Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungsversorgung für gleichzeitiges Messen mehrerer Widerstände


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von Mac G. (actionman)


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Hallo Gemeinde,

nach jahrelangem Lesen hier im Forum muss ich nun selbst mal eine Frage 
stellen. Vielleicht hat jemand dazu auch schon Erfahrungswerte.

Ich muss 8 Widerstandswerte für einen Messaufbau gleichzeitig messen. 
Die dabei zu messenden Widerstände werden nach jedem Testlauf durch neue 
Widerstände ersetzt.
Zur Verfügung steht mir ein Datenlogger, mit dem ich Spannungen bei 
hoher Auflösung und hoher Abtastrate mit ausreichend vielen Kanälen 
messen kann.
Deshalb habe ich mir gedacht, Referenzmessungen mit einem in Reihe 
geschalteten Widerstand zu machen und die Spannungen über beiden 
Widerständen zu messen, daraus den gesuchten Widerstandswert berechnen.

Meine Frage bezieht sich dabei auf die Spannungsversorgung. Die zu 
messenden Widerstände können während der Messung extrem schwanken oder 
es kann zwischenzeitlich auch zu einem Kurzschluss innerhalb des 
Widerstands kommen. Die Messdauer beträgt jeweils ca. 120 sec, 
auftretende Kurzschlüsse können ca. 10 sec dauern. Hängt mit der Bauart 
der Widerstände zusammen.
Es geht also darum, dass sich die Spannungen in den 8 einzelnen Kreisen 
nicht gegenseitig beeinflussen, d.h. also unabhängig voneinander sind.

Ich habe mir gedacht, für jeden Kreis einen separaten Transformator zu 
nehmen. Dazu einen Spannungsregler (Conrad, 130312 - 62). Damit sollten 
die Kreise unabhängig voneinander sein aufgrund der galvanischen 
Trennung. Ich habe eine Skizze dazu gemacht.

Meine Fragen:

1. Ist mein Anliegen verständlich?
2. Ist es so machbar?
3. Ist es zu kompliziert oder geht das deutlich einfacher?

Vielen Dank für ernst gemeinte Kritik.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

Die von Dir ausgesuchten Spannungsregler dürften nicht kurzschlußfest 
sein, was aber von Dir implizit gefordert wurde.

Da keine exakte Referenzspannung zur Verfügung steht, müßte der Logger 
also Spannung und Strom messen können, um durch Rechnung auf den 
Widerstandswert schließen zu können. Deine Idee mit den zwei 
Widerständen würde natürlich funktionieren.

Es wäre vermutlich geschickter, eine Referenzspannung an mehreren 
Ausgängen über eine Strombegrenzung auszugeben. Dann braucht bei 
bekannter Referenz der Logger nur noch die Spannung über GND an allen 
Widerständen aufzuzeichnen.

Die galvanische Trennung ist vermutlich nicht nötig, zumal der Logger 
vermutlich diese zunichte macht.

In welchem Bereich befinden sich die zu messenden Widerstandswerte?

MfG

: Bearbeitet durch User
Beitrag #5713745 wurde vom Autor gelöscht.
von Konstantstromquelle (Gast)


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Gibt es eigentlich Platinen mit kurzschlussfesten, exakten 
Konstantstromquellen?

von Mac G. (actionman)


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Christian S. schrieb:
> Die galvanische Trennung ist vermutlich nicht nötig, zumal der Logger
> vermutlich diese zunichte macht.

Danke schon mal für deine Antwort. Ich denke schon, dass eine 
galvanische Trennung notwendig ist. Falls in einem Kreis während der 
Messung Kurzschluss entsteht und alle 8 Kreise werden nur von einem 
Transformator gespeist, fällt doch in allen 8 Kreisen die Spannung auf 
Null. Oder sehe ich das falsch?

Die Widerstände haben einen Nennwiderstand von ca. 0,8k, können während 
der Versuche auf 10k steigen, manchmal auch auf 100k. Das muss unbedingt 
berücksichtigt werden bei der Schaltung.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Ähm, nö.
Ein Kurzschluss auf der Spannungsversorgung würde die anderen Messkreise 
stören, aber das willst du ja auch nicht, denn dann würde ja auch die 
Netzsicherung des Trafos auslösen... ;)

Mehrere Spannungsteiler kann ein ausreichend dickes Netzteil schon 
versorgen, ohne das ein Überlastfall an einem Kreis die anderen stört.

Das Problem ist der weite Messbereich.
100k und angenommen 0,1mA Messstrom macht 10V Messspannung.
0,8k und 0,1mA macht 80mV Messspannung.
Kann dein ADC das sinnvoll erfassen?

Ein Spannungsteiler hätte das gleiche Problem und zudem eine krumme 
Kurve.

Du musst also evtl. den Messstrom pro Kreis in mehreren Stufen 
umschalten, um den Bereich vernünftig abzudecken. Autorange sozusagen.

Eine Stromquelle mit 2 Widerständen, 1 Transistor und 2 Dioden ist 
trivial, und durch umschalten des einen Widerstands lassen sich 
beliebige Ströme erzeugen.
Braucht halt pro Eingang und Range einen Ausgang, also gern mal 16 oder 
24 bei dir.

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Mac G. schrieb:
> Falls in einem Kreis während der
> Messung Kurzschluss entsteht und alle 8 Kreise werden nur von einem
> Transformator gespeist, fällt doch in allen 8 Kreisen die Spannung auf
> Null. Oder sehe ich das falsch?

Vor Rx ist doch ein 1K vorhanden, wie soll da ein Kurzschluss entstehen?


Mac G. schrieb:
> Die Widerstände haben einen Nennwiderstand von ca. 0,8k, können während
> der Versuche auf 10k steigen, manchmal auch auf 100k.

Was ist das für ein Messobjekt? Temperatursensor?

: Bearbeitet durch User
von Michel M. (elec-deniel)


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von Peter M. (r2d3)


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Hallo Mac G.,

Mac G. schrieb:
> Hallo Gemeinde,
>
> nach jahrelangem Lesen hier im Forum muss ich nun selbst mal eine Frage
> stellen. Vielleicht hat jemand dazu auch schon Erfahrungswerte.
>
> Ich muss 8 Widerstandswerte für einen Messaufbau gleichzeitig messen.
> Die dabei zu messenden Widerstände werden nach jedem Testlauf durch neue
> Widerstände ersetzt.
> Zur Verfügung steht mir ein Datenlogger, mit dem ich Spannungen bei
> hoher Auflösung und hoher Abtastrate mit ausreichend vielen Kanälen
> messen kann.
> Deshalb habe ich mir gedacht, Referenzmessungen mit einem in Reihe
> geschalteten Widerstand zu machen und die Spannungen über beiden
> Widerständen zu messen, daraus den gesuchten Widerstandswert berechnen.
>
> Meine Frage bezieht sich dabei auf die Spannungsversorgung. Die zu
> messenden Widerstände können während der Messung extrem schwanken oder
> es kann zwischenzeitlich auch zu einem Kurzschluss innerhalb des
> Widerstands kommen. Die Messdauer beträgt jeweils ca. 120 sec,
> auftretende Kurzschlüsse können ca. 10 sec dauern. Hängt mit der Bauart
> der Widerstände zusammen.
> Es geht also darum, dass sich die Spannungen in den 8 einzelnen Kreisen
> nicht gegenseitig beeinflussen, d.h. also unabhängig voneinander sind.
>
> Ich habe mir gedacht, für jeden Kreis einen separaten Transformator zu
> nehmen. Dazu einen Spannungsregler (Conrad, 130312 - 62). Damit sollten
> die Kreise unabhängig voneinander sein aufgrund der galvanischen
> Trennung. Ich habe eine Skizze dazu gemacht.
>
> Meine Fragen:
>
> 1. Ist mein Anliegen verständlich?

Ja, aber es fehlt die Nennung wichtiger Nebenbedingungen.
Möchtest Du einen Widerstandsverlauf messen oder den Widerstand am Ende 
Deiner Messperiode? Falls es um den Verlauf geht, mit welcher Frequenz 
möchtest Du messen?
Welche Messgenauigkeit ist erforderlich?
Die Antwort bestimmt, ob Du mit einem Prüfstrom, bzw. in Deinem Beispiel 
einer Prüfspannung auskommst, oder umschalten musst.

> 2. Ist es so machbar?

Vielleicht. :)

> 3. Ist es zu kompliziert oder geht das deutlich einfacher?

Siehe 1. und 2.

von Mac G. (actionman)


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Christian S. schrieb:
> Da keine exakte Referenzspannung zur Verfügung steht, müßte der Logger
> also Spannung und Strom messen können, um durch Rechnung auf den
> Widerstandswert schließen zu können. Deine Idee mit den zwei
> Widerständen würde natürlich funktionieren.

Also Spannung und Strom über den zu messenden Widerstand ist genauer als 
die Spannungen über beiden Widerständen zu messen?

Jens M. schrieb:
> Kann dein ADC das sinnvoll erfassen?

Ja, kein Problem. Mein ADC hat 24 bit Auflösung

Jörg R. schrieb:
> Vor Rx ist doch ein 1K vorhanden, wie soll da ein Kurzschluss entstehen?

Da hast du recht! Kurzschluss kann somit nicht entstehen.

Jörg R. schrieb:
> Was ist das für ein Messobjekt? Temperatursensor?

Es handelt dich im weitesten Sinne um DMS, die in ein Material 
integriert werden. Durch die dabei entstehenden Temperaturen und Drücke 
schwanken die Widerstandswerte teilweise extrem.

Michel M. schrieb:
> wie wäre es damit  ?!
> 
https://www.analog.com/en/design-center/reference-designs/hardware-reference-design/circuits-from-the-lab/CN0254.html#rd-overview

Im Prinzip benutze ich sowas schon. Dieses Gerät kann nur Spannungen 
erfassen soweit ich das richtig sehe. Es gibt auch von NI Messkarten, 
mit denen Widerstände direkt gemessen werden können. Die sind aber auch 
ziemlich teuer.

Peter M. schrieb:
> Ja, aber es fehlt die Nennung wichtiger Nebenbedingungen.
> Möchtest Du einen Widerstandsverlauf messen oder den Widerstand am Ende
> Deiner Messperiode? Falls es um den Verlauf geht, mit welcher Frequenz
> möchtest Du messen?
> Welche Messgenauigkeit ist erforderlich?
> Die Antwort bestimmt, ob Du mit einem Prüfstrom, bzw. in Deinem Beispiel
> einer Prüfspannung auskommst, oder umschalten musst.

Ich möchte den Verlauf der Widerstandsänderung während der 
Versuchsdurchführung messen. Als Abtastrate sind 10 S/s ausreichend.
Messgenauigkeit. Damit kann vieles gleich wieder deutlich aufwändiger 
werden. Ich sage mal, wenn 5% vom tatsächlichen Messwert nicht 
abgewichen wird, kann ich damit leben. Weniger Abweichung ist natürlich 
immer willkommen, falls der Aufwand dadurch nicht steigt.

Ich danke euch schon mal für eure Anregungen! Ich bin für weiteren Input 
dankbar.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Mac G. schrieb:
> Jens M. schrieb:
>> Kann dein ADC das sinnvoll erfassen?
>
> Ja, kein Problem. Mein ADC hat 24 bit Auflösung

Dann mal viel Vergnügen, 24 Bit auch nur annähernd stabil zu bekommen.
Ich habe mit mal mit einem ADC von Analog Devices (24 Bit Σ-Δ-Wandler) 
rumgeschlagen und hatte ein Demo-Board von Analog Devices. Mehr als 20 
Bit waren eigentlich nie stabil...

von Marten Morten (Gast)


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Der Datenlogger wird doch multiplexen. Daher verstehe ich den Ansatz 
nicht gleichzeitig für jeden Widerstand eine getrennte Spannung 
anzulegen. Es reicht eine Spannung oder einen Strom, ebenfalls 
gemultiplext.

Ebenso würde ich mal den Rechenstift ansetzen. Zeit und Geld eines 
Selbstbaus oder z.B. https://www.meilhaus.de/en/rigol+m302.htm

von Michael B. (laberkopp)


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Christian S. schrieb:
> Die von Dir ausgesuchten Spannungsregler dürften nicht kurzschlußfest
> sein, was aber von Dir implizit gefordert wurde.

Nö, er hat zumindest 1000 Ohm Lastwiderstand.

Christian S. schrieb:
> Die galvanische Trennung ist vermutlich nicht nötig, zumal der Logger
> vermutlich diese zunichte macht.

Eben WEIL der Logger die Messkreise galvanisch verbindet (z.B. jeder 
linke Anschluss des Messwiderstandes mit Masse der Datenlogggers), 
müssen die Versorgungsspannungen der Messkreise galvanisch mit einem 
Trafo isoliert sein.

Für schlau halte ich die Schaltung trotzdem nicht, aber so lange der Mac 
nicht noch eine halbe Salami nachlegt weiss man eh nicht was man alles 
optimieren könnte.

von Mac G. (actionman)


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Dietrich L. schrieb:
> Dann mal viel Vergnügen, 24 Bit auch nur annähernd stabil zu bekommen.
> Ich habe mit mal mit einem ADC von Analog Devices (24 Bit Σ-Δ-Wandler)
> rumgeschlagen und hatte ein Demo-Board von Analog Devices. Mehr als 20
> Bit waren eigentlich nie stabil...

Meinst du, dass damit die gemessenen Werte schwanken? So lange die 
gemessenen Werte nicht zu stark um den wahren Wert schwanken, wäre das 
eventuell noch tolerierbar.

Marten Morten schrieb:
> Ebenso würde ich mal den Rechenstift ansetzen. Zeit und Geld eines
> Selbstbaus oder z.B. https://www.meilhaus.de/en/rigol+m302.htm

Dieses Gerät ist erst mal ganz cool, das kannte ich noch nicht. Soweit 
ich es richtig sehe, sind die Multiplexer Karten mit Relais bestückt. 
Soll heißen, dass für die Messung mehrerer Kanäle mechanisch 
umgeschaltet wird, was recht träge ist, dadurch sind die Abtastraten 
relativ gering. Sehe ich das richtig oder liege ich falsch?

Michael B. schrieb:
> Für schlau halte ich die Schaltung trotzdem nicht, aber so lange der Mac
> nicht noch eine halbe Salami nachlegt weiss man eh nicht was man alles
> optimieren könnte.

Michael, von dem was du hier an Infos bisher gelesen hast, wie würdest 
du die Schaltung gestalten? Ich bin sehr für Optimierungen in jeglicher 
Hinsicht interessiert.
Allgemein bin ich auch dankbar wenn ihr Tipps habt für einzelne 
Komponenten. Kennt ihr weitere Bausätze für Spannungsregler oder für 
Konstantstromquellen?

Der Einfachheit halber würde ich Spannung und Strom mit jeweils zwei 
hintereinander geschalteten LM317 regeln bzw. begrenzen.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Mac G. schrieb:
> Der Einfachheit halber würde ich Spannung und Strom mit jeweils zwei
> hintereinander geschalteten LM317 regeln bzw. begrenzen.

Viel Erfolg.
Meinen Post oben hast du gelesen?
Das wird mit einem LM317 nix. Und zwei braucht man erst recht nicht. 
Zumindest nicht pro Kanal.

von Jörg R. (solar77)


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Mac G. schrieb:
> Die Widerstände haben einen Nennwiderstand von ca. 0,8k, können während
> der Versuche auf 10k steigen, manchmal auch auf 100k. Das muss unbedingt
> berücksichtigt werden bei der Schaltung.

Du schreibst das sich die Widerstandswerte zwischen 800R bis 10K 
bewegen. Sie können aber auch bis zu 100K betragen. Was genau bedeutet 
das? Ist die Auswertung bis 10K wichtig, oder bis 100K? Dann verwirrt 
Deine Angabe etwas.

Noch mal war gefragt. Müssen die Widerstände von 800R bis 10K ermittelt 
werden? Werte von 10K bis 100K können zwar auftreten, sind aber 
uninteressant. Oder müssen die Werte von 800R bis 100K ermittelt werden?

Ist das ein UNI-Projekt oder eine reale Anforderung die Du im Rahmen 
deiner Arbeit lösen musst?

Wie soll der Darstellung der Auswertung erfolgen. Tabelle, Graph? 
Beides?

Wenn die Messung tatsächlich von 800R bis 100K wird eine grafische 
Darstellung recht unübersichtlich.

Welches Budget ist vorhanden?
Ist schon Hard- bzw. Software vorhanden die verwendet werde muss?

Mein Ansatz wäre ganz grob wie der von Dir. Aber..als Spannung nehme ich 
5 Volt aus einer Referenzspannungsquelle. Die 1K ersetze ich durch 22K 
mit 0,1% Toleranz. Gemeinsamer Bezug ist GND, also keine galvanische 
Trennung der Messkanäle. Für die Messung kommt eine Modul von Meilhaus 
o.ä. zum Einsatz, mit entsprechender PC-Software. Hier denke ich z.B. an 
ProfiLab Expert von Abacom. Es gibt auch LabView u.a. SW, aber damit 
kenne ich mich überhaupt nicht aus.

https://www.reichelt.de/usb-messlabor-labjack-u6-20-i-o-leitungen-usb-labjack-u6-p131926.html?&trstct=pos_0

https://www.meilhaus.de/cgi-bin/shop/lshop.cgi?wkid=154880873210465&ls=de&action=suche&fresh=1&suche_in_rubrik=messwerterfassung&suchbegriff=Redlab

https://www.electronic-software-shop.com/elektronik-software/profilab-expert-40.html

Noch ein Beispiel einfacher Hardware:
https://www.electronic-software-shop.com/hardware/spannung/usb-adc-8-eingaenge-12-bit-4095-v.html


Marten Morten schrieb:
> Zeit und Geld eines
> Selbstbaus oder z.B. https://www.meilhaus.de/en/rigol+m302.htm

Solche Geräte gibt es z.B. auch von Keysight. Die Umschaltung der Kanäle 
erfolgt mit Relais, sind daher eher ungeeignet.

: Bearbeitet durch User
von Klaus (Gast)


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Es gibt eine integrierte Konstantstromquelle, den LM334. Den kann man 
auf Ströme bis ca. 10mA einstellen. Wenn dir ein Meßstrom in dieser 
Größe reicht, würde ich jedem zu messenden Widerstand einen solchen 
spendieren. Aus dem Netzteil fließt dann maximal die Summe der 
Meßströme, selbst wenn alle Widerstände einen Kurzschluß haben. Und die 
Spannung am Widerstand ist nach Ohm proportional zum Widerstand.

MfG Klaus

von Wolfgang (Gast)


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Klaus schrieb:
> Den kann man auf Ströme bis ca. 10mA einstellen.

Auch bei so einer Widerstandsmessung gelten die Naturgesetze.
Um einen Messstrom von 10mA durch ein Messobjekt mit 100kΩ Widerstand 
fließen zu lassen, brauchst du eine Spannung von 1000V. Mit solch einer 
Spannung hat der LM334 etwas Schwierigkeiten. Da wird man Abstriche 
machen müssen.

von Jörg R. (solar77)


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Wolfgang schrieb:
> Auch bei so einer Widerstandsmessung gelten die Naturgesetze.

Ja, und im DB steht auch nicht muss 10mA, sondern bis 10mA. Und bis 10 
mA hat auch Klaus geschrieben.

Klaus schrieb:
> Den kann  man auf Ströme bis ca. 10mA einstellen.

Um auf max. 5 Volt für einen nachfolgenden AD-Wandler zu kommen dürfen 
daher max. 50uA vom LM334 kommen.

Bei Rx von 800R wären dann noch 40mV messbar, und das ist machbar.

Beachtet werden muss wie sich die Spannung am LM334 verhält wenn kein Rx 
vorhanden ist, um den AD-Wandler zu schützen.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Mac G. schrieb:
> Dietrich L. schrieb:
>> Dann mal viel Vergnügen, 24 Bit auch nur annähernd stabil zu bekommen.
>> Ich habe mich mal mit einem ADC von Analog Devices (24 Bit Σ-Δ-Wandler)
>> rumgeschlagen und hatte ein Demo-Board von Analog Devices. Mehr als 20
>> Bit waren eigentlich nie stabil...
>
> Meinst du, dass damit die gemessenen Werte schwanken? So lange die
> gemessenen Werte nicht zu stark um den wahren Wert schwanken, wäre das
> eventuell noch tolerierbar.

Ich weiß nur, dass die letzten Bits bei jeder Messung schwankten, d.h. 
in der Gegend herum zappelten. Was dabei der wahre Wert war und woher 
die Schwankungen kamen (Versorgung, Eintreuungen von außen, 
Einkopplungen der Digitalseite in die Analogseite, ...) kann ich nicht 
sagen.
Vielleicht könnte hier auch eine Mittelwertbildung helfen, aber da habe 
ich nicht nachgeforscht, denn ich brauchte nicht mehr als 20 Bit.

: Bearbeitet durch User
von Mac G. (actionman)


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Jens M. schrieb:
> Mac G. schrieb:
>> Der Einfachheit halber würde ich Spannung und Strom mit jeweils zwei
>> hintereinander geschalteten LM317 regeln bzw. begrenzen.
>
> Viel Erfolg.
> Meinen Post oben hast du gelesen?
> Das wird mit einem LM317 nix. Und zwei braucht man erst recht nicht.
> Zumindest nicht pro Kanal.

Der erste LM317 wird verwendet umd die Spannung einzustellen, der 
dahinter verbaute um den Strom zu begrenzen. Angewandt wird das schon, 
z.B. hier 
https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/12v-battery-charger-circuit-diagram-using-lm317

Jens M. schrieb:
> Ein Spannungsteiler hätte das gleiche Problem und zudem eine krumme
> Kurve.

Das verstehe ich nicht ganz. Wenn ich einen Spannungsteiler habe, wobei 
ein Widerstand konstant ist und ich den zweiten bestimmen will, dazu die 
Spannungen über beide Widerstände messe und den unbekannten Widerstand 
mit R1/R2 = U1/U2 bestimme, habe ich doch ein lineares Verhältnis. 
Welche Kurve soll dann krumm sein?

Jörg R. schrieb:
> Du schreibst das sich die Widerstandswerte zwischen 800R bis 10K
> bewegen. Sie können aber auch bis zu 100K betragen. Was genau bedeutet
> das? Ist die Auswertung bis 10K wichtig, oder bis 100K? Dann verwirrt
> Deine Angabe etwas.

Danke für den Hinweis. Realistische Werte bewegen sich zwischen 0,8k und 
10k. Wenn es über 10k hinaus geht, ist das Ding kaputt. Es kann 
vorkommen, dass es bis 100k geht aber dann ist die Erfassung nicht mehr 
wirklich relevant.

Jörg R. schrieb:
> Noch mal war gefragt. Müssen die Widerstände von 800R bis 10K ermittelt
> werden? Werte von 10K bis 100K können zwar auftreten, sind aber
> uninteressant. Oder müssen die Werte von 800R bis 100K ermittelt werden?

Genauso ist es. Sorry wenn das bisher nicht so richtig von mir rüber 
kam.

Jörg R. schrieb:
> Ist das ein UNI-Projekt oder eine reale Anforderung die Du im Rahmen
> deiner Arbeit lösen musst?

Es handelt sich um ein Forschungsprojekt an der Uni.

Jörg R. schrieb:
> Wie soll der Darstellung der Auswertung erfolgen. Tabelle, Graph?
> Beides?

Ja. Der Logger schreibt mir das in eine .csv Datei und dann werden 
daraus Diagramme geplottet.

Jörg R. schrieb:
> Wenn die Messung tatsächlich von 800R bis 100K wird eine grafische
> Darstellung recht unübersichtlich.

Ich werde sehen wie es dann tatsächlich aussieht. Wenn es zu 
unübersichtlich oder zu undeteiliert ist, werde ich nur relevante 
Bereiche darstellen.

Jörg R. schrieb:
> Welches Budget ist vorhanden?
> Ist schon Hard- bzw. Software vorhanden die verwendet werde muss?

Es wird zunächst mit einem Datenlogger von OMEGA getestet, 24 bit 
Auflösung. Die Versuche sollen zeigen wie aussichstreich das Ganze ist. 
Wenn es gut aussieht wird vermutlich etwas von National Instruments 
beschafft.

Jörg R. schrieb:
> Mein Ansatz wäre ganz grob wie der von Dir. Aber..als Spannung nehme ich
> 5 Volt aus einer Referenzspannungsquelle. Die 1K ersetze ich durch 22K
> mit 0,1% Toleranz. Gemeinsamer Bezug ist GND, also keine galvanische
> Trennung der Messkanäle. Für die Messung kommt eine Modul von Meilhaus
> o.ä. zum Einsatz, mit entsprechender PC-Software. Hier denke ich z.B. an
> ProfiLab Expert von Abacom. Es gibt auch LabView u.a. SW, aber damit
> kenne ich mich überhaupt nicht aus.

Eine Spannungsreferenz zu nehmen ist sicher der bessere Ansatz. Da gehe 
ich nochmal in mich. Warum würdest du 22k verwenden? Damit der Strom 
insgesamt geringer ausfällt und das weniger Einfluss auf die möglichst 
konstant bleibende Versorgungsspannung hat? Ich denke, dass ich bei der 
galvanischen Trennung bleiben werde. Nachteile sehe ich dabei nicht.

Jörg R. schrieb:
> 
https://www.reichelt.de/usb-messlabor-labjack-u6-20-i-o-leitungen-usb-labjack-u6-p131926.html?&trstct=pos_0
>
> 
https://www.meilhaus.de/cgi-bin/shop/lshop.cgi?wkid=154880873210465&ls=de&action=suche&fresh=1&suche_in_rubrik=messwerterfassung&suchbegriff=Redlab
>
> 
https://www.electronic-software-shop.com/elektronik-software/profilab-expert-40.html
>
> Noch ein Beispiel einfacher Hardware:
> 
https://www.electronic-software-shop.com/hardware/spannung/usb-adc-8-eingaenge-12-bit-4095-v.html

Danke für die Links. Einige Sachen kannte ich noch nicht. Immer gut, 
sowas zu kennen.

Klaus schrieb:
> Es gibt eine integrierte Konstantstromquelle, den LM334. Den kann man
> auf Ströme bis ca. 10mA einstellen. Wenn dir ein Meßstrom in dieser
> Größe reicht, würde ich jedem zu messenden Widerstand einen solchen
> spendieren. Aus dem Netzteil fließt dann maximal die Summe der
> Meßströme, selbst wenn alle Widerstände einen Kurzschluß haben. Und die
> Spannung am Widerstand ist nach Ohm proportional zum Widerstand.

Klingt auch sehr interessant. Gucke ich mir noch genauer an.

Jörg R. schrieb:
> Beachtet werden muss wie sich die Spannung am LM334 verhält wenn kein Rx
> vorhanden ist, um den AD-Wandler zu schützen.

Das ist eine ganz wichtige Sache! Daran hätte ich nicht gedacht. Wäre 
schon doof, wenn das teure Messgerät durch so eine nicht Beachtung 
kaputt geht.

Dietrich L. schrieb:
> Ich weiß nur, dass die letzten Bits bei jeder Messung schwankten, d.h.
> in der Gegend herum zappelten. Was dabei der wahre Wert war und woher
> die Schwankungen kamen (Versorgung, Eintreuungen von außen,
> Einkopplungen der Digitalseite in die Analogseite, ...) kann ich nicht
> sagen.
> Vielleicht könnte hier auch eine Mittelwertbildung helfen, aber da habe
> ich nicht nachgeforscht, denn ich brauchte nicht mehr als 20 Bit.

Das Phänomen kenne ich von einigen Geräten, habe mich auch gefragt wie 
sowas zu Stande kommt. Das behalte ich mal im Hinterkopf falls es 
auftritt.

Allerbesten Dank für eure Anregungen und Kritik. Ich werde noch mal ne 
Nacht drüber schlafen und dann eine Entscheidung treffen.

von Wolfgang (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Und bis 10 mA hat auch Klaus geschrieben.

Sorry, dann habe ich wohl die Ironie-Tags übersehen.
Er hat nämlich auch geschrieben:

Klaus schrieb:
> Wenn dir ein Meßstrom in dieser Größe reicht, ...

von MaWin (Gast)


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Klaus schrieb:
> Es gibt eine integrierte Konstantstromquelle, den LM334.

Na na, das Ding ist eher ein Temperatursensor als eine 
Konstantstromquelle.

Damit wird man mit einen 20 bit Wandler nicht glücklich.

Ausserdem hat man bei der Konstruktion (Konstantstromquelle und 
Spannungsabfall mit A/D auswerten statt Spannungsteiler) das Problem, 
dass Konstantstrom und A/D-Wandler Referenzspannung auf 20 bit 
übereinstimmen müssen.

Da ist der ratiometrische Spannungsteiler wesentlich schlauer.

Da aber nach wie vor unklar ist wozu die Mesdung überhaupt dienen soll, 
ist es eh egal

Jörg R. schrieb:
> Um auf max. 5 Volt für einen nachfolgenden AD-Wandler zu kommen dürfen
> daher max. 50uA vom LM334 kommen

Rauschen beachten.

von Jörg R. (solar77)


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MaWin schrieb:
> Na na, das Ding ist eher ein Temperatursensor als eine
> Konstantstromquelle.

Lt. DB ist er eine Stromquelle.


Mac G. schrieb:
> Eine Spannungsreferenz zu nehmen ist sicher der bessere Ansatz. Da gehe
> ich nochmal in mich. Warum würdest du 22k verwenden? Damit der Strom
> insgesamt geringer ausfällt und das weniger Einfluss auf die möglichst
> konstant bleibende Versorgungsspannung hat?

Ja, selbst bei Kurzschluss aller 8 Kanäle würden max. ca. 2mA fließen.
Weil aber nun tatsächlich wohl nur bis 10K gemessen werden muss würde 
ich einen anderen Wert einsetzen. Da muss ich aber noch etwas rechnen? 
Schließlich soll ein möglichst großer Messspannungsbereich ausgenutzt 
werden.


> Ich denke, dass ich bei der galvanischen Trennung bleiben werde. Nachteile
> sehe ich dabei nicht.

Ich sehe die Vorteile nicht, du bräuchtest ja komplett getrennte 
Messkreise, also galvanisch getrennte AD-Wandler. Das würde ich nicht 
machen, oder was spricht aus deiner Sicht dafür?


MaWin schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Um auf max. 5 Volt für einen nachfolgenden AD-Wandler zu kommen dürfen
>> daher max. 50uA vom LM334 kommen
>
> Rauschen beachten.

Ich würde den LM334 auch nicht verwenden. Ich würde das Problem 
überhaupt nicht mit einer KSQ lösen.

: Bearbeitet durch User
von Jens M. (schuchkleisser)


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Teiler 1k:x
Ug 5V

x=500R Ua=1,66V
x=1000R Ua=2,5V
x=1500R Ua=3V
x=2000R Ua=3,33V

Die Ausgangsspannung ist also nicht prop zum Widerstand, daher haben 
alte Zeigermessgeräte auch so eine Skala, die "unten" ganz fein augelöst 
ist und "oben" ist eine winzige Abweichung gleich der mehrfache Wert.

Mit nem bissel Mathe ist das dann wieder gerade zu biegen, ja.
R=U/I mit einem Ikonst ist da einfacher.
Hängt davon ab, was deine Software kann, was besser ist.

von Wolfgang (Gast)


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MaWin schrieb:
> Na na, das Ding ist eher ein Temperatursensor als eine
> Konstantstromquelle.

Die Temperaturkompensation, so wie sie im Datenblatt vorgeschlagen ist, 
sollte man schon in seiner Schaltung vorsehen, wenn es darauf an kommt 
(Fig. 15).

von Jörg R. (solar77)


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Jens M. schrieb:
> Die Ausgangsspannung ist also nicht prop zum Widerstand...

Das spielt eigentlich aber keine Rolle weil sowieso gerechnet werden 
muss.

von Mac G. (actionman)


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Jörg R. schrieb:
> Ich sehe die Vorteile nicht, du bräuchtest ja komplett getrennte
> Messkreise, also galvanisch getrennte AD-Wandler. Das würde ich nicht
> machen, oder was spricht aus deiner Sicht dafür?

Mir ist noch eine Erinnerung dazu eingefallen. Der Messaufbau findet in 
einer Versuchshalle statt. Dort sind leider auch so einige Kabel 
verlegt, durch die mehrere 100 A Strom fließen. Aus einigen früheren 
Versuchen weiß ich noch, dass wir einige Schwingungen im Messsignal 
hatten. Das lag vermutlich an nicht ausreichender Abschirmung der 
Messleitungen. Ich werde bei separaten Trafos bleiben. Falls eine 
Messleitung ein Feld einfängt, wird dadurch die Gefahr reduziert es über 
die gemeinsame Spannungsversorgung auf alle Messkreise zu übertragen.

Jens M. schrieb:
> Teiler 1k:x
> Ug 5V
>
> x=500R Ua=1,66V
> x=1000R Ua=2,5V
> x=1500R Ua=3V
> x=2000R Ua=3,33V
>
> Die Ausgangsspannung ist also nicht prop zum Widerstand, daher haben
> alte Zeigermessgeräte auch so eine Skala, die "unten" ganz fein augelöst
> ist und "oben" ist eine winzige Abweichung gleich der mehrfache Wert.
>
> Mit nem bissel Mathe ist das dann wieder gerade zu biegen, ja.
> R=U/I mit einem Ikonst ist da einfacher.
> Hängt davon ab, was deine Software kann, was besser ist.

Ich messe doch beide Teilspannungen und berechne dann daraus den 
gesuchten Widerstand. Ich verstehe den Zusammenhang nicht.

Ich habe mir das Ganze nun so gedacht wie in der Abbildung. Jeder Trafo 
pro Messkreis liefert max. 19 mA, die Kanäle des Loggers sind für 20 mA 
ausgelegt, da sollte nichts passieren. Die Versorgungsspannung wird mit 
einer Spannungsreferenz LM4040 auf 5V gebracht, die 5V werden bis 15 mA 
stabil gehalten. Als Referenzwiderstand habe ich nun 10k gewählt, bei 
möglichen gemessenen Widerständen von 0,8k bis 100k treten Ströme von 
0,46 bis 0,046 mA auf. Bei Kurzschluss fließen noch 0,5 mA.
Beide Teilspannungen werden nach wie vor erfasst und mit R1/R2 = U1/U2 
der gesuchte Widerstand berechnet.

Was sagt ihr? Kann ich den Referentwiderstand mit 10k so lassen.
Ich danke euch bisher für eure Kritik und Anregungen!

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von Jens M. (schuchkleisser)


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Kann dein Messgerät tatsächlich so messen?
Dann geht's.

von Jörg R. (solar77)


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Mac G. schrieb:
> Falls eine
> Messleitung ein Feld einfängt, wird dadurch die Gefahr reduziert es über
> die gemeinsame Spannungsversorgung auf alle Messkreise zu übertragen.

Wenn eine Messleitung eine Störung einfängt hat es trotzdem Auswirkungen 
auf die anderen Messkreise. Oder hast Du für jeden Messkreis einen 
eigenen AD-Wandler, bzw. einen mit isolierten Eingängen?


Mac G. schrieb:
> Jeder Trafo pro Messkreis liefert max. 19 mA, die Kanäle des Loggers sind
> für 20 mA ausgelegt, da sollte nichts passieren.

Wieso sind die Logger-Eingänge für 20 mA ausgelegt? Du misst doch eine 
Spannung, keinen Strom.


In deiner Konstellation werden die 9V/19mA Trafos mit >20mA belastet!


Mac G. schrieb:
> bei möglichen gemessenen Widerständen von 0,8k bis 100k..

Hier führst du wieder 100k auf, obwohl die Messungen nur bis 10K 
sinnvoll sind. Die hast geschrieben dass >10k einen defekt bedeutet. 
Daher würde ich die Schaltung auf Messungen bis 10k optimieren. 
Spannungen an Rx darüber hinaus würde ich als Error Auswerten.


Mac G. schrieb:
> Dort sind leider auch so einige Kabel
> verlegt, durch die mehrere 100 A Strom fließen. Aus einigen früheren
> Versuchen weiß ich noch, dass wir einige Schwingungen im Messsignal
> hatten.

Dann muss die Schaltung den möglichen Störungen die im Umfeld auftreten 
können angepasst werden. Aus meiner Sicht aber nicht mit 8 Trafos und 
einen viel zu aufwendigen Messaufbau.

Evtl. würde ich die Schaltung sogar über Akkus versorgen.


Mein Ansatz bleibt nach wie vor ein Aufbau mit 8 Spannungsteilern und 
einer Uref.

: Bearbeitet durch User
von Mac G. (actionman)


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Jörg R. schrieb:
> Wenn eine Messleitung eine Störung einfängt hat es trotzdem Auswirkungen
> auf die anderen Messkreise. Oder hast Du für jeden Messkreis einen
> eigenen AD-Wandler, bzw. einen mit isolierten Eingängen?

Das steht nicht im Handbuch. Ich habe die Firma gleich mal angefragt.

Jörg R. schrieb:
> Wieso sind die Logger-Eingänge für 20 mA ausgelegt? Du misst doch eine
> Spannung, keinen Strom.

Die Kanäle haben nur eine begrenzte Strombelastbarkeit. Da wo Spannung 
ist, ist meistens auch Strom vorhanden. Ja, ich messe natürlich 
Spannung.

Jörg R. schrieb:
> In deiner Konstellation werden die 9V/19mA Trafos mit >20mA belastet!

Ich vermute, dass du mit >20 mA meinst wenn die einzelnen Trafos addiert 
werden, also 8x19 mA > 20 mA.
Mir gehen die Argumente aus, ich werde es dann mit einem Trafo machen. 
Ich werde dann einen 9V/19mA Trafo nehmen, der reicht locker aus.

Jörg R. schrieb:
> Hier führst du wieder 100k auf, obwohl die Messungen nur bis 10K
> sinnvoll sind. Die hast geschrieben dass >10k einen defekt bedeutet.


> Daher würde ich die Schaltung auf Messungen bis 10k optimieren.
> Spannungen an Rx darüber hinaus würde ich als Error Auswerten.

Das stimmt. Hab nochmal nachgerechnet. Ein Vergleichswiderstand mit 5k 
macht in dem Fall mehr Sinn.

Jörg R. schrieb:
> Evtl. würde ich die Schaltung sogar über Akkus versorgen.

Habe ich auch schon einmal drüber nachgedacht. Aber das macht man doch 
erst wenn die Störungen aus dem Netz kommen. Bei elektromagn. Feldern 
aus der Umgebung hilft nur ganz gut abschirmen, oder?

von Jörg R. (solar77)


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Mac G. schrieb:
> Ich vermute, dass du mit >20 mA meinst wenn die einzelnen Trafos addiert
> werden, also 8x19 mA > 20 mA.

Nein, die >20mA fließen in jedem Kreis. Der Trafo liefert AC 9V, dass 
ergibt gleichgerichtet und geglättet DC ca. 12,7V. An dem LM4040 fallen 
5V ab, an dem 330R Widerstand ca. 7,7V, was einen Strom von ca. 23mA 
entspricht. Der Trafo ist überlastet.


Mac G. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Wieso sind die Logger-Eingänge für 20 mA ausgelegt? Du misst doch eine
>> Spannung, keinen Strom.
>
> Die Kanäle haben nur eine begrenzte Strombelastbarkeit. Da wo Spannung
> ist, ist meistens auch Strom vorhanden. Ja, ich messe natürlich
> Spannung.

Dein Messgerät (AD-Wandler) sollte über sehr hochohmige Eingänge 
verfügen, so wie es bei Spannungsmesungen i.d.R. üblich ist. Im 
Idealfall fließet da gar kein Strom. Das ist natürlich nur Theorie, aber 
realistisch reden wir von Strömen im uA-Bereich...und kleiner.

: Bearbeitet durch User
von Marten Morten (Gast)


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Mac G. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Ist das ein UNI-Projekt oder eine reale Anforderung die Du im Rahmen
>> deiner Arbeit lösen musst?
>
> Es handelt sich um ein Forschungsprojekt an der Uni.

Das erklärt wenigstens, warum es so umständlich, bis an die Grenze zur 
Sinnlosigkeit gemacht werden soll. Gibt es wenigstens einen Preis für 
das umständlichste je an der Uni gebaute Ohmmeter?


> Jörg R. schrieb:
>> Wenn die Messung tatsächlich von 800R bis 100K wird eine grafische
>> Darstellung recht unübersichtlich.
>
> Ich werde sehen wie es dann tatsächlich aussieht. Wenn es zu
> unübersichtlich oder zu undeteiliert ist, werde ich nur relevante
> Bereiche darstellen.

Lernt man etwas wie 
https://de.wikipedia.org/wiki/Logarithmische_Darstellung heutzutage 
nicht mehr an der Uni?

von Jörg R. (solar77)


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Marten Morten schrieb:
> Mac G. schrieb:
>> Jörg R. schrieb:
>>> Ist das ein UNI-Projekt oder eine reale Anforderung die Du im Rahmen
>>> deiner Arbeit lösen musst?
>>
>> Es handelt sich um ein Forschungsprojekt an der Uni.
>
> Das erklärt wenigstens, warum es so umständlich, bis an die Grenze zur
> Sinnlosigkeit gemacht werden soll. Gibt es wenigstens einen Preis für
> das umständlichste je an der Uni gebaute Ohmmeter?

Gäbe es einen Preis für Trollerei wärest Du jedenfalls der erste 
Anwärter.


>> Jörg R. schrieb:
>>> Wenn die Messung tatsächlich von 800R bis 100K wird eine grafische
>>> Darstellung recht unübersichtlich.
>>
>> Ich werde sehen wie es dann tatsächlich aussieht. Wenn es zu
>> unübersichtlich oder zu undeteiliert ist, werde ich nur relevante
>> Bereiche darstellen.
>
> Lernt man etwas wie
> https://de.wikipedia.org/wiki/Logarithmische_Darstellung heutzutage
> nicht mehr an der Uni?

Ich weiß nicht ob das an der Uni gelehrt wird, vermutlich schon. Nur 
habe ich keine Uni besucht.

Und wenn du alles gelesen hättest, anstatt hier nur rumzunölen, wäre dir 
aufgefallen dass nicht mehr bis 100K gemessen werden muss. Also nix mit 
logarithmischer Skaleneinteilung...
Ach, jetzt fällt es mir wieder ein, in meiner Ausbildung wurde das mal 
erwähnt. Damals dachte ich aber das ist BaBa...?


Kannst du bitte mal auf deinen Lösungsansatz verlinken, ich finde den 
gerade nicht?

: Bearbeitet durch User
von Mac G. (actionman)


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Jörg R. schrieb:
> Nein, die >20mA fließen in jedem Kreis. Der Trafo liefert AC 9V, dass
> ergibt gleichgerichtet und geglättet DC ca. 12,7V. An dem LM4040 fallen
> 5V ab, an dem 330R Widerstand ca. 7,7V, was einen Strom von ca. 23mA
> entspricht. Der Trafo ist überlastet.

Danke für den Hinweis. Das habe ich gar nicht richtig auf dem Schirm 
gehabt.

Jörg R. schrieb:
> Dein Messgerät (AD-Wandler) sollte über sehr hochohmige Eingänge
> verfügen, so wie es bei Spannungsmesungen i.d.R. üblich ist. Im
> Idealfall fließet da gar kein Strom. Das ist natürlich nur Theorie, aber
> realistisch reden wir von Strömen im uA-Bereich...und kleiner.

Das macht es auch, wäre auch unlogisch wenn es für Spannungsmessungen 
ausgelegt ist und das nicht beherrscht. Auf Nachfrage bei der Firma des 
Datenloggers sind die Kanäle nicht voneinander isoliert.

Ich glaube, dass ich es nun soweit habe. Ich mache mich jetzt an die 
Umsetzung werde es testen. Ich werde selbstverständlich nach der 
Umsetzung hier darüber berichten.

Ich möchte mich noch einmal bei allen Personen bedanken, die mir mit 
konstruktiver Kritik oder Ansätzen auf die Sprünge geholfen haben. 
Manchmal übersieht man eben wichtige Details. Aber dafür gibt es dieses 
tolle Forum!

von mahwe (Gast)


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wie wäre nen ref 200 von ti für jeden chip gibt es ab 3-4€

von MaWin (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> MaWin schrieb:
> Na na, das Ding ist eher ein Temperatursensor als eine
> Konstantstromquelle.
>
> Die Temperaturkompensation, so wie sie im Datenblatt vorgeschlagen ist,
> sollte man schon in seiner Schaltung vorsehen

Den Aufwand treibt aber keiner und er lohnt nicht weil man mit anderen 
Chips weniger Bauteile für bessere Ergebnisse braucht.

Hier hört man schon auf das Datenblatt zu lesen, wenn man mit Ach und 
Krach die Überschrift geschafft hat.

Jörg R. schrieb:
> Lt. DB ist er eine Stromquelle

von Jörg R. (solar77)


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MaWin schrieb:
> Hier hört man schon auf das Datenblatt zu lesen, wenn man mit Ach und
> Krach die Überschrift geschafft hat.
>
> Jörg R. schrieb:
>> Lt. DB ist er eine Stromquelle

Was soll diese dümliche Bemerkung? Ok, du kannst nicht anders. Das ist 
ja nichts neues. Fachlich meistens Top, menschlich na ja...?

Natürlich habe ich nicht nur die Überschrift gelesen. Und bei der wird 
sich der Hersteller wohl auch etwas gedacht haben:

„LM134/LM234/LM334 3-Terminal Adjustable Current Sources“

Weiterer Auszug aus dem DB:

FEATURES
• Programmable From 1μA to 10mA
• Available as Fully Specified Temperature Sensor

DESCRIPTION
The LM134/LM234/LM334 are 3-terminal adjustable current sources 
featuring 10,000:1 range in operating current, excellent current 
regulation and a wide dynamic voltage range of 1V to 40V.

Weitere Beschreibung für den LM234-3 und LM234-6.
Der LM334, über den wir hier reden, ist hier nicht weiter erklärt.

„The LM234-3 and LM234-6 are specified as true temperature sensors with 
ensured initial accuracy of ±3°C and ±6°C, respectively.“

Man achte auf die Genauigkeit!

Als wirkliche Temperatursensoren gibt es wohl bessere Alternativen.


Anstatt dauernd über andere Kommentare herzuziehen, bzw. zu versuchen 
sie schlecht aussehen zu lassen, könntest Du selber etwas als Lösung 
vorschlagen.
Du bist vermutlich Ingenieur, ich nicht und viele andere hier wohl auch 
nicht. Du verdienst vermutlich dein Geld mit der Elektronik, ich nicht 
und viele andere wohl auch nicht.

Kommentare wie die von Dir können einem den Spaß an dem Hobby etwas 
nehmen. Sie sorgen evtl. auch dafür dass der ein oder andere Thread zum 
erliegen kommt.

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Mac G. schrieb:
> Ich glaube, dass ich es nun soweit habe. Ich mache mich jetzt an die
> Umsetzung werde es testen. Ich werde selbstverständlich nach der
> Umsetzung hier darüber berichten.

Welchen Ansatz verfolgst Du denn jetzt?

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