Strommessung mit Arduino und Shunt

[Lennart (Gast)]

Hallo liebe Community,
ich habe Probleme bei der Strommessung mit dem ADC des Arduino UNO. Ich 
möchte Ströme von etwa 0,3 bis 1 A eines Akkus messen. Dieser Akku 
enthält einen Regler, der die Spannung auf 5V regelt. Um den Strom zu 
ermitteln nutze ich einen Messshunt mit Rs = 0,05 Ohm (ich habe es 
vorher mit einem Hallsensor ausprobiert, allerdings ebenfalls Messfehler 
gehabt). Da die Spannungen sehr klein sind, verstärke ich das Signal 
über einen Operationsverstärker (MCP617) mit einer Verstärkung von V = 
50, ausgelegt über R1 = 1 kOhm und R2 = 49 kOhm, sodass ich etwa im 
Bereich von 2,5 V am Ausgang lande. Die ungefähre Spannung kommt auch am 
Ausgang des MCP617 an, allerdings werden die Abweichungen größer (etwa 
0,1 A bei 0,9 A eingestelltem Strom) sobald ich den Strom der 
CC-Entladung durch die elektronische Last erhöhe. Die Spannung messe ich 
gegen GND, die Bauteile haben alle das gleiche Massepotential.
Ich habe mir die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers angeguckt 
und ein Rauschen von 0,04 V erkannt. Daher habe ich an eine Glättung mit 
Kondensatoren gedacht. Vielleicht fällt euch ja noch ein grober Fehler 
auf oder es gibt noch andere Ideen, die Strommessung umzusetzen.

Vielen Dank im Voraus und freundliche Grüße
Lennart

[Karl M. (Gast)]

Hallo,

ich nutze spezielle IC, iA. auch OPV.

Siehe:
Application Note 105
Current Sense Circuit Collection

http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an105fa.pdf

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,

hast Du den Offsetfehler des OPVs exakt ausgeglichen? Der Typ passt 
bereits recht gut.

MfG

[KKL (Gast)]

Ein Instrumentationsverstärker wäre eine Möglichkeit.

[Philipp C. (e61_phil)]

Ist Dein Shunt mit vier Anschlüssen ausgestattet? Wie sieht der Aufbau 
genau aus? Hast Du den OP ordentlich abgeblockt?

Das sollte mit den verwendeten Bauteilen schon möglich sein.

Du scheinst ja die Möglichkeit zu haben den Strom einigermaßen präzise 
einstellen zu können. Mach doch mal eine Tabelle mit eingestelltem Strom 
(vielleicht ja sogar noch mit einem Multimeter gemessen) gegen die 
Ausgangsspannung Deiner Schaltung. Ggf. sieht man dann schon etwas.

[Lennart (Gast)]

Vielen Dank für die schnellen Antworten!

Christian S. schrieb:
> hast Du den Offsetfehler des OPVs exakt ausgeglichen?

Das habe ich ehrlich gesagt noch nicht berücksichtigt. Kannst du mir auf 
die Sprünge helfen wie diese Offsetermittlung funktioniert?

Philipp C. schrieb:
> Ist Dein Shunt mit vier Anschlüssen ausgestattet?

Ist er. Laut Datenblatt sind die äußeren Anschlüsse zur Stromführung, 
die Inneren zur Spannungsmessung.

Philipp C. schrieb:
> Du scheinst ja die Möglichkeit zu haben den Strom einigermaßen präzise
> einstellen zu können. Mach doch mal eine Tabelle mit eingestelltem Strom
> (vielleicht ja sogar noch mit einem Multimeter gemessen) gegen die
> Ausgangsspannung Deiner Schaltung. Ggf. sieht man dann schon etwas.

Mir ist nach einigen Messungen aufgefallen, dass es am Massepotential 
liegen könnte, da immer wieder neue Abweichungen auftreten, sobald ich 
auf dem Rückleiter, also der Masse, nur ein Kabel auf die andere Schiene 
lege. Irgendwelche Ideen, was man da machen kann?

[oldeurope O. (Gast)]

Lennart schrieb:
> Um den Strom zu
> ermitteln nutze ich einen Messshunt mit Rs = 0,05 Ohm ... Da die Spannungen sehr 
klein sind, verstärke ich das Signal
> über einen Operationsverstärker

Ich würde einen hochohmigeren Shunt direkt am Arduino verwenden:
http://meinearduinoprojekte.blogspot.com/
R39, R40 sind die Shunts.
Den Regler dann halt spannungsrichtig regeln lassen.
Da man so nicht potentialfrei misst, ist eine korrekte
Masseführung Grundlage.

LG
old.

Lennart schrieb:
> es am Massepotential
> liegen könnte

[Der Andere (Gast)]

Ich sehe in deinem Blockschaltbild nicht wie genau der Arduino 
angeschlossen ist.
Stichwort: Masse

Lennart schrieb:
> Die ungefähre Spannung kommt auch am
> Ausgang des MCP617 an, allerdings werden die Abweichungen größer (etwa
> 0,1 A bei 0,9 A eingestelltem Strom

Was heisst das in Zahlen:
Der tatsächliche Strom ist 0,9A, gemessen = ?
Was ist bei 0,1A gemessen = ?
bei 0,5A gemessen = ?

Wie genau ist dein Messgerät?
Wie genau ist der Shunt?

Ist der Fehler linear oderist es eine Gerade mit einem y-Achsenabschnitt 
!= 0 oder ist er zufällig, ...

[Der Andere (Gast)]

Lennart schrieb:
> Mir ist nach einigen Messungen aufgefallen, dass es am Massepotential
> liegen könnte, da immer wieder neue Abweichungen auftreten, sobald ich
> auf dem Rückleiter, also der Masse, nur ein Kabel auf die andere Schiene
> lege. Irgendwelche Ideen, was man da machen kann?

Sternförmige Masseverbindung mit dem Stern am Messpunkt.