Ich habe hier 2 Module mit dem ACS712 Hall-Stromsensor an 10-bit ADCs.
Aufgenommen wurden 3k Samples bei 5kHz und I_mess = 0.
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/ACS712.pdf
Die 20A Version rauscht ohne externen Filter-C um 1,27 LSB
(Standardabweichung), mit 10µF an Pin 6 um 0,44 LSB.
Die 30A Version rauscht ohne externen Filter-C um 0,89 LSB, mit 10µF an
Pin 6 aber immernoch um 0,81 LSB.
Wie kann das sein, dass die 10µF das Rauschen einmal deutlich
reduzieren, und einmal praktisch garnicht?
was schrieb:> Wie kann das sein
Die beiden Sensoren haben womöglich unterschiedlich starke
Ausgangstreiber bzw. unterschiedlich hohe Ausgangswiderstände.
Ein Kondensator alleine filtert gar nichts. Dazu gehört ein Widerstand:
Stefan ⛄ F. schrieb:> Ein Kondensator alleine filtert gar nichts. Dazu gehört ein Widerstand:
Das ist schon klar, der Widerstand (laut DaBla 1,7 kOhm) ist im ACS712
integriert und bildet zusammen mit dem externen C einen RC-Tiefpass,
gefolgt von einem Spannungsfolger.
Dadurch lässt sich die Bandbreite einstellen bzw. das Rauschen
reduzieren.
Klappt bei der 20A Version auch wunderbar, bei der 30A Version hingegen
überhaupt nicht.
was schrieb:> Die 30A Version rauscht ohne externen Filter-C um 0,89 LSB, mit 10µF an> Pin 6 aber immernoch um 0,81 LSB.
Die Lötstelle am Pin 6 ist in Ordnung? ;-)
Wolfgang schrieb:> Die Lötstelle am Pin 6 ist in Ordnung?
Ja, hab ich durchgepiepst und sieht auch optisch gut aus. Das andere
Beinchen liegt auch auf GND.
- C hat auch tatsächlich 10,2µF und ist nicht verpolt.
- Sensoren liegen direkt nebeneinander und weit entfernt von jeglichen
Stromführenden Leitungen oder sonstigen Magnetfeldern.
- Versorgungsspannung ist die selbe.
- Das Problem wandert mit den Sensoren mit, am ADC Kanal oder Software
liegts also nicht.
was schrieb:> Ja, hab ich durchgepiepst und sieht auch optisch gut aus. Das andere> Beinchen liegt auch auf GND.
Dann wäre der nächste Schritt doch, am Pin 6 mal ein Oszi anzuklemmen
und das Signal während eines Stromsprungen zu betrachten.
Wolfgang schrieb:> Dann wäre der nächste Schritt doch, am Pin 6 mal ein Oszi anzuklemmen> und das Signal während eines Stromsprungen zu betrachten.
Ich habe leider nur ein Hantek 6022 hier, das ist für so kleine Signale
unbrauchbar.
Dietrich L. schrieb:> Hast du mehrere Exemplare zum Vergleichen? Vielleicht hat der 30A-Typ ja> eine Macke...
Nein, werd wohl eines organisieren müssen.
was schrieb:> Ich habe leider nur ein Hantek 6022 hier, das ist für so kleine Signale> unbrauchbar.
???
Wie groß sind denn die Signale? Du solltest natürlich nicht nur ein paar
Milliampere fließen lassen. Notfalls nimmst du einen OP und baust damit
einen Elektrometerverstärker, um das Signal passend zu verstärken.
Wolfgang schrieb:> ???>> Wie groß sind denn die Signale? Du solltest natürlich nicht nur ein paar> Milliampere fließen lassen.
Ich verstehe die Frage nicht. Mir geht es hier ums Rauschen und das
bewegt sich wie gesagt im Bereich von <1 LSB bei 10 bit, was bei 5V VCC
nunmal <5 mV bedeutet. Das ist eine Größenordnung unter dem, was mein
DSO ordentlich auflösen kann.
Ein großer oder kleiner Messstrom verschiebt den Gleichanteil des
Signals nur, das hilft mir nicht weiter. Ich lasse hier wie gesagt genau
0,000 mA fließen, um da schonmal garantiert keine Rauschquelle zu haben.
Wolfgang schrieb:> Notfalls nimmst du einen OP und baust damit> einen Elektrometerverstärker, um das Signal passend zu verstärken.
Kann ich machen, mach ich vielleicht auch, aber dann sehe ich das
Signal, das ich mir nicht erklären kann halt noch genauer.
Was ich wirklich brauche sind Erklärungsvorschläge für meine Beobachtung
aus dem Eröffnungspost.
was schrieb:> Ich verstehe die Frage nicht.
stimmt. Wolfgang hat die vorgeschlagen die Bandbreite deines Sensors
nachmessen. um die Ursache für deine Beobachtung zum Rauschen
herauszufinden.
was schrieb:> Was ich wirklich brauche sind Erklärungsvorschläge für meine Beobachtung> aus dem Eröffnungspost.
dann mach die von Wolfgang vorgeschlagene Messung um als ersten Schritt
zu prüfen, ob die Bandbreite des Signals sich verhält wie erwartet
Hallsensoren direkt nebeneinander montieren ist keine gute Idee. Die
beeinflussen sich sehr gerne, besonders bei hohen Strömen. Besser ist
es, sie versetzt und zueinander verdreht zu montieren. Vielleicht stammt
das Rauschen von einer unsauberen Betriebsspannung oder beeinflussen
sich die Sensoren?
Petra schrieb:> Die> beeinflussen sich sehr gerne, besonders bei hohen Strömen.
Ist klar, aber der Strom ist ja jetzt grade zum testen 0. Nebeneinander
habe ich sie für jetzt mal gesetzt, damit ich mit Sicherheit nicht mit
einem Störungen einfange, die der andere nicht abbekommt.
Petra schrieb:> Vielleicht stammt> das Rauschen von einer unsauberen Betriebsspannung
Auch wenn das so wäre erklärt das nicht den Unterschied zwischen den
Sensoren, denn die werden wie gesagt mit derselben Betriebsspannung
gespeist.
Datenblatt Bitte selber ausrechnen.
Application 6. When a low pass filter is constructed
externally to a standard Hall effect device, a resistive
divider may exist between the filter resistor, RF, and
the resistance of the customer interface circuit, RINTFC.
This resistive divider will cause excessive attenuation,
as given by the transfer function for ΔVATT.
Chris K. schrieb:> When a low pass filter is constructed> externally to a standard Hall effect device
is aber nicht, bei mehr geht Pin7 (VIOUT) direkt auf den ADC-Eingang.
Ich hab auch keine Anzeichen von "excessive attenuation". Also
irrelevant, richtig?
was schrieb:> Kann ich machen, mach ich vielleicht auch, aber dann sehe ich das> Signal, das ich mir nicht erklären kann halt noch genauer.
Das ist erstmal völlig egal. Erstmal ist zu klären, warum du keinen
Einfluss vom Filterkondensator am Pin 6 siehst.
Es geht sozusagen darum, die Signalkette vom Hallsensor zum DAC
systematisch zu prüfen.
> Was ich wirklich brauche sind Erklärungsvorschläge für meine Beobachtung> aus dem Eröffnungspost.
Wenn das Datenblatt stimmt, darf es nicht sein, dass der Kondensator
keinen Einfluss hat.
Darum sollst du einen Stromsprung auf den Eingang geben und die
Sprungantwort am Kondensator (Pin 6) mit dem Oszi angucken. Das Signal
muss so groß sein (notfalls mit zusätzlichem Verstärker), dass du den
Sprung auf dem Oszi gut siehst. An Pin 7 (VIOut) muss die Signalform
ähnlich aussehen, nur verstärkt.
Es muss sich die bekannte Lade-/Entladekurve eines Kondensator im
RC-Tiefpass zeigen. Die Zeitkonstante muss abhängig vom Wert des
Kondensators sein.
Der ADC ist hier erstmal völlig egal.
Gnorm schrieb:> Wie waere es mal mit max. 10 nF statt uF gemaess Datenblett?
Wenn der Kondensator einen Faktor 1000 zu groß ist, muss er erst recht
einen Großteil des von vorne kommenden Rauschens platt machen.
Alle höherfrequenten Signalanteile, die sich davon nicht beeinflussen
lassen, entstehen dahinter, d.h. in der Verstärkerstufe zwischen Pin 6
und 7, in der Signalführung von VIout zum ADCin (Einstreuung) oder im
ADC selbst (Eigenrausche ADC, unsaubere Referenz).
Wolfgang (Gast) schrieb:
>Gnorm schrieb:>> Wie waere es mal mit max. 10 nF statt uF gemaess Datenblett?>Wenn der Kondensator einen Faktor 1000 zu groß ist, muss er erst recht>einen Großteil des von vorne kommenden Rauschens platt machen.
Nöö. Der der TO einen Elko verwendet, könnte der bei etlichen 10kHz
durchaus noch reichlich durchlassen. Man nehme also mal einen KerKo ...
(erklärt natürlich nicht den Unterschied zw. 20A und 30A)
Die Frage wäre auch noch, ob der Pfad zw. Sensor und ADC nicht einen
wesentlichen Teil an dem "Rauschen" beiträgt, oder gar der ADC selber.
Was zeigt denn der ADC bei kurzgeschlossenem Eingang an?
Gnorm schrieb:> Wie waere es mal mit max. 10 nF statt uF gemaess Datenblett?
Wieso? Ich kann keine Gefahr für Instabilität erkennen, also warum nicht
10µF?
Jens G. schrieb:> Die Frage wäre auch noch, ob der Pfad zw. Sensor und ADC nicht einen> wesentlichen Teil an dem "Rauschen" beiträgt, oder gar der ADC selber.
Wie gesagt, Sensoren getauscht, Rauschen wandert mit -> Am ADC liegts
nicht.
Der Pfad zwischen Sensor und ADC ist bei beiden identisch, 50cm
verdrillte Servolitze und nichts sonst in der Nähe dazu.
Jens G. schrieb:> Der der TO einen Elko verwendet, könnte der bei etlichen 10kHz> durchaus noch reichlich durchlassen. Man nehme also mal einen KerKo ...> (erklärt natürlich nicht den Unterschied zw. 20A und 30A)
Richtig, um den geht's aber. Elkos sind auch vom selben Typ und wurden
auch bereits vertauscht, ohne Änderung.
was schrieb:> Wie gesagt, Sensoren getauscht, Rauschen wandert mit -> Am ADC liegts> nicht.
Du hast nicht nur den Sensor getauscht, sondern auch die
Signalaufbereitungselektronik.
Hast du jetzt mal die Signale an den Pins 6 und 7 angeguckt und einen
Stromsprung draufgegeben?
Die Aufklärung deiner Beobachtung wird ohne aussagekräftige Messungen
schwierig.
Wolfgang schrieb:> Gnorm schrieb:>> Wie waere es mal mit max. 10 nF statt uF gemaess Datenblett?>> Wenn der Kondensator einen Faktor 1000 zu groß ist, muss er erst recht> einen Großteil des von vorne kommenden Rauschens platt machen.> Alle höherfrequenten Signalanteile, die sich davon nicht beeinflussen> lassen, entstehen dahinter, d.h. in der Verstärkerstufe zwischen Pin 6> und 7, in der Signalführung von VIout zum ADCin (Einstreuung) oder im> ADC selbst (Eigenrausche ADC, unsaubere Referenz).
Ach so, Du weißt also, daß das Problem davor entsteht?
Dieses Blockdiagramm ist ziemlich sicher eine Vereinfachte Darstellung
des tatsächlichen Aufbaus. Egal. Auch dort sind OP's, Widerstände und
Kondensatoren dargestellt. Und jetzt kommt ein um Faktor 1.000
falschdimensioniertes Bauteil da rein, und das soll besser sein? Der
Hersteller wird sich schon was dabei gedacht haben, die Werte anzugeben,
da er das großes Interesse hat, daß sein Produkt sich a.) bestmöglich
verhält und b.) genau so, wie in seinem Datenblatt beschrieben.
Wenn jemand etwas nicht so wie im Datenblatt beschrieben betreibt, muß
er sich nicht wundern! Hat der TO denn schon mal den korrekten Wert
benutzt und dann gemessen?
Auf S. 10 unten ist auch schön die sogenannte rise-time beschrieben.
Wenn jetzt also z.B. die Versorgungsspannung da schön rumeiert, kann er
bei so großen Zeitkonstanten ja nur das beobachtete Ergebnis bekommen!
Und da ist die 145-fache Zeit dargestellt, und das nur bei 470 nF
statt 1 nF. Interpolier mal selber zu 10 µF...
Und wo nimmt der TO überhaupt das "Problem" der sagenhaften 0,81 LSB
her? Das Datenblatt gibt nur 11 mV bei der Variante 20 A und 7 mV bei
der Variante 30 an. Kein min und kein max! Und das bei 2 kHz statt der
2,5 mal höheren Samplerate des TO. Jetzt kommt es auf die ADC-Schaltung
des TO an, was denn 7 mV bei 2500 mV in seiner Schaltung darstellen. Ein
ADC zumindest in Mikrocontrollern hat selbst ein mehrfaches als 0,8 LSB
an "Problemen". Und welche Versorgungsspanung haben die beiden? Ohne die
komplette Schaltung inkl. ADC ist das hier keine Diskussion wert!!!
Jens G. schrieb:> (erklärt natürlich nicht den Unterschied zw. 20A und 30A)
Na ja, das sind ja auch unterschiedliche Schaltungen mit
unterschiedlicher Empfindlichkeit und unterschiedlichem Aufbau (wie oben
beschrieben).
Gnorm schrieb:> Und wo nimmt der TO überhaupt das "Problem" der sagenhaften 0,81 LSB> her?
Die Frage verstehe ich nicht. Ich habe einen Stromregelkreis und 0,81
LSB Rauschen ist halt zu viel um auf die Performance zu kommen, die ich
gern hätte. Ist das ziemlich auf Kante genäht? Ja. Gäbe es genauere
Möglichkeiten den Strom zu messen? Ja. Krieg ich die Freitagnachmittag
noch irgendwo her? Nein.
Gnorm schrieb:> Ohne die> komplette Schaltung inkl. ADC ist das hier keine Diskussion wert!!!
Dafür war dein Beitrag aber lang :)
Der Rest der Schaltung interessiert nunmal nicht, da die einzige
Variable die als Fehlerquelle nicht durch Tauschen ausgeschlossen werden
konnte nunmal das ACS712-Modul selbst ist. Ich weiß, als TO hat man hier
grundsätzlich keine Ahnung, schon klar, aber im Dunkeln stochern kann
ich auch alleine.
Ich hatte gehofft jemand hat diesbezüglich Erfahrung mit den Dingern
oder hat sonst eine schlüssige Erklärung, dem ist wohl nicht so, kann
man nichts machen.
Gnorm schrieb:> Na ja, das sind ja auch unterschiedliche Schaltungen mit> unterschiedlicher Empfindlichkeit und unterschiedlichem Aufbau (wie oben> beschrieben).
Achso, unterschiedliche Schaltungen, na dann ist es ja klar warum das
Signal den Gesetzen der Physik trotzt und den Tiefpass einfach
ignoriert.
Allen die versucht haben zu helfen danke ich, leider kann ich mit den
begrenzten Mitteln auf dem heimischen Schreibtisch einfach keine
großartigen Messungen liefern, so gern ich wollte.
Ich hab das Problem jetzt so gelöst: Ich konnte noch ein 5A Modul
organisieren, dem habe ich einen kleinen Bypass aus Silberdraht
spendiert um so wieder auf meine 20A Messbereich zu kommen.
Dieses Modul verhält sich brav und kommt auch schon mit nur 470nF
Filter-C auf 0,34 LSB Rauschen, das reicht für meine Anwendung.
Schönes Restwochenende :)
Gnorm schrieb:> Ach so, Du weißt also, daß das Problem davor entsteht?
Nein, der TO möchte es wissen. Und um festzustellen, woher seine
Störungen kommen, muss man einen Blick in die Signalkette tun.
> Interpolier mal selber zu 10 µF...
Da braucht man gar nicht rumzuinterpolieren. Der Wert des Widerstandes
ist im Datenblatt direkt als Zahlenwert angegeben.
Gnorm schrieb:> Und wo nimmt der TO überhaupt das "Problem" der sagenhaften 0,81 LSB> her? Das Datenblatt gibt nur 11 mV bei der Variante 20 A und 7 mV bei> der Variante 30 an.
Er hat gemessen - 3 kSamples und dann ein bisschen Statistik gemacht.
was schrieb:> Aufgenommen wurden 3k Samples bei 5kHz und I_mess = 0.> ...> Die 20A Version rauscht ohne externen Filter-C um 1,27 LSB> (Standardabweichung), mit 10µF an Pin 6 um 0,44 LSB.was schrieb:> Ich hab das Problem jetzt so gelöst: Ich konnte noch ein 5A Modul> organisieren, dem habe ich einen kleinen Bypass aus Silberdraht> spendiert um so wieder auf meine 20A Messbereich zu kommen.
... und nix dabei gelernt. Dafür hättest du den Thread hier nicht
aufmachen müssen.
Wolfgang schrieb:> ... und nix dabei gelernt.
Doch schon, nur halt nicht hier.
Wolfgang schrieb:> Dafür hättest du den Thread hier nicht> aufmachen müssen.
Tja, das weiß ich JETZT auch. Nachher ist man immer schlauer.
