Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strom messen mit Shunt und OPV


von Ann (ann_faenger)


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Hallo,

ich würde gerne einen Gleichstrom messen und dabei eine etwaige 
Differenz von ca 10% noch zuverlässig erfassen können.
Gleichzeitig möchte ich keinen zu großen Spannungsabfall erzeugen...

Geht sowas mit Shunt und OPV?

Es fliessen ca. 400mA bei 3,3V

Ich dachte an einen 10mOhm shunt wegen Verlustleistung und 
Spannungsabfall
Und einen nachgeschalteten OPV

Den als Differenzverstärker "oben" und "unten" am shunt. Nur brauche ich 
dann eine krasse Verstärkung wenn ich 0-5V oder sogar 0-12V kommen will.

Geht sowas überhaupt, Verstärkung 3.000?

Oder ist das schon vom Ansatz her grundfalsch?

von Udo S. (urschmitt)


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Ann schrieb:
> Ich dachte an einen 10mOhm shunt wegen Verlustleistung und
> Spannungsabfall

Mach den mal Faktor 10 größer, dann hast du deutlich weniger Probleme.

von Ann (ann_faenger)


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dann gehn mir aber 40mV flöten Richtung Last?

Ich merke gerade, dass ich vergas zu erwähnen, dass der shunt zw. 
Spannungsquelle und Last sitzt...

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Ann schrieb:
> dann gehn mir aber 40mV flöten Richtung Last?
>
> Ich merke gerade, dass ich vergas zu erwähnen, dass der shunt zw.
> Spannungsquelle und Last sitzt...

Ach? Wo soll der denn sonst sitzen?

von Udo S. (urschmitt)


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Ann schrieb:
> dann gehn mir aber 40mV flöten Richtung Last?

Ja und?
36mV mehr bei 0,4A sind ganze 0,0144 W mehr Verlust.

von Udo S. (urschmitt)


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Alternative wäre noch sowas:
https://www.benning-shop24.de/benning-cm-p2-044679-stromzangen:507::6863.html
Auflösung von 10mA entspricht deinen Anforderungen.

von Ann (ann_faenger)


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Udo S. schrieb:
> Alternative wäre noch sowas:
> https://www.benning-shop24.de/benning-cm-p2-044679-stromzangen:507::6863.html
> Auflösung von 10mA entspricht deinen Anforderungen.

OK... ich merke mal wieder wie ungenau ich bei der Problembeschreibung 
bin. Sorry!

Es soll eine Dauerüberwachung sein, keine einmal-Messung

von Ann (ann_faenger)


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Esmu P. schrieb:
> Ann schrieb:
>> dann gehn mir aber 40mV flöten Richtung Last?
>>
>> Ich merke gerade, dass ich vergas zu erwähnen, dass der shunt zw.
>> Spannungsquelle und Last sitzt...
>
> Ach? Wo soll der denn sonst sitzen?

habs auch schon mal so gesehen:

 VCC
  |
Last
  |
Shunt
  |
 Gnd

von Rainer W. (rawi)


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Ann schrieb:
> Ich dachte an einen 10mOhm shunt wegen Verlustleistung und
> Spannungsabfall
> Und einen nachgeschalteten OPV

Der INA240A4 von TI bietet eine Verstärkung von 200 an - nur noch einen 
Shunt von z.B. 100 mΩ anschließen. Falls sich deine Angabe "10%" auf die 
400mA beziehen, sollte das klappen.
Warum willst du den Stromsensor unbedingt in deine 3.3V-Leitung hängen 
und nicht vor den Spannungsregler?

: Bearbeitet durch User
von Andrew T. (marsufant)


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Ann schrieb:
> Hallo,
> ich wür
> Und einen nachgeschalteten OPV
> Den als Differenzverstärker "oben" und "unten" am shunt. Nur brauche ich
> dann eine krasse Verstärkung wenn ich 0-5V oder sogar 0-12V kommen will.
> Geht sowas überhaupt, Verstärkung 3.000?
> Oder ist das schon vom Ansatz her grundfalsch?


Wenn. Du Mal bei TI.com nach "high Side current Sense"
suchst, findest du seit Jahren bewährte Lösungen für deine Aufgabe
Ich empfehle das du 0....5v als Signal anstrebst.

von Markus E. (markus_e176)


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Ann schrieb:
> Esmu P. schrieb:
>> Ann schrieb:
>>> dann gehn mir aber 40mV flöten Richtung Last?
>>>
>>> Ich merke gerade, dass ich vergas zu erwähnen, dass der shunt zw.
>>> Spannungsquelle und Last sitzt...
>>
>> Ach? Wo soll der denn sonst sitzen?
>
> habs auch schon mal so gesehen:
>
>  VCC
>   |
> Last
>   |
> Shunt
>   |
>  Gnd

Das nennt sich dann "low side"-Messung, bei dir ist es eine "high 
side"-Messung.

Low side ist einfacher umzusetzen.

Prinzipiell funktioniert das, auch mit Verstärkung 3000.

In einem OpAmp wird das schwer, setz das lieber mit mehreren Stufen um. 
Wird insgesamt eine Herausforderung bezüglich Rauschen, Offset und 
Schwingneigung, aber ist definitiv machbar.
Wie schnell sind die Änderungen, die detektiert werden sollen? Je 
schneller, desto komplizierter. Peaks im Bereich weniger 100 oder 1000 
Hertz sollten noch einfach zu handhaben sein.

von Ann (ann_faenger)


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Rainer W. schrieb:
> Warum willst du den Stromsensor unbedingt in deine 3.3V-Leitung hängen
> und nicht vor den Spannungsregler?

weil ich da 2 mal eine Last dran hab und beide getrennt erfassen will.

Muss es so ein Instrumentverstärker sein, oder ginge auch ein TL081 in 
enstprechender Beschaltung?

von Andrew T. (marsufant)


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Und wenn du auf der TI Webseite den T1H000 dir ansiehst,
Hast du so eine Version mit integriertem shunt.
Tip: B Version, nicht A, weil B hat hast lineare Analogsignal

von Ann (ann_faenger)


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Andrew T. schrieb:
> Und wenn du auf der TI Webseite den T1H000 dir ansiehst,
> Hast du so eine Version mit integriertem shunt.
> Tip: B Version, nicht A, weil B hat hast lineare Analogsignal

ich find kein T1H000 bei TI ...

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Geht sowas mit Shunt und OPV?

Ja, geht ist aber bloed weil du dann in der Luft haengst und deine 
Ausgangsspannung auf GND Potential runter bekommen musst. Auch das 
kannst du natuerlich machen, aber du machst dein Leben viel einfacher 
wenn du dafuer ein Spezial-IC nimmst.

MAX4080

https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/current-shunt-monitor_1-fach_100_v_v_0_4_v_s_30_khz_sc-70--188661

https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/current-shunt-monitor_1-fach_20_v_v_1_v_s_500_khz_sot-23-5-188660

https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/current-sense-verstaerker_sot-23-219225

Vanye

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Muss es so ein Instrumentverstärker sein, oder ginge auch ein TL081 in
> enstprechender Beschaltung?

Ne, 20Jahre moderner sollte es schon sein...

Vanye

von Ann (ann_faenger)


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Vanye R. schrieb:
>> Muss es so ein Instrumentverstärker sein, oder ginge auch ein TL081 in
>> enstprechender Beschaltung?
>
> Ne, 20Jahre moderner sollte es schon sein...
>
> Vanye

so ein OPA182 vielleicht?

von Ann (ann_faenger)


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Vanye R. schrieb:
> aber du machst dein Leben viel einfacher
> wenn du dafuer ein Spezial-IC nimmst.
> Vanye

Überzeugt, die INA21x sind ja schnuckelig klein :)

: Bearbeitet durch User
von Clemens L. (c_l)


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Ann schrieb:
> ginge auch ein TL081 in enstprechender Beschaltung?

Theoretisch ja. Aber in der Praxis müssen die Widerstände genau 
übereinstimmen, um nicht Gleichtaktstörungen zu erhalten. Ein 
integrierter Verstärker wie z.B. der INA180 ist billiger als 
Präzisions-Widerstände.

von Andrew T. (marsufant)


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Ann schrieb:
> Andrew T. schrieb:
>> Und wenn du auf der TI Webseite den T1H000 dir ansiehst,
>> Hast du so eine Version mit integriertem shunt.
>> Tip: B Version, nicht A, weil B hat hast lineare Analogsignal
>
> ich find kein T1H000 bei TI ...

Mea culpa.
Tps1h000-q1
Findet es.

Gibt's auch in 3 und 4 Kanal

von Wolf17 (wolf17)


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TPS1H000-Q1 Automotive 40V, 1Ω, Single-Channel Smart High-Side Switch?

von Andrew T. (marsufant)


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Yepp.
Wobei ich bei mir dessen Vierkanal Version nutze.
Die analoge Ausgabe des aktuell fließenden Stroms ist auch bei kleinen 
Werten wie zum Beispiel 10mA brauchbar für grobe Messung.

Und das Teil ist so schön preiswert.

von Klaus R. (klara)


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Clemens L. schrieb:
> Ann schrieb:
>> ginge auch ein TL081 in enstprechender Beschaltung?
>
> Theoretisch ja. Aber in der Praxis müssen die Widerstände genau
> übereinstimmen, um nicht Gleichtaktstörungen zu erhalten. Ein
> integrierter Verstärker wie z.B. der INA180 ist billiger als
> Präzisions-Widerstände.

Und ohne LTspice dürfte das schwierig werden.
mfg Klaus

von Rainer W. (rawi)


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Ann schrieb:
> weil ich da 2 mal eine Last dran hab und beide getrennt erfassen will.

Für jede Last ein Regler kommt nicht in Frage?
Dann könnte dir der Spannungsabfall weitgehend egal sein, falls nicht 
alles auf Kante genäht ist.

Andrew T. schrieb:
> Tps1h000-q1

Da geh' noch einmal in dich, was du nun wirklich meinst. Strommessung 
mit einem High-Side-Switch funktioniert nicht. Mit dem Fault Ausgang und 
irgendwie konfiguriertenm Strombegrenzer ist dem TO wahrscheinlich eher 
nicht gedient.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Ann schrieb:
> oder ginge auch ein TL081 in enstprechender Beschaltung?

Die TL08x haben sehr anständige FET-Eingänge. Die können aber nicht kurz 
über GND, da muß zusätzlich eine negative Versorgung her. Ich habe vor 
Jahren eine Strommessung per Differnzverstärker und TL074 gebaut, die 
ist sauber stabil.

Ann schrieb:
> Überzeugt, die INA21x sind ja schnuckelig klein :)

Wenn Du einen µC im System hast, der I2C kann, kommt der INA219 in 
Betracht. Die gibt es beim Chinesen günstig als fertige Platinchen mit 
100mOhm-Shunt, ich habe davon mehrere in Betrieb. Wenn Dein Aufbau mit 
den bis zu 40mV Verlust nicht arbeitet, ist das Gesamtkonzept faul, 1,2% 
Abfall.

Die Messung muß in Plus erfolgen, der INA219 liefert in der GND-Leitung 
deutliche Meßfehler und ist von Texas dafür nicht spezifiziert.

Clemens L. schrieb:
>> ginge auch ein TL081 in enstprechender Beschaltung?
> Theoretisch ja. Aber in der Praxis müssen die Widerstände genau
> übereinstimmen, um nicht Gleichtaktstörungen zu erhalten.

Und praktisch hat die Toleranz kaum Auswirkungen, Du outest Dich als 
Theoretiker.

Klaus R. schrieb:
> Und ohne LTspice dürfte das schwierig werden.

Bei diesem Blödsinn frage ich mich, wie ich deutlich mehr als ein Gerät 
ohne Spice zur Funktion bekommen habe. Aber heutzutage muss man schon 
eine Z-Diode samt Vorwiderstand simulieren, die allgemeine Verblödung.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Ann schrieb:
> oder ginge auch ein TL081

Solch ein Präzisionsopv in dieser Art wäre schon besser, braucht dann 
ebenfalls eine negative Versorgungsspannung.

z.B.
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/OP27.pdf

mfg

von Andrew T. (marsufant)


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Rainer W. schrieb:
> Ann
> Andrew T. schrieb:
>> Tps1h000-q1
>
> Da geh' noch einmal in dich, was du nun wirklich meinst. Strommessung
> mit einem High-Side-Switch funktioniert nicht. Mit dem Fault Ausgang und
> irgendwie konfiguriertenm Strombegrenzer ist dem TO wahrscheinlich eher
> nicht gedient.

Ach Rainer,
Das funktioniert inzwischen in 15000 gebauten Geräten in der Firma 
hervorragend.
Wenn du also Korinthen k..Ken willst, schau Mal in DaBla der B Version 
dieser s halter.

Strommessung Highside machen hs schwitche dieser Art schon seit 2 
jahrzz, bts555 war einer der frühen.

Du bist wohl an der A Version des hs hängen geblieben, die kann nur 
abschalten.

von Clemens L. (c_l)


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Andrew T. schrieb:
> Rainer W. schrieb:
>> Andrew T. schrieb:
>>> Tps1h000-q1
>> Da geh' noch einmal in dich, was du nun wirklich meinst.
> [...]
> Wenn du also Korinthen k..Ken willst, schau Mal in DaBla der B Version
> dieser s halter.

Wenn du schon auf Korinthen bestehst: der TPS1H000-Q1 hat weder Version 
B noch Strommessung. Du meinst wahrscheinlich TPS2H000-Q1, oder 
TPS1HC100-Q1 mit einem Kanal.

von Noob A. (strippenzieher)


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Aaahh... jetzt macht das auch alles Sinn

Danke, Clemens, für die Aufklärungsarbeit!

Der Andrew scheint zwar sehr schnell und energisch, dafür aber wenig 
treffsicher in die Tasten zu hauen ;P

von Uwe (uhi)


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INA226, I2C, Strommessung highside und lowside mit Shunt, 
Spannungsmessung, je 16 Bit Auflösung, interne Filterung konfigurierbar.

von Klaus R. (klara)


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Manfred P. schrieb:
> Aber heutzutage muss man schon
> eine Z-Diode samt Vorwiderstand simulieren, die allgemeine Verblödung.

Manchmal genügen die Faustformeln einfach nicht. Es kommt immer auf die 
Ansprüche an.😉
mfg Klaus

von Luka M. (lucami)


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Ann schrieb:
> Udo S. schrieb:
>> Alternative wäre noch sowas:
>> https://www.benning-shop24.de/benning-cm-p2-044679-stromzangen:507::6863.html 
https://lokicasino-de.net/
>> Auflösung von 10mA entspricht deinen Anforderungen.
>
> OK... ich merke mal wieder wie ungenau ich bei der Problembeschreibung
> bin. Sorry!
>
> Es soll eine Dauerüberwachung sein, keine einmal-Messung

Für eine kontinuierliche Überwachung sollten Sie etwas mit 
Datenübertragungsfähigkeit in Betracht ziehen, wie Stromwandler mit 
Modbus- oder M-Bus-Schnittstelle oder intelligente Messmodule mit 
USB/RS485-Ausgang.
Für eine kontinuierliche Überwachung sollten Sie etwas mit 
Datenübertragungsfähigkeit in Betracht ziehen, wie z. B. Stromwandler 
mit Modbus- oder M-Bus-Schnittstelle oder intelligente Messmodule mit 
USB/RS485-Ausgang.

von Udo S. (urschmitt)


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Luka M. schrieb:
> Für eine kontinuierliche Überwachung sollten Sie etwas mit
> Datenübertragungsfähigkeit in Betracht ziehen, wie z. B. Stromwandler
> mit Modbus- oder M-Bus-Schnittstelle oder intelligente Messmodule mit
> USB/RS485-Ausgang.

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