Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Empfehlung einer Strommessmethode (+-)


von Michael T. (tony_93)


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Servus Leute,

ich beschäftige mich mit dem Bau eines Balance Robots und bin jetzt an 
dem Punkt der Strommessung für die beiden DC-Motoren angekommen. Die 
Regelungstechnink sowie Sensoraufbereitung (MPU) traue ich mir zu und 
ist schon teilweise abgeschlossen. Ich baue meine Regelung kaskadiert 
auf, dass bedeutet ich hab einen Regler für das Nicken und einen 
unterlagerten Stromregler der das geforderte Moment umsetzt.
Zunächst meine Anforderungen damit sich mein Fragestellung besser 
einordnen lässt:
- H-Brücke für die Ansteuerung
- Imotor ca. bis 1 A (aktueller Motor hat jedoch nur 200 mA also ggf. 
ist auch der kleinere Bereich relevant)
- Stromessung wird zur PWM-Mitte erfolgen -> also am liebsten hätte ich 
einen analogen Messwert den ich über den ADC einlesen kann.

Nun zu meinem Problem:
Welche Strommessung würdet ihr mir empfehlen?
- Messshunt
- Stromwandler
- ACS712

Gibt es schon fertige ICs bei denen ein Offset für die negativen Strom 
bereit gestellt wird. Ich habe bis jetzt nur mit Stromwandlern mit einem 
Dspace system gearbeitet -> dort haben mich aber die negativen 
Spannungen auch nicht gestört. Im AVR Umfeld habe ich leider keine 
Erfahrungen bzw. weiß ich nicht was die beste Vorgehensweise ist.

Viele Dank euch

von Stefan F. (Gast)


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Die meisten H-Brücken Motortreiber enthalten bereits einen Shunt, an dem 
man den Strom mit einem simplen ADC messen kann.

von ths (Gast)


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von Michael T. (tony_93)


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Hab zwei L298n mit denen laut Datenblatt eine Strommessung möglich ist 
leider sind die Pins nicht zugänglich bzw. ich müsste das Board 
anpassen. Wäre auch eine Option! Schonmal danke

von Stefan F. (Gast)


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> ich müsste das Board anpassen.

Würde ich machen. Die Pins sind ja sehr leicht zugänglich, da könntest 
du  Stifte für Dupont Kabel dran löten.

Und ich würde mal überlegen, nicht dieses Urgestein zu verwenden. Hast 
du das Modul als Restposten bekommen?

von Servo3 (Gast)


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Hallo ! Der acs712 sollte auch gut verwendbar sein für die Anwendung . 
Bei 5 V Betriebsspannung gibt er 2,5 V aus bei I = 0 . Je nach 
Stromrichtung geht das Signal Richtung 4,5 bzw 0,5 V . Damit hast Du das 
Problem der Stromrichtung erledigt . Frage ist noch die Empfindlichkeit 
. Die läßt sich allerdings gut erhöhen , indem man das eigentlich 
gemessene B Feld ( Hall Sensor ) durch eine externe Spule  erzeugt . Hab 
mit diesem Verfahren recht gute Erfahrung gesammelt ( I Messung eines 
Steppers mit minimalem Spannungsverlust durch die Strommessung ) .

von Michael T. (tony_93)


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Stefanus F. schrieb:
> Würde ich machen. Die Pins sind ja sehr leicht zugänglich, da könntest
> du  Stifte für Dupont Kabel dran löten.
>
> Und ich würde mal überlegen, nicht dieses Urgestein zu verwenden. Hast
> du das Modul als Restposten bekommen?

Glaube hab 3 Euro oder so bezahlt. Hab es nur genommen, da ich etwas zum 
experimentieren benötigt habe. Ich muss nochmal ins Datenblatt schauen 
in welcher Form das Senssignal zur Verfügung steht. Also wie das 
Verhalten bei negativen sowie positiven Strom ist.

von RP6conrad (Gast)


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Für eine balancebot ist eine Strommessung nicht unbedingt notwendig ! 
Sie können davon aus gehen das ihre DC-motor fast eine lineaire 
Moment/Strom Verhaltnis hat. Einfach direct die PWM regelen functioniert 
auch. Aber wie sie diese PWM Schaltung machen, ist von wesenlich Belang 
! Standard haben sie dei eine H-brucke 3 Signal Anschlusse : Enable, 
Eingang A und Eingang B. Wichtig ist jetzt ihre PWM Signal auf ein von 
beide Eingange zu setzen, und enable immer high ! Auf diese weise wird 
den Motor auch actif gebremst ! Bei enable low werd die H-Brucke auf 
High-Impedance geschaltet, und der Motor lauft frei ! Versuch es mal !
Meine Balance bot : https://www.youtube.com/watch?v=a1EfgqLcNzc

von Michael T. (tony_93)


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Servo3 schrieb:
> Die läßt sich allerdings gut erhöhen , indem man das eigentlich
> gemessene B Feld ( Hall Sensor ) durch eine externe Spule  erzeugt . Hab
> mit diesem Verfahren recht gute Erfahrung gesammelt ( I Messung eines
> Steppers mit minimalem Spannungsverlust durch die Strommessung ) .

Wie hast du das schaltungstechnisch realisiert? Hast du einfach noch 
eine zweite Spule in dein System reingehängt? Dadurch bekommst du 
zusätzliche Verzugszeiten oder war das kein Problem?

von Michael T. (tony_93)


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RP6conrad schrieb:
> Für eine balancebot ist eine Strommessung nicht unbedingt notwendig !
> Sie können davon aus gehen das ihre DC-motor fast eine lineaire
> Moment/Strom Verhaltnis hat.

Finde es aber schöner und regelungstechnisch besser strukturiert. Zudem 
erhoffe mir davon eine einfachere Applikation des äußeren Reglers. Aber 
trotzdem danke

von Servo3 (Gast)


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Ja damit hast Du recht . Die Induktivität der Zusatzspule war allerdings 
klein in Bezug zum L der Motorspulen . Zum Aufbau : ich hab einen 
Ringkern aufgesägt so daß der Sensor in den Spalt passte . Auf den Kern 
zuvor die Zusatzspule gewickelt .

von Michael (Gast)


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Wie schaut die Messspannung beim lm298 aus? Welche Widerstände verwendet 
man in der Praxis. Das Datenblatt ist etwas Mau

von Wolfgang (Gast)


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Michael schrieb:
> Wie schaut die Messspannung beim lm298 aus? Welche Widerstände verwendet
> man in der Praxis.

Guck dir die Innenschaltung im Datenblatt an. Es fließt der volle 
Spulenstrom durch den Shunt. Das Spannung über dem Shunt ist sowohl dein 
Messsignal, als auch der Spannungsabfall, der dann nicht mehr für den 
Motor zur Verfügung steht. Außerdem brauchst du im Sommer keine 
Zusatzheizung.

Es kommt also auch auf deine Motorspannung an, wie sehr der zusätzliche 
Spannungsabfall weh tut. Und von deinen Störungen und deinen Ansprüchen 
hängt es ab, wie groß das Messsignal sein muss. Es ist ein Kompromiss.

von Michael T. (tony_93)


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Die Messstelle ist für mich bei dem L298 nicht optimal. Ich hätte gerne 
direkt bei der Strommessung die Information über das Vorzeichen...Bei 
dem L298 muss ich die aktuelle Schalterstellung berücksichtigen...eIch 
schau mir nochmal den ACS712 an. Wenn jemand eine bessere Idee hat 
einfach melden... Wie gesagt am liebsten hätte ich bei 0 A eine 
Messspannung von 2.5 V bei Imax Umess 5V und -Imax 0 V.

von Martin (Gast)


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von Olaf (Gast)


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> Hab zwei L298n mit denen laut Datenblatt eine Strommessung möglich ist
> leider sind die Pins nicht zugänglich bzw. ich müsste das Board
> anpassen.

Ja, ich weiss, der L298 ist das klassische Arbeitspferd. Ich wuerde dir 
aber trotzdem empfehlen mal nach einem modernen Treiber ausschau zu 
halten. Da kommst du wahrscheinlich auch ohne Kuehlkoerper aus.

Olaf

von M. K. (sylaina)


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Michael T. schrieb:
> Wie gesagt am liebsten hätte ich bei 0 A eine
> Messspannung von 2.5 V bei Imax Umess 5V und -Imax 0 V.

Na, wenn Imax = 5 A ist und -IMax = -5 A dann wäre der ACS712 in der 5 A 
Version genau dein Ding wenn ichs recht im Kopf habe.

Der ACS712 ist aber abgekündigt, Nachfolger ist der ACS723 mein ich ;)

: Bearbeitet durch User
von Sven Laarson (Gast)


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einen High Shunt Monitor INA*** würde ich dir empfehlen.

von Sven Laarson (Gast)


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einen High Side Shunt Monitor INA*** würde ich dir empfehlen.

von Apollo M. (Firma: @home) (majortom)


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