Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strommessung 1mA.1.000mA I/U Wandler µC / AVR Diskussion


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von Bernhard S. (bernhard)


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Ein Strom soll in eine proportionale Spannung umgewandelt und dem ADC 
des µC zugeführt werden.

U(R2)=U(R3), h21 wird vernachlässigt.

Problem: bei größeren Srömen, also wenn der Spannungsabfall über R1 groß 
genug ist, klappt das ganz gut, nur bei niedrigen Strömen nicht, also 
wenn der Spannungsabfall über R1 sehr gering, da die BE-Strecke des 
Transistor noch nicht leitend ist.

Wie könnte man, ohne OPV, mit geringem Aufwand auch kleine Ströme mit 
hinreichender Genauigkeit messen.

Ihr habt bestimt Ideen?

Bernhard

: Bearbeitet durch User
von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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von MaWin (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Wie könnte man, ohne OPV, mit geringem Aufwand auch kleine Ströme mit
> hinreichender Genauigkeit messen.

SO sicher nicht, aber sehr ähnlich:
1
--+--Shunt--+--
2
     |         |
3
    100R       |
4
    E|         |E
5
 PNP >|----+--|< PNP
6
     |     |   |
7
     +---+ +---+ (Alle Transistoren auf demselben Chip)
8
     |   |     |
9
 NPN >|--+----|< NPN
10
    E|         |E
11
     |         |
12
     +---------(-- Vout
13
     |         |
14
    100R      100R
15
     |         |
16
   --+---------+-- GND
und das gibt es schon fertig: ZXCT1009 (Darisus) INA138 (32V)/INA168 
(60V) INA213/INA214/INA215 (28V), AD8217 (80V zero drift 
Instrumentenverstärker liefert zumindest 10mV) und Reichelt hat auch 
was.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Bernhard S. schrieb:
> ohne OPV

Wofür diese Bedingung?

Es gibt spezielle Strommess-Sensorverstärker für genau diesen 
Anwendungszweck, bspw. MAX9634. Für das, was die alles fix & fertig 
liefern, würde ich mich nicht mit irgendwelchen nichtlinearen 
Popellösung abkämpfen.

Edit: MaWin war schneller

: Bearbeitet durch Moderator
von Axel S. (a-za-z0-9)


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Bernhard S. schrieb:

> Problem: bei größeren Srömen, also wenn der Spannungsabfall über R1 groß
> genug ist, klappt das ganz gut, nur bei niedrigen Strömen nicht, also
> wenn der Spannungsabfall über R1 sehr gering, da die BE-Strecke des
> Transistor noch nicht leitend ist.

Klar, ist ja auch eine blöde Idee <tm> mit dem Transistor dort.

> Ihr habt bestimt Ideen?

Es gibt doch fertige H-Side current monitor IC dafür. Ich habe 
letztens mal einen MAX4172 dafür verbaut, der noch in der Restekiste 
lag. Gibt es von allen möglichen Herstellern, teilweise sogar mit 
integriertem Shunt.

: Bearbeitet durch User
von Bernhard S. (bernhard)


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Was denkt Ihr über diesen einfachen Strom-Spannungs Wandler
mit 5 Bauelementen?

Die Spannung am R3 ist nahezu linear zum Strom, allerdings mit einem 
Offset beaufschlagt, lässt sich aber mit einem µC schnell korrigieren.

Die LED erzeugt eine Referenzspannung. Natürlich lässt sich die 
Referenzspannung noch verkeinern, aber irgenndwann kommt man an den 
Knickpunkt der Transistorkennlinie und die Linearität ist in Gefahr.

PS: Danke für Eure Tipps

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Was denkt Ihr über diesen einfachen Strom-Spannungs Wandler mit 5
> Bauelementen?

Dasselbe wie von deinem ersten Wurf.

Die Ausgangsspannung hängt nicht nur vom Strom, sondern auch erheblich 
von der Eingangsspannung (simuliere es halt einfach mal) und der 
Temperatur der Bauteile ab (die LED ist am Anfang kalt und wird nach dem 
Einschalten sagen wir um 10 GradC wärmer, bei TLCYG5100 ändert das die 
Vorwärtsspannung um -4.5mV/GradC).

Das ist nicht messen, sondern schätzen.

von Bernhard S. (bernhard)


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> Die Ausgangsspannung hängt nicht nur vom Strom, sondern auch erheblich
> von der Eingangsspannung....

Nööö, überlege doch mal, welche Spannung bestimmt maßgeblich den Strom
durch R2 bzw. R3 ?

von Achim S. (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Nööö, überlege doch mal, welche Spannung bestimmt maßgeblich den Strom
> durch R2 bzw. R3 ?

das ist schon überlegt. Klar hängt der Strom durch R3 auch vom 
Spannungsabfall an R1 ab. Aber eben auch noch von vielen anderen 
Einflussgrößen, die sich im Betrieb ändern. Deshalb eben die korrekte 
Einschätzung:

MaWin schrieb:
> Das ist nicht messen, sondern schätzen.

von Harald W. (wilhelms)


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MaWin schrieb:

> Die Ausgangsspannung hängt nicht nur vom Strom, sondern auch erheblich
> von der Eingangsspannung (simuliere es halt einfach mal) und der
> Temperatur der Bauteile ab

...und ist ausserdem noch von Transistorexemplar zu Transistorexemplar
unterschiedlich. Das ist kein Messen, sondern nur gobes Schätzen.

von Bernhard S. (bernhard)


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> Das ist kein Messen, sondern nur gobes Schätzen.

Welche Genauigkeit wird denn gewünscht?

Ab wieviel Prozent Abweichung ist es kein grobes schätzen mehr grübel

> und ist ausserdem noch von Transistorexemplar zu Transistorexemplar
> unterschiedlich...

Richtig und die Toleranzen und Temperaturabhängigkeiten der Widerstände 
und der Referenzspannungsquelle wollen wir vorsichtshalber auch erwähnen 
^^

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Bernhard S. schrieb:

> Ab wieviel Prozent Abweichung ist es kein grobes schätzen mehr *grübel*

< 5%?

von Bernhard S. (bernhard)


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> "< 5%" ?

Wo kommt diese Zahl her?

Ist das eine subjektive Meinung,
abhängig vom Wochentag und Grosswetterlage??

Andere Angebote sind gern erwünscht ^^

von Harald W. (wilhelms)


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Bernhard S. schrieb:

> abhängig vom Wochentag und Grosswetterlage??

So, wie die Ausgangsspannung Deiner Schaltung?

von Bernhard S. (bernhard)


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Bei Gelegenheit vergleiche ich den angezeigten Stomwert mit einem 
Tischmultimeter vom Typ PeakTech4095, damit dieses Gelaber mal aufhört.

Wir würden uns sehr über eine Simulation freuen, ich liefere dann auch 
den praktischen Beweis.

@Wilhelm

Über 40.000 Beiträge, toll,
aber Quantität kann man zählen, auf Qualität zählen wir.

: Bearbeitet durch User
von Taigatrommel (Gast)


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Bernhard S. schrieb:

> Was denkt Ihr über diesen einfachen Strom-Spannungs Wandler
> mit 5 Bauelementen?
1
Offset  : 2407 mV
2
3
Last 1 A: 2860 mV, 452.0 mV / A
4
Last 2 A: 3300 mV, 446.5 mV / A
5
Last 2 A: 3727 mV  440.0 mV / A

Beitrag #6467695 wurde von einem Moderator gelöscht.
von MaWin (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Nööö, überlege doch mal, welche Spannung bestimmt maßgeblich den Strom
> durch R2 bzw. R3 ?

Kindergartenelektronik. Bei dir haben Dioden einfach nur bei 0.7V einen 
Knick in der Kurve, so wie im Kindergarten gelernt. Das ist aber 
mitnichten so, der Spannungsabfall hängt in Flussrichtung deutlich vom 
Strom ab, ist ja keine Z-Diode in Sperrichtung. Auch deine LED ist 
einfach nur eine Diode in Leitrichtung mit einem Spannungsabfall der vom 
Strom abhangt, und der ist durch R5 von der Eingangsspannung abhängig.

Da an R5 weniger als die Eingangsspannung anliegt, ist seine 
Stromschwankung sogar stärker als die Eingangsspannungsscheankung so 
dass es wenig nützt wenn die Spannungsabweichung an der LED etwas 
geringer ist als deren Schwankung des durchfliessenden Stroms.

Bernhard S. schrieb:
> Ab wieviel Prozent Abweichung ist es kein grobes schätzen mehr

Na DU willst offenbar von 1mA bis 1000mA, also nur 0.1% Fehler. Das wird 
mit der Schaltung nichts.

von Achim S. (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Bei Gelegenheit vergleiche ich den angezeigten Stomwert mit einem
> Tischmultimeter vom Typ PeakTech4095, damit dieses Gelaber mal aufhört.

Na du bist ja goldig. Du fragst, was wir von deiner Schaltung halten. Du 
bekommst ehrliche Antworten - sogar noch mit Erklärungen und Hinweisen, 
wie man sowas richtig macht. Und weil es nicht das ist, was du hören 
willst, ist es Gelaber?

Bernhard S. schrieb:
> Wir würden uns sehr über eine Simulation freuen

Bitte schön. Bei der Simu im Anhang ist nur eine einzige Fehlerquelle 
berücksichtig (die Abhängigkeit von der Quellspannung). Wenn diese von 
30V aus nur um 5V wackelt, wird aus dem 1mA-Messwert der 138mA-Messwert. 
Ich dachte, du wolltest den Strom messen, nicht den Wert der 
Versorgungsspannung?

Und das ist wie schon gesagt nur genau eine von diversen Fehlerquellen, 
die du eingebaut hast.

von Taigatrommel (Gast)


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Achim S. schrieb:

> Bitte schön. Bei der Simu im Anhang ...

Wenn ich deine "Simulation" richtig interpretiere, ist die Anhängig von 
der Betriebsspannung linear und lässt sich damit vom µC kompensieren.

von MaWin (Gast)


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Taigatrommel schrieb:
> Wenn ich deine "Simulation" richtig interpretiere, ist die Anhängig von
> der Betriebsspannung linear und lässt sich damit vom µC kompensieren

Er zeigt dir EINE Fehlerquelle. Dummerweise gibt es 2 weitere. Viel 
Spass, alles rauszukompensieten.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Bernhard S. schrieb:
>> "< 5%" ?
> Wo kommt diese Zahl her?
> Ist das eine subjektive Meinung
Ja, du hast gefragt, welche Abweichung noch hinreichend brauchbar wäre. 
Und du hast eine Antwort bekommen. Ich würde auch sagen: eine "einfache" 
Schaltung sollte diese Zuverlässigkeit schon bringen.

Bernhard S. schrieb:
> Wie könnte man, ohne OPV, mit geringem Aufwand auch kleine Ströme mit
> hinreichender Genauigkeit messen.
> Ihr habt bestimt Ideen?
Ja, nämlich die, dass ich für kleinstes Geld (ab 31 Cent in 1er 
Stückzahl) fertige und zuverlässige Bauteile bekomme, die teils sogar 
völlig ohne weitere Bauteile ihre Sache verrichten:
https://de.farnell.com/w/c/halbleiter-ics/verstarker-komparatoren/stromverstarker/prl/ergebnisse?sort=P_PRICE
An dieser Stelle bin ich dann mit Nachdenken fertig.
Und wenn der Billigste nicht passt, dann nehme ich einen der anderen 787 
Stromwandler...

: Bearbeitet durch Moderator
von Beobachter (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Was denkt Ihr über diesen einfachen Strom-Spannungs Wandler
> mit 5 Bauelementen?

Ein sehr schönes und einfaches Prinzip, super ! Eine LED verwendest Du 
als Referenzspannungsquelle. Nach meiner Meinung ist eine LED sogar 
besser, sie besitzt eine größere Steilheit als eine Zehnerdiode.
Die Datenblätter sind leider nicht aussagekräftig genug.

Kann mal bitte jemand von Euch durch eine LED einen 6,9 und 5,8mA Strom 
fließen lassen und dabei die Spannung über der Diode messen und das 
Gleiche auch für eine Z-Diode tun.

Achim S. schrieb:
> Wenn diese von 30V aus nur um 5V wackelt, wird aus dem 1mA-Messwert der
> 138mA-Messwert.

Mit LT 1004 CZ-2,5 Spannungsreferenz lässt sich z.B.die Referenz 
verbessern.
Tipp: eine 5,1V Zdiode, als Vorstabilisator für den LED-Strom.
Bernhard, stell uns mal bitte Messwerte Deiner Schaltung zur Verfügung.
Mich interessiert die Genauigkeit, mal sehen, was wir erreichen, hier 
gibt es eine Menge schalauer Leute, die Dir gern weiterhelfen.

Lob

von Taigatrommel (Gast)


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MaWin schrieb:
> Taigatrommel schrieb:
>> Wenn ich deine "Simulation" richtig interpretiere, ist die Anhängig von
>> der Betriebsspannung linear und lässt sich damit vom µC kompensieren
>
> Er zeigt dir EINE Fehlerquelle. Dummerweise gibt es 2 weitere. Viel
> Spass, alles rauszukompensieten.

Danke für die Rückmeldung, dass ein µC die Abhängigkeit von 
Betriebsspannung kompensieren kann. Was sind die beiden anderen 
Fehlerquellen?

von Beobachter (Gast)


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Taigatrommel schrieb:
> Was sind die beiden anderen
> Fehlerquellen?

Der Basisstrom addiert sich zum Emmitterstrom, könnte eventuell ein 
kleine Nichtlinearität bewirken.
Abhilfe: Transistor mit hoher Stromverstärkung verbauen.

Ist eigentlich der ADC des Prozessors linear?
Ist dei Eingansspannung ausreichend geklättet?
Temperaturtrift des R1, das Ding könnte ziemlich heiß werden.
Temperaturstabilität R2 ?

von Achim S. (Gast)


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Taigatrommel schrieb:
> Wenn ich deine "Simulation" richtig interpretiere, ist die Anhängig von
> der Betriebsspannung linear

das interpretierte die leider falsch: die Abhängigkeit von der 
Versorgungsspannung geht über die nichtlineare Kennlinie der LED ein.

Taigatrommel schrieb:
> lässt sich damit vom µC kompensieren.

du meinst, wenn in einer Messschaltung ein uC enthalten ist, dann spielt 
die Qualität der Schaltung keine Rolle mehr? OK, nach diesem Kriterium 
ist es eine gute Schaltung - es ist ein uC vorhanden, der theoretisch 
alle Fehler wegrechnen kann.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Taigatrommel schrieb:
> Was sind die beiden anderen Fehlerquellen?
Temperatur Transistor und Diode.

Beobachter schrieb:
> Zehnerdiode
Clarence schrieb sich Zener.

> Mit LT 1004 CZ-2,5 Spannungsreferenz lässt sich z.B.die Referenz
> verbessern.
Da kann ich fürs gleiche Geld gleich 10 Stück INA180 kaufen...   ;-)
https://www.digikey.de/product-detail/de/linear-technology-analog-devices/LT1004CZ-2.5-TRPBF/LT1004CZ-2.5-TRPBFCT-ND/8024399
https://www.digikey.de/product-detail/de/texas-instruments/INA180B2IDBVT/296-46632-1-ND/7219068

: Bearbeitet durch Moderator
von MaWin (Gast)


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Beobachter schrieb:
> Nach meiner Meinung ist eine LED sogar besser, sie besitzt eine größere
> Steilheit als eine Zehnerdiode.
> Die Datenblätter sind leider nicht aussagekräftig genug.

Ich sag mal: die Datenblätter zeigen deutlich das Gegenteil. Ihre 
Aussagekraft zur Unterstützung deiner steilen These ist 0.

Im übrigen solltest du selber messen.

von Harald W. (wilhelms)


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Achim S. schrieb:

> du meinst, wenn in einer Messschaltung ein uC enthalten ist, dann spielt
> die Qualität der Schaltung keine Rolle mehr? OK, nach diesem Kriterium
> ist es eine gute Schaltung - es ist ein uC vorhanden, der theoretisch
> alle Fehler wegrechnen kann.

Auch die zufälligen Fehler?

von Taigatrommel (Gast)


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Achim S. schrieb:

>> Taigatrommel schrieb:
>> lässt sich damit vom µC kompensieren.

> du meinst, wenn in einer Messschaltung ein uC enthalten ist, dann spielt
> die Qualität der Schaltung keine Rolle mehr? OK, nach diesem Kriterium
> ist es eine gute Schaltung - es ist ein uC vorhanden, der theoretisch
> alle Fehler wegrechnen kann.

Von der Qualität der Schaltung habe ich nichts geschrieben. Auch habe 
ich nichts von der Kompensation aller Fehler oder von der Qualität der 
Schaltung geschrieben.  Du solltest dich ab Tatsachen und einer 
sachlichen Argumentation halten.

Beitrag #6468331 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Bernhard S. (bernhard)



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Z-Diode Zenerdiode kontra LED als Referenz.

Ganz ehrlich, daß das Ergebnis so ausfällt hätte ich nie gedacht, ich 
staune immer noch.

Eine Z-Diode, 4x Si-Dioden seriell und eine LED wurden nacheinander mit
5,3 und 6,3mA bestromt (25...30V an 4,7k).

Ergennis: Die LED hat eine wesentlich bessere Steilheit als die Z-Diode, 
die LED stabilisiert demnach 3x besser bezüglich der Stromschwankungen.

Unter nahezu gleichen Bedingungen folgend Messwerte:
Delta U Zener-Diode: 72 mV
Delta U grüne LED:   18 mV

Zur Temperaturabhängigkeit der LED kann ich leider noch keine fundierte 
Aussage treffen, Messungen diesbezüglich folgen.

Achim S. schrieb:
> Bitte schön. Bei der Simu im Anhang ist nur eine einzige Fehlerquelle
> berücksichtig (die Abhängigkeit von der Quellspannung). Wenn diese von
> 30V aus nur um 5V wackelt, wird aus dem 1mA-Messwert der 138mA-Messwert.
> Ich dachte, du wolltest den Strom messen, nicht den Wert der
> Versorgungsspannung?

Achim, danke für Deine Simulation.

Was mich wundert, bei meiner Schaltung "wackelte" unter realen 
Bedingungen der Messwert nur um 26mA, bei einer 
Eingangsspannungsänderung von
30 auf 25V, nach Deinen Berechnungen aber 138mA (ja, das Tischmultimeter 
besitzt nur eine Werkskalbrierung).

Worin könnte die Große Abweichung begründet sein? grübel


MaWin schrieb:
>> Nach meiner Meinung ist eine LED sogar besser, sie besitzt eine größere
>> Steilheit als eine Zehnerdiode.
>> Die Datenblätter sind leider nicht aussagekräftig genug.
>
> Ich sag mal: die Datenblätter zeigen deutlich das Gegenteil. Ihre
> Aussagekraft zur Unterstützung deiner steilen These ist 0.

Sie sind für unsere Zwecke zu grob gezeichnet.

> Im übrigen solltest du selber messen.

Ist erfolgreich erfolgt ^^

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Bernhard S. schrieb:
> Die LED hat eine wesentlich bessere Steilheit als die Z-Diode, die LED
> stabilisiert demnach 3x besser bezüglich der Stromschwankungen.

Dass Spannungen unter ca. 5 V bei Z-Dioden suboptimal sind, habe ich 
noch unterschwellig in Erinnerung.

Wiederhole deinen Versuch mal mit einer 5,1-V-Diode.

: Bearbeitet durch Moderator
von Bernhard S. (bernhard)


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Jörg W. schrieb:
> ass Spannungen unter ca. 5 V bei Z-Dioden suboptimal sind, habe ich
> noch unterschwellig in Erinnerung.
>
> Wiederhole deinen Versuch mal mit einer 5,1-V-Diode.

Ja gern, danke für den Tipp :-)

Ergebnis:
30V ---> 5,1345V
25V ---> 5,1290V
Delta U: nur *5,5mV*

Das Ergebnis ist überraschend gut.

D.h. im höheren Referenzspannungsbereich hat die Z-Diode die Nase vorn.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Bernhard S. schrieb:
> D.h. im höheren Referenzspannungsbereich hat die Z-Diode die Nase vorn.

Insbesondere halt in dem Bereich, in dem der Zener-Effekt überwiegt, das 
ist so bis ca. 7 oder 8 V der Fall.

Bei größeren Spannungen wirkt dann vor allem der Avalanche-Effekt.

Hat seinen Grund, dass ein LM723 eine Referenz von 7,15 V benutzt hat. 
;-)

von Achim S. (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Was mich wundert, bei meiner Schaltung "wackelte" unter realen
> Bedingungen der Messwert nur um 26mA, bei einer
> Eingangsspannungsänderung von
> 30 auf 25V, nach Deinen Berechnungen aber 138mA (ja, das Tischmultimeter
> besitzt nur eine Werkskalbrierung).
>
> Worin könnte die Große Abweichung begründet sein? grübel

Da braucht man nicht groß grübeln, oder? Die Erklärung gab es doch 
schon. Der Einfluss der Versorgungsspannung geht über die 
Diodenkennline, und die ist halt typabhängig, exemplarabhängig und 
temperaturabhängig. Je steiler die Diodenkennlinie in deinem 
Arbeitspunkt ist, desto geringer fällt der Einfluss der 
Versorgungsspannung aus.

Du hast von den bei dir vorhandenen Varianten ("Z-Diode, 4x Si-Dioden 
seriell und eine LED") diejenige mit der größten Steilheit ausgesucht, 
dementsprechend ergibt sich die geringere Spannungsabhängigkeit. Mit ner 
anderen Diode ist die Abhängigkeit wieder anders.

von MaWin (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Das Ergebnis ist überraschend gut

Nein.

Nur wenn man von Z-Dioden nichts weiss.

Dabei gabe es über Z-Dioden viel zu lernen
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/HBD854-D.PDF

von Bernhard S. (bernhard)


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@Achim,

könntest Du bitte Deine Simulation mit einer 5,1V Z-Diode und mit einer 
5,1V Konstantspannungsquelle wiederholen.

Danke

Übrigens, mit einer 5,1V Z-Diode als Vorstabilisierung und einer LED als 
Referenz wackelt der Strom bei Betriebspannungsäner 30-->25V nur noch um 
2,5mA, das sind 0,25%  ;-)

: Bearbeitet durch User
von M. K. (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> wackelt der Strom bei Betriebspannungsäner 30-->25V nur noch um
> 2,5mA, das sind 0,25%  ;-)

Bezogen auf Imax ohne Temperaturdrift und Exemplarstreuungen.
Was ist mit Linearität und Lastsprüngen?
Der Transistor sitzt beim Lastwiderstand und bekommt die Wärme voll ab.

Mawins Stromspiegelschaltung mit gematchten Transistoren auf einem Chip, 
die extra für sowas hergestellt werden, hat solche Probleme nicht.
Die habe ich schon hundert mal gesehen und ein paar mal selbst 
eingesetzt.
Was ist Dein Problem mit der Schaltung?

von Bernhard S. (bernhard)


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M. K. schrieb:
> Der Transistor sitzt beim Lastwiderstand und bekommt die Wärme voll ab.

Bitte liefere uns einen kleinen Beweis für diese Behauptung, oder ist 
das auch wieder nur Gelaber.

Ich vermute, die Wärme, die der Transistor abstahlt, das hält der 4W 
Lastwiderstand bestimmt aus, bin mir aber nicht ganz sicher, wir werden 
es alle gemeinsam prüfen.

Danke für den sehr nutzbringenden Tipp.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Bernhard S. schrieb:
> auch wieder nur Gelaber.

Bitte finde zu einem vernünftigen Diskussionston zurück.

> Ich vermute, die Wärme, die der Transistor abstahlt, das hält der 4W
> Lastwiderstand bestimmt aus

Lies einfach mal richtig, was er geschrieben hat: es geht um die andere 
Richtung, und dabei insbesondere um die Beeinflussung der 
Transistorparameter durch die Wärme, die du hier als "Gelaber" abtun 
möchtest.

von Achim S. (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> @Achim,
>
> könntest Du bitte Deine Simulation mit einer 5,1V Z-Diode und mit einer
> 5,1V Konstantspannungsquelle wiederholen.
>
> Danke

Du meinst die beiden angehängten Varianten? Bitte sehr.

Ich hatte leider kein Modell für eine 5,1V Zener verfügbar, deshalb bin 
ich auf 6,2V ausgewichen. Ich hoffe, das ist in Ordnung. Im Anhang auch 
das Simulationsfile selbst, falls du noch weitere Varianten ausprobieren 
möchtest.

Eine Variation der Versorgung um 5V ergibt in der Simu:
- bei Variante 1 einen Wechsel des Stromwerts von 1mA auf 12mA.
- bei Variante 2 einen Wechsel des Stromwerts von 1mA auf 53mA.

Variante 1 hat natürlich auch den Vorteil, dass der Absolutwert des 
Offsets geringer ist. Der Signalhub beträgt ja jeweils rund 470mV. Wenn 
das auf einem Offset von 2V abläuft, kann man den ADC bei optimaler 
Bereichsanpassung immerhin zu ca. 20% nutzen. Bei einem Offset von 5V 
sind es ca. 10%.

M. K. schrieb:
> Mawins Stromspiegelschaltung mit gematchten Transistoren auf einem Chip,
> die extra für sowas hergestellt werden, hat solche Probleme nicht.
> Die habe ich schon hundert mal gesehen und ein paar mal selbst
> eingesetzt.
> Was ist Dein Problem mit der Schaltung?

Eine gute Frage. Offenbar mag Bernhard lieber an eigenen Varianten 
basteln und schauen, wie nahe er an Standardlösungen herankommt. Was er 
natürlich gerne tun kann (nur sollte er dabei berechtigte Kritikpunkte 
an seinen Ergebnissen nicht als Gelaber abtun).

Um mal das bisher erreichte mit Profilösungen zu vergleichen:
Die von Bernhard bisher laut eigenen Messungen erreichte 
Gleichtaktunterdrückung ist 2,5mA Stromänderung bei 5V Änderung der 
Versorgung. Das entspricht einer Änderung der Offsetspannung von 
(2,5mA/0,47Ohm)/5V=1mV/V bezogen auf die Versorgungsänderung und den 
Verstärkereingang. Der oben mal vorgeschlagene INA168 schafft 0,1µV/V. 
Der letzte Entwurf ist also schon viel besser als der erste Entwurf, 
aber es gibt auch noch Luft nach oben.

Um zumindest einen Temperatureinfluss abzuschätzen: die BE-Strecke des 
Transistors in Bernhards letzter Schaltungsvariante dürfte den typischen 
Wert von -2,2mV/°C haben. Der Offset am Ausgang verschiebt sich also um 
+2,2mV, wenn die Temperatur des npn um 1°C ansteigt. (Umgerechnet auf 
den Strom wären das dann 4,7mA/°C verursacht vom Transistor.) Der INA168 
schafft hier im Vergleich 1µV/°C. (als IC kann er den von MaWin 
skizzierten Weg mit gematchten Transistoren auf dem selben Stück 
Silizium nutzen, die alle die identische Temperatur sehen, so dass sich 
Fehlereinflüsse weitgehend rauskürzen lassen.)

Bernhard S. schrieb:
> Bitte liefere uns einen kleinen Beweis für diese Behauptung, oder ist
> das auch wieder nur Gelaber.

Was soll dieser bescheuerte Ton? Schaffst du es wirklich nicht, mal über 
mehr als 2 Beiträge vernünftig zu diskutieren?

Bernhard S. schrieb:
> Ich vermute, die Wärme, die der Transistor abstahlt, das hält der 4W
> Lastwiderstand bestimmt aus, bin mir aber nicht ganz sicher, wir werden
> es alle gemeinsam prüfen.

Lies den Punkt von M.K. nochmal und versuche ihn zu verstehen. Dabei 
kannst du dazulernen.

von Bernhard S. (bernhard)


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Achim S. schrieb:
> Du meinst die beiden angehängten Varianten? Bitte sehr.

Danke, muss allerdings erstmal darüber nachdenken.

von Bernhard S. (bernhard)


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Der Versuchsaufbau im Test 70, 100, 1.000 und 2.000mA.

Eventuell hinterlege ich noch eine Korrekturtabelle im ATmega8, denn bei 
2A Laststrom sind doch 20mA Abweichung (Fehler = 1%).

Die Temperaturabhängigkeit werde ich bei Gelegenheit noch testen.

Anmerkung: Die Offsetspannung von ca. 1,2V wird automatisch im Programm 
ermittelt, wenn die Ausgangsspannung NULL ist, Selbstkalibrierung.

: Bearbeitet durch User
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