen am shunt in postivive 
Ausgangsspannungen wandeln.
            +5V
             |
          +--(-50k-+
          |  |     |
      +---(-|+\    |
      |   | |  >---+-- 0V .. 5V
      |   +-|-/  TS507
      |   |  |
      +---(--+-------- GND
      |   |
    shunt 1k
      |   |
Strom +---+
ABER: Die Ausgang kommt trotz Rail-To-Rail nicht ganz auf 0V, sondern 
nur vielleicht 10mV. Wenn das kein Problem ist, reicht ein R2R OpAmp und 
man braucht keine negative Versorgungsspannung.

Dominic K. schrieb:
> Nun ich habe mal nach Strommess IC's
> gesucht und bin da direkt auf dem LM 334 gestossen

Völlig falsche Baustelle.

: Bearbeitet durch User
Autor: mario eduardo (Gast)
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Nach meiner Erfahreng ist das Schwingen von Single Supply OpAmps
schwer in den Griff zu bekommen. Ein 7660 wirkt Wunder !

Mario

Autor: Dominic K. (domi1997)
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> ABER: Die Ausgang kommt trotz Rail-To-Rail nicht ganz auf 0V, sondern
> nur vielleicht 10mV. Wenn das kein Problem ist, reicht ein R2R OpAmp und
> man braucht keine negative Versorgungsspannung.

Wären dann also 100mA offset könnte ich akzeptieren. Dachte da an 
denMCP6001RT-I/OT der hat 10mV offset und ist von dem Gehäuse perfekt.

> Dominic K. schrieb:
>> Nun ich habe mal nach Strommess IC's
>> gesucht und bin da direkt auf dem LM 334 gestossen
>
> Völlig falsche Baustelle.
Wie meinst du das ist der Komplett für was anderes gerechnet? Ein 
weiterer wäre der TSC101 wenn der auch nicht stimmt weiss ich nicht mehr 
weiter :D. Nun dieser scheint einfach die Spannung verstärkt wieder 
auszugeben.

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Dominic K. schrieb:
>> Völlig falsche Baustelle.
> Wie meinst du das ist der Komplett für was anderes gerechnet?

Der LM334 ist komplett für was anderes gebaut, nicht Strom-messen 
sondern temperaturabhängige Stromquelle

> Ein weiterer wäre der TSC101 wenn

Auch unpassend, der misst in der Plus-Leitung, nicht in der 
Masse-Leitung.

Autor: Dominic K. (domi1997)
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Michael B. schrieb:
> Dominic K. schrieb:
>>> Völlig falsche Baustelle.
>> Wie meinst du das ist der Komplett für was anderes gerechnet?
>
> Der LM334 ist komplett für was anderes gebaut, nicht Strom-messen
> sondern temperaturabhängige Stromquelle
>
>> Ein weiterer wäre der TSC101 wenn
>
> Auch unpassend, der misst in der Plus-Leitung, nicht in der
> Masse-Leitung.

Ich muss ja genau high side messen, da ich nur den Strom einer der 2 
Speisungen messen will und die Grounds verbunden sind

Autor: mario eduardo (Gast)
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Bitte zumindest ein Blockschaltbild.

Was sprcht gegen AD Wandler mit integriertem Verstärker ?
Oder MUSST du es unbedingt "zu Fuß" machen?

Ich habe ein vermutl ähnliches Projekt, und teile die Spannung
vorher von 15V /10 herunter, messe mit einem 2 Kanal Wandler an beiden 
Seiten des Widerstandes gegen Masse und bilde die Differenz. Ein IC, ein 
Shunt, einmal rechnen, fertig. Und ich weiß (bei mir) die Spannung des 
Akkus und den Strom, und die verbrauchte Leistung.


Ich glaube du machst es schon ein wenig kompliziert ....

Mario

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Dominic K. schrieb:
> Ich muss ja genau high side messen

Warum frsgtest du dann nach -7V ?

Autor: Bernd (Gast)
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Für Highside Strommessungen haben die Halbleiterhersteller einiges im 
Programm, z.B. INA138 von TI. Hat einen commom-mode Bereich > 
Eingangsspannung und braucht keine negative Versorgung.
Übersicht: 
http://www.ti.com/lsds/ti/amplifiers/current-sense...

Autor: Manfred (Gast)
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mario eduardo schrieb:
> Warum nicht 0.1Ohm Shunt und mer Spannung abfallen lassen?
Bei den ursprünglich genannten 10A fallen ... 1 Volt ab mal ... 10A = 10 
Watt Verluste am Shunt.

Dominic K. schrieb:
> Strom wird zwischen 200mA und 6Ampere liegen.
Welche Genauigkeit ist gefordert? Schaue Dir den ACS712 als mögliche 
Lösung an.

Ich selbst werde die Tage mal mit dem INA219 (Texas) spielen, Strom und 
Spannung mit I2C zum µC.

Autor: Tany (Gast)
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Michael B. schrieb:
> Dominic K. schrieb:
>> Ich muss ja genau high side messen
>
> Warum frsgtest du dann nach -7V ?

ER hat nur nach der Möglichkeit zur Erzeugung von negativen Spannung 
gefragt und nicht anderes!
Und warum macht ihr dann weitere Gedanken ohne Schaltplan /Anforderung?

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Tany schrieb:
> ER hat nur nach der Möglichkeit zur Erzeugung von negativen Spannung
> gefragt und nicht anderes!

Eben, die braucht man sicher nucht für eine high-side Messung,
sondern nur für eine low side Messung.

> Und warum macht ihr dann weitere Gedanken ohne Schaltplan /Anforderung?

Da Fragende nie ihr Problem aufschreiben, muss man versuchen sich den 
Rest zu denken.

Autor: Tany (Gast)
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Michael B. schrieb:
> Da Fragende nie ihr Problem aufschreiben

und du meinst, der verdient deiner fachlichen Antwort /Hilfe?
Hast selber gesehen, alles umsonst!

Autor: Schreiber (Gast)
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Dominic K. schrieb:
> Kennt ihr eventuell
> einen fertigen IC, bei welchem ich nicht noch die ganze Peripherie für
> den Step down hinzufügen muss.

Ein paar Dioden+Kondensatoren kann man zusammen mit einem freien 
Prozessorpin als Ladungspumpe missbrauchen. Spannungsstabilisierung 
entweder mit einer Zennerdiode oder mit einem Linearregler.

Wenn keine Freien Pins vorhanden sind, benötigt man zusätzlich noch 
einen ne555. Billiger geht es nicht.

Autor: Der Andere (Gast)
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Manfred schrieb:
> mario eduardo schrieb:
>> Warum nicht 0.1Ohm Shunt und mer Spannung abfallen lassen?
> Bei den ursprünglich genannten 10A fallen ... 1 Volt ab mal ... 10A = 10
> Watt Verluste am Shunt.

Zwischen 0,1Ohm und 0,001 Ohm gibts aber sinnvollere Zwischenwerte.
Schon bei 0,01 Ohm und 10A sinds nur noch 100mW, aber ein Faktor 10 an 
Messspannung.

Tany schrieb:
> und du meinst, der verdient deiner fachlichen Antwort /Hilfe?

Meinst du man sollte ein erweitertes polizeiliches Führungszeugnis 
fordern ehe man jemandem in einem Foum hilft?

Autor: Tany (Gast)
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Der Andere schrieb:
> Meinst du man sollte ein erweitertes polizeiliches Führungszeugnis
> fordern ehe man jemandem in einem Foum hilft

Du übertreibst.
Mindesten muß man daran erkennen können, was der WILL.
Ohne Schaltplan /Anforderung ist dein Rat zur R2R oder HighSide nicht 
besonders fachlich!

Autor: Dietrich L. (dietrichl)
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Der Andere schrieb:
> Schon bei 0,01 Ohm und 10A sinds nur noch 100mW,

Das solltest Du nochmal nachrechnen ...

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