Hallo, Projektbeschreibung: Messung von Strom (DC, Highside, unipolar). 8 x 150A (max 30V) 16 x 30A (max 30V) 8 x 30A (max 75V) 16 x 20A (max 30V) 16 x 5A (max 30V) Aufbau der Schaltung bis Analogeingänge 2 Stk. ADS1115 (= 8 Messkanäle 16 Bit über I2C zur Auswerteeinheit). Ab den ADS1115 ist für mich alles warme Luft (Programmierung, Auswertung, etc.) Datenerfassung Zeitfaktor unkritisch (komme ich noch genauer darauf zurück) Weitere Bedingungen: Optimierung auf geringen Leistungsbedarf. Geringer Bauteileinsatz (wenig verschiedene Komponenten, Ersatzteilfreundlich) Bauteile sollten "von der Stange" sein und "kein Vermögen" kosten. Genauigkeit: Ergibt sich aus Preis-Leistung, aber bei 100A wären 100mA (+-50mA) schon ein guter Wert. Benötigt wird das ganze für ein Wohnmobil (Wechselrichter, Step-Up: Ladung von Lichtmaschine, Step-Down: Ladung von Photovoltaik, SOC Batterie(en), Verbraucher, etc) Reine Privatanwendung. Einmaliger Aufbau. Also keine Bedenken ob ROHS oder sonst irgendwas. TÜV ist genauso uninteressant... Löten kann ich bis TSSOP und ich bin nicht völlig unwissend, was Elektronik anbelangt, aber eher aus der Ecke "grobe Schaltungstechnik" Seit 2 Wochen Urlaub und seit 2 Wochen am überlegen, Datenblätter wälzen, Anwenderrichtlinien lesen, Foren durchstöbern, etc, nachdem da ja viele Wege zum Ziel führen... Und ja-ich habe auch hier im Forum mich schon kundig gemacht! Aber leider nichts zu meinem speziellen Fall gefunden. Current Sensoren aus der ACS-Familie scheiden aus, da - zu hoher Stand-by Verbrauch - zu ungenau - empfindlich gegenüber EMV (Spulen der Wandler) - bekomme ich Angstzustände, wenn ich die "Beinchen" sehe und da sollen dann 50A drüberlaufen... - Hallsensoren, wo man den Leiter durchsteckt wären da noch die Alternative, aber auch hier o.g. Probleme (und der Preis) Also Messung über Nebenwiderstand/Shunt. Da hat sich jetzt folgende Schaltung entwickelt: Highsidemessung: Spannungsfall über Shunt. Messverstärker aus der INA-Familie. De-/Multiplexer 8-fach aus der (A)DG-Reihe Bisherige Komponentenwahl: Shunt (Auswahl je nach Strom, Verstärkungsfaktor INA, alles problemlos für mich berechenbar) INA 240 (oder zur Not INA282. Am liebsten INA190, den es aber wohl gar nirgends zu kaufen gibt) DG 408 (oder ADG608, 708) Wenn jemand dazu gute Quellen hat: Sehr gerne! Frage nach Schaltplan (kommt ja meistens): Macht erst dann Sinn, wenn ich mal die "Grundschaltung" weiß. Siehe Fragen... Und wenn das geklärt ist, dann ist der Rest Peanuts Und eine Bitte vorab: Es bringt mir nicht wirklich viel, wenn Vorschläge kommen, die nicht zu dem Ergebnis führen, dass am Ende 2 Stk. ADS1115 stehen. Es bringen auch Vorschläge nichts, die bei weitem schlechter sind (oder die andere Richtung: um weiten teurer sind). Oder Vorschläge, die auf "Annahmen" oder "Hörensagen" basieren... Wenn, dann bitte technisch fundiert mit Erklärung, warum eine Lösung/Bauteil besser sein soll/kann. Und bitte auch keine Lowside-Messungs-Vorschläge (Wohnmobil!) Nicht böse sein, aber ich hab die letzte Woche viel in Foren gelesen, und meistens geht es auf der zweiten Seite dann schon um alles mögliche, nur nicht um die Frage selbst. Und ein wirkliches Ergebnis war eher selten... Hier im Forum scheinen wirklich sehr kompetente Elektroniker mit richtig guten Ratschlägen zu sein, aber wohl auch viele Spaßvögel, die zu viel Zeit haben. Zu den Fragen: Aufbau der Schaltung: Option 1: Shunt -> Multiplexer -> INA -> ADS1115 Spannungsfall von 8 Shunt in je einen Eingang des Multiplexers. Dessen Ausgang auf einen INA und dann in einen Eingang des ADS1115. Der DG408 von Vishay hat einen Ron von 100 Ohm und Leakage Currents um 20 nA. Einen Offset habe ich bisher noch nicht gefunden. Hat der einen, oder sind 0V In auch 0V Out? Spannungsversorgung wären 5V oder 12V Single Supply. Wäre das ok? Wäre Dual Supply besser? Auch was den INA betrifft bzgl. Offset. Diese Option ginge natürlich nur bei Spannungen bis ca. 40 V, was ja bis auf meine 8 x 75V schon eine Lösung wäre. Der Ausgang des Multiplexers ginge dann auf einen INA240 und dann in den ADS1115. Und das eben 8 Mal. Lösung wäre günstig und auch stromsparend. Option 2: Shunt -> INA -> Multiplexer -> ADS1115 Spannungsfall der einzelnen Shunt jeweils in einen INA240. Dessen Ausgang in einen Multiplexer DG408 und von da in den ADS1115. Hier auch die Frage nach Single oder Dual Supply. Der ADG708C hat eine Ron von 3 Ohm und Leakage Currents um 5 nA. Sicher besser als der DG408. Aber macht das "so viel aus"? Es geht mir hier um eine Abwägung von Kosten und Ergebnis. Schließlich sind die DG408 Massenware und die ADG708C verhältnismäßig teuer. Wie man das berechnet/abschätzt ist mir leider immer noch nicht wirklich klar... Teuer und Stromintensiv. Option 3: Wie Option 2. Nur schalte ich mit dem Multiplexer nicht die Ausgänge der INA um sondern die Spannungsversorgung der INA. Die Ausgänge der INA werden alle miteinander verbunden. Ich weiß, dass das bei den INA mit Stromausgang möglich ist. Aber geht das auch bei den INA240 mit Spannungsausgang? Wenn das möglich wäre, wäre das eine Option zum Strom sparen (bei 64 INA mit je 2 mA sind das auch grob 1W (24W pro Tag. Bei Solar auch schon was) Also teuer, aber stromsparend. Ich hoffe, es ist soweit verständlich. Rückfragen sind immer gerne willkommen! Zum Zeitfaktor: Da 8-fach-Multiplexer mit Ausgang jeweils auf einen ADS1115 Eingang würde eine Messung je Kanal von 1 sek. gerade mal 8 sek. dauern. Das sehe ich dann eh noch bei der Programmierung wie das alles so läuft und wie ich den ADS1115 sampeln lasse... Jetzt noch ein paar Fragen zu dem ganzen grundlegend: 1. Offset: Nach meinem bisherigen Wissensstand entsteht der ja nur im Bereich vom Eingang "0V" zum Ausgang "0V". Also wenn ich jetzt die Messspannung "in die Mitte" schiebe (Beim Ina mit URef z.B. auf 1 V) oder durch Dual Supply fällt der weg. Ist das soweit richtig? 2. Bias Current: Nachdem ja zwischen Shunt und INA keinerlei Widerstände sind-ist der eigentlich relevant? Selbst wenn der Multiplexer dazwischen ist, sind das ja nur "ein paar Ohm". 3. Leakage Current Off/On: Ist wohl der Strom, den der Multiplexer wohl am Ausgang führt, obwohl der Ausgang "Aus" geschaltet ist? Mein Kenntnisstand dahingehend: Je niedriger die 3 Werte, desto besser. Aber die Berechnung genau ist, ist mir noch nicht schlüssig. Nach dem bekannten Hr. URI wenn ich rechne, dann sind diese Werte bei meinen Ausgewählten Bauteilen eigentlich unrelevant im Verhältnis zu Messfehlern Shunt, AD, Rauschen. Oder lieg ich da falsch? 4. Latch-up: Finde bei den INA nichts dazu. Gibt es das da überhaupt? Der DG408 von Vishay ist ja lt. Datenblatt resistent dagegen... 5. Bauteile: Der INA169 u.ä. werden ja in Ebay (u.a) zu hunderten verhökert und sehr oft in allen möglichen Foren genannt. Für den Preis können das ja kaum Orginale sein. Und man hört eigentlich selten negatives darüber. Den INA240 gibt es in Ebay genauso. 50 Stk. 50 Euro. Sicher auch nicht Orginale. Die kosten um die 3 Euro (aber nirgends für den Privatmann gefunden) Genauso ist es bei den Multiplexern. Der DG408 von Vishay (o.a) ist noch sehr einfach (und günstig) zu bekommen. Aber beim ADG708 wirds auch schon schwierig (und Orginale teuer!) Den gibt es sogar im 10er-Pack als ADG708C! für 15 Euro. Ich bin jetzt nicht geiz ist geil. Kommt ganz darauf an, welche meiner "Optionen" die Lösung wird. Bei "Option 1" wären das 8 Multiplexer und 15 INA240. Da wären Orginale mein Favorit. Bei "Option 2 und 3" mit 64 INA240 und 8 Multiplexer im Orginal wird mir das echt zu teuer. Gibts Erfahrungen mit den China-Clonen und DIESEN Bauteilen (INA-Clone, ADG-Clone)? Bitte keine Diskussion über ausgelötete IRF, die in ebay verscheuert werden o.ä.. Den Bildern nach sind die einzeln im Reel verpackt... Einfach mal in ebay nach ADG708 und INA240a1 suchen. Sollte natürlich jemand die Bauteile "irgendwo nur so rumliegen" hat, dann kann er sich gerne melden! Das wäre natürlich optimal. Preislich wird man sich da sicher einig... So-das wars vorerst. Nach 2 Stunden Hirn-ejakulation hoffe ich, ich hab es halbwegs verständlich in Wörter und Sätze gepackt und bedanke mich schon mal vorab bei jedem, der mir Tipps dazu geben kann! Vielen Dank!
Hallo ich hatte 2 kurze Anmerkungen: Ronny Z. schrieb: > Genauigkeit: Ergibt sich aus Preis-Leistung, aber bei 100A wären 100mA > (+-50mA) schon ein guter Wert. das entspricht einer genauigkeit von 0,001% Mein Bauchgefühl sagt eher +/-1A Genauigkeit 2. Hast du darüber nachgedacht einen INA226 oder INA260 o.ä. zu verwenden? Die haben ein I2C Interface mit 16 Adressen. Dann sparst du die ganzen Multiplaxer und ADCs -> Spart Bauteile, Platz und Kosten
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John P. schrieb: > das entspricht einer genauigkeit von 0,001% > Mein Bauchgefühl sagt eher +/-1A Genauigkeit 100mA von 100A sind 0,1%
Gossen schrieb: > John P. schrieb: >> das entspricht einer genauigkeit von 0,001% >> Mein Bauchgefühl sagt eher +/-1A Genauigkeit > > 100mA von 100A sind 0,1% stimmt....was hab ich denn hier gerechnet? Ist noch zu früh am Morgen
Hallo John, 1. also überschlagen: bei 100A sind 1A = 1% 100mA somit somit 0,1%. Und das mit einer Toleranz von +-0.05%. Wie kommst Du auf 0,001%? Das wären dann 1mA (falls ich noch Kopfrechnen kann). Das wäre ein Traum, so genau messen zu können! Also selbst die 10-Euro-Chinesen-Schätzeisen bekommen das (sogar wesentlich besser) hin als 1A. Weiß ich-hab davon 2 im Einsatz. 2. Ja-die INA mit I2C sind mir geläufig. Nur kann ich die nicht verwenden, da mir von der Software nur verschiedene Bausteine vorgegeben sind. Und leider keine INA. Daher ja auch ausdrücklich mein "es muss bei 2 ADS1115 enden"
3. Leakage Current Off/On: I...Mein Kenntnisstand dahingehend: Je niedriger die 3 Werte, desto besser. Aber die Berechnung genau ist, ist mir noch nicht schlüssig. Nach dem bekannten Hr. URI wenn ich rechne, dann sind diese Werte bei meinen Ausgewählten Bauteilen eigentlich unrelevant im Verhältnis zu Messfehlern Shunt, AD, Rauschen. Oder lieg ich da falsch? Dein Kenntnisstand paßt schon, achte lieber noch auf injection current free. Stichwort Cmos 45xx Multiplexer. Das ist etwas, das bei Analog in Verbindung mit Automotive eher reinspuckt. 4. Latch-up: Finde bei den INA nichts dazu. Gibt es das da überhaupt? Der DG408 von Vishay ist ja lt. Datenblatt resistent dagegen... Dann nimm dne DG .-) 2. Bias Current: Nachdem ja zwischen Shunt und INA keinerlei Widerstände sind-ist der eigentlich relevant? Selbst wenn der Multiplexer dazwischen ist, sind das ja nur "ein paar Ohm". Dann lies mal das DaBla. Und bau GAAANZ fix Widerstände ein. Was side paar Ohm angeht, gibt es auf der p.20 und folgende sehr viel Interessantes https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina240.pdf?ts=1610055312779&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F Solltest Du dringend beachten. Unter ti.com gibt es übrigens einige sehr gute ina240 tutorials, die Dir jede einzelne Einflußquelle erklären und den Fehler durchrechnen. So kommt man ziemlich schnell dahin, das 1 Ohm Mist ist weil zu wenig Filter, und 100 Ohm ein guter Filterwiderstand, aber plötzlich sind es damit ca. 3% Fehler. Da will man nicht mehr den Aufbau. Denke auch daran das im Wohnmobil du zumindest einigermßen den Temperaturbereich einberechnest. Du mußt nicht -40 bis +120 machen, aber -10 bis +80 solltest Du durhcrehcnen. Auch wenn es im WoMo nur mal 45 Grad werden im Sommer bei Stillstand -- auf Deinem PCB wird es schnell mal 80 und mehr. Ich habe das alles bereits erlebt. Aber generell kann ich Dir aus meiere Erfahrung 10 Millionen Stück Geräten mit zusammen 50 Mio. verbauten INA240A1, A2 und A3 sagen: Der INA240 ist sehr gut was die Kombi Genauigkeit, Preis, und Leistung angeht. Insbesondere der hohe tolerierte Eingangsspannungsbereich (common mode) ist sehr hilfreich. Bessere CSA kosten gleich deutlich mehr.
Ich glaub ich kenn das DB bald auswendig. Dein Tipp mit den Vorwiderstand: Die Note dazu oben drüber hast du gelesen? "NOTE Input filters are not required for accurate measurements using the INA240, and use of filters in this location is not recommended. If filter components are used on the input of the amplifier, follow the guidelines in this section to minimize the effects on performance." Also es wird davon eher abgeraten! Und wofür sollte ich nen Filter brauchen? Temperatur hab ich schon im Hinterkopf. Toturials hab ich schon zum Großteil gelesen. Schau mir die aber auch daheim am PC (statt Handy) nochmal genauer an. Danke
Andrew T. schrieb: > Aber generell kann ich Dir aus meiere Erfahrung 10 Millionen Stück > Geräten mit zusammen 50 Mio. verbauten INA240A1, A2 und A3 sagen: Der > INA240 ist sehr gut was die Kombi Genauigkeit, Preis, und Leistung > angeht. > Insbesondere der hohe tolerierte Eingangsspannungsbereich (common mode) > ist sehr hilfreich. > > Bessere CSA kosten gleich deutlich mehr. Deswegen hab ich den rausgesucht. Alternativ INA282 mit schlechteren Werten... Hab etliche DB durch... Warum bekommt man die dann so schwer?
Ronny Z. schrieb: > Warum bekommt man die dann so schwer? Welche meinst du? INA240A1 14133 Stk. sofort lieferbar bei DK INA282 10256 Stk. sofort lieferbar bei DK Wieviele brauchst du denn? ;-)
Wolfgang schrieb: > Ronny Z. schrieb: > Warum bekommt man die dann so schwer? > > Welche meinst du? > INA240A1 14133 Stk. sofort lieferbar bei DK > INA282 10256 Stk. sofort lieferbar bei DK > Wieviele brauchst du denn? ;-) Wer oder was ist DK? Als Privatperson Einkauf möglich?
Ronny Z. schrieb: > Also es wird davon eher abgeraten! Tja, so ein Ausrufezeichen ersetzt nicht immer Praxiserfahrung. Kurz: dann mach doch einfach was Du willst. Mein Info steht ja oben. > Und wofür sollte ich nen Filter brauchen? Damit der INA möglichst lange und möglichst gut im automotive überlebt. Damit die Meßergebnisse etwas taugen. Du könntest genauso fragen warum setzt Du einen 400kHz BW CSA ein, wenn Du eine Abtastrate im sub-Hertz Bereich nutzt. Capiche?
Andrew T. schrieb: > Ronny Z. schrieb: >> Also es wird davon eher abgeraten! > > Tja, so ein Ausrufezeichen ersetzt nicht immer Praxiserfahrung. > Kurz: dann mach doch einfach was Du willst. Mein Info steht ja oben. > >> Und wofür sollte ich nen Filter brauchen? > > Damit der INA möglichst lange und möglichst gut im automotive überlebt. > Damit die Meßergebnisse etwas taugen. > > Du könntest genauso fragen warum setzt Du einen 400kHz BW CSA ein, wenn > Du eine Abtastrate im sub-Hertz Bereich nutzt. > > Capiche? Hab mir das mal alles angeschaut: 1. Es ist zwar Automotive, da Wohnmobil. Allerdings die Versorgungsbatterie, die über Step-Up-Wandler getrennt ist vom Bordnetz (Fette Wandlerspulen). Also sind hier irgendwelche Spikes praktisch ausgeschlossen. 2. Geht bei dem Filter nur um einen Filter für AC-Spannungen. Soll wohl irgendwie die Kapazität des Shunts kompensieren. Ich habe aber nur DC. Falls es dich interessiert, siehe auch: https://www.planetanalog.com/current-shunt-resistor-inductance-it-matters/ Also trifft das alles für meine Anwendung nicht zu. Was sich aber für mich daraus ergibt: Ich kann keinen Multiplexer vor den INA schalten, da dessen Widerstand mit max. 100 Ohm genau so einen Filter mit dem entsprechendem Error erzeugen würde. Somit ist das schon mal geklärt. Es geht also "nur noch" darum, ob ich die Versorgungsspannung des INA während der "Messpause" jeweils abschalten kann. Also 2 Multiplexer. Beide synchron gesteuert. Einer schaltet jeweils Versorgungsspannung ein und der andere gleichzeitig den Ausgang des INA auf meinen ADS1115. Und da wäre noch interessant, ob dafür die DG408 "reichen", oder ich doch ADG708 nehmen sollte. Da alles aus einer Versorgungsspannung kommt, ist ein Latch-Up auch ausgeschlossen. Ich hab keine Ahnung, was ein 400kHz BW CSA ist. Ich werde danach nicht fragen, des es interessiert mich eigentlich auch nicht, solange es nicht mit diesem Thema zu tun hat...
Ronny Z. schrieb: > Ich hab keine Ahnung, was ein 400kHz BW CSA ist. Ich werde danach nicht > fragen, des es interessiert mich eigentlich auch nicht, solange es nicht > mit diesem Thema zu tun hat... OHA! Steht Exakt im DaBla des INA240. Lies mal pg. 6 . All das zeigt mir, das Du da deutliche Verständnislücken hast. Bzw. hast Du definitiv nicht das DaBla des INA240 ausreichend verstanden. Ebenso Deine Einwürfe unter 1.) und 2.). Du bist sowas von auf dem Holzweg mit Deine Überlegungen, aber leider auch maximal beratungsresistent.
Nochmal: Ich hab rein DC. Was soll mich da das BW interessieren? Und so wie ich wohl Beratungsresistent bin, kommt Ihrerseits keinerlei vernünftige Erklärung warum ich "auf dem Holzweg" sein sollte. Genau das, was ich bereits bei meiner Frage eigentlich vermeiden wollte ist leider eingetreten: Es wird als Antwort irgendwas hingeschrieben ohne auch die Fähigkeit zu haben es dann auch entsprechend technisch fundiert zu erklären und auf Rückfragen wird gar nicht erst eingegangen. Schade...
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