Ich möchte gerne Spannungen bis +-120V und Ströme Gleichzeitig messen. Dazu habe ich eine Quelle vorgesehen, die diese Spannungen erzeugen kann. Die Spannung möchte ich über einen 5MOhm Spannungsteiler messen und den Strom über einen Low Side Shunt. Ich möchte weite bereiche für den Strom messen und daher sehe ich eine Bereichsauswahl über einen Ayrton Shunt vor. Nun habe ich das Problem, dass der Strom durch den Spannungsteiler über den Shunt mitgemessen wird und die Messung beinflusst. Die Masse für den Spannungsteiler auf die Masse der Quelle zu setzen würde das Problem ja nur verschieben und die Spannung über dem Shunt würde mitgemessen werden. Meine Frage ist nun wie das moderne Geräte lösen. Also Sourcemeter von diversen namhaften Herstellern. Meine Ideen hierzu: 1) Entweder man lebt mit dem Problem und subtrahiert eben den Strom durch den Spannungsteiler vom gemessenen Strom. Das ist möglich wenn man den Widerstand kennt. 2) Meiner Ansicht nach könnte man eine Isolierte Spannungsquelle benutzen, deren Sekundärseitige Masse man mit der Ausgangsspannung verbindet. Man hat also eine schwebende Spannungsquelle, die einen Operationsverstärker versorgt, der als Spannungsfolger für die schwebende Masse dient. Diesen verbindet man an den Spannungsteiler.
David schrieb: > Nun habe ich das Problem, dass der Strom durch den Spannungsteiler über > den Shunt mitgemessen wird und die Messung beinflusst. Die Masse für den > Spannungsteiler auf die Masse der Quelle zu setzen würde das Problem ja > nur verschieben und die Spannung über dem Shunt würde mitgemessen > werden. Du hast gerade die Konzepte und Probleme von spannungsrichtigem Messen und stromrichtigem Messen gefunden ... David schrieb: > 1) Entweder man lebt mit dem Problem und subtrahiert eben den Strom > durch den Spannungsteiler vom gemessenen Strom. Das ist möglich wenn man > den Widerstand kennt. Eben, man lebt eben damit, zumal Spannungsteiler und Shunt idR. in einem ziemlich großen Verhältnis zueinander stehen, so dass der Fehler idR. vernachlässigbar ist. Und Meßgeräte haben ja auch keine unendliche Genauigkeit, so dass der Zusatzfehler eher nicht juckt ...
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David schrieb: > dass der Strom durch den Spannungsteiler über > den Shunt mitgemessen wird und die Messung beinflusst. Bei 5 MOhm? Um welche Ströme handelt es sich denn? µA od. 100A?
David schrieb: > Das ist möglich wenn man > den Widerstand kennt. Wieso eigentlich die Einschränkung "wenn man den Widerstand kennt". Wieso willst Du den nicht kennen können? Wenn Du den nicht kennst, könntest Du sowieso keine Messwerte ermitteln ...
Jens G. schrieb: > Wieso eigentlich die Einschränkung "wenn man den Widerstand kennt". > Wieso willst Du den nicht kennen können? Wenn Du den nicht kennst, > könntest Du sowieso keine Messwerte ermitteln ... Den kenne ich natürlich ohne den kann man den Strom dann nicht korrigieren.
Lu schrieb: > Bei 5 MOhm? Um welche Ströme handelt es sich denn? µA od. 100A? Es geht schon darum µA messen zu können. Deswegen die Idee das mit der isolierten Quelle zu machen. Ich meine das auch mal irgendwo in einem Service Manual Schaltplan gesehen zu haben aber kann mich nicht mehr genau daran erinnern wo.
Hochohmiges Zeug ohne STöreinflüsse zu messen ist nicht so einfach.
Es gibt Strommessverfahren ohne (störenden) Spannungsabfall, bei dem anstelle eines Shunts der Ausgang eines komplett gegengekoppelten OPV (also V=1) und dessen Masse-Potential eingeschleift wird. Der braucht seine eigene "schwebende" symmetrische Stromversorgung. Der hält also die "Shunt"-Spannung zw. OPV-Ausgang und seiner Masse auf Null, weil seine Referenz ebenfalls 0V gegen seine Masse hat. Der Strom fließt damit durch dessen Ausgang und dessen Masse und dessen Betriebsspannungen (letzteres je nach Stromrichtung), und man kann sein Strommessgerät in seine Ausgangsleitung (noch vor dem Rückkopplungs-Punkt) oder in seine Masseleitung (vor Referenzpunkt des OPV) einschleifen, ohne dass das auf die 0V-Shuntspannung Einfluss hätte. Bei nur µA müssen natürlich Rückkopplung und Referenzabgriff entsprechend hochohmig ausgeführt werden (bei FET-Eingängen kein Problem). Damit kann man das Voltmeter spannungsrichtig vor diesem "Shunt" ansetzen, und die gemessene Spannung stimmt dann auch noch nach dem "Shunt" (natürlich nur im Rahmen der Genauigkeit, die die OPV-Schaltung liefern kann). Ich weiß nicht, ob dieses Prinzip einen speziellen Namen hat, findet sich aber sicherlich auch im Internet was dazu, wobei dieses Prinzip heute vielleicht eh nicht mehr nötig ist, da es ja andere tolle Prinzipien, basierend auf dem Hall-Effekt, gibt, die den Spannungsabfall niedrig halten (naja, für den µA-Bereich vielleicht noch nicht so sehr). Für einen Schaltplan habe ich jetzt keine Lust, finde auf die Schnelle aber auch gerade nix dazu ...
David schrieb: > Nun habe ich das Problem, dass der Strom durch den Spannungsteiler über > den Shunt mitgemessen wird und die Messung beinflusst. Im Zeitalter von Analogmessgeräten war "stromrichtiges" und "spannungsrichtiges" Messen und die Korrektur typischer Stoff der Ausbildung. Im Zeitalter von billiger 1MOhm bei 0.2V DVM (also seit 40 Jahren) spielt das meist keine Rolle mehr. Wenn Du "Spannungsteiler 5MOhm" schreibst für 120V, dann ist das für heutige Verhältnisse ungewöhnlich und deutet auf ungewöhnliche Werte hin. Kannst Du den näher beschreiben? Eigentlich würde man erwarten, dass Dein resultierender Innenwiderstand des Voltmeters im 1G-Ohm-Bereich liegt und der Messstrom entsprechend bei ~0,12µA liegt. Bei Strömen ab 120µA wäre Dein Fehler Spannungsrichtig < 1 Promille. Bei 200V und 40 Jahre altem DMM wäre Dein Fehler Stromrichtig ~ 1/2 Promille. Es ist sehr aufwändig, das mit OP-Schaltungen zu verbessern, rechnerisch oder per Korrektur-Widerstand korrigiert, für den Heimgebrauch unmöglich.
Jens G. schrieb: > Es gibt Strommessverfahren ohne (störenden) Spannungsabfall, bei dem > anstelle eines Shunts der Ausgang eines komplett gegengekoppelten OPV > (also V=1) und dessen Masse-Potential eingeschleift wird. Der braucht > seine eigene "schwebende" symmetrische Stromversorgung. Der hält also > die "Shunt"-Spannung zw. OPV-Ausgang und seiner Masse auf Null, weil > seine Referenz ebenfalls 0V gegen seine Masse hat. Der Strom fließt > damit durch dessen Ausgang und dessen Masse und dessen > Betriebsspannungen (letzteres je nach Stromrichtung), und man kann sein > Strommessgerät in seine Ausgangsleitung (noch vor dem > Rückkopplungs-Punkt) oder in seine Masseleitung (vor Referenzpunkt des > OPV) einschleifen, ohne dass das auf die 0V-Shuntspannung Einfluss > hätte. Bei nur µA müssen natürlich Rückkopplung und Referenzabgriff > entsprechend hochohmig ausgeführt werden (bei FET-Eingängen kein > Problem). das ist swoeit nicht korreklt das diese verfahren keinen Spannungsabfall haben. Der Spannungsabfall hängt von der Verstärkung ab die nicht unendlich ist. Mit Verstärkung V=1 würde es gar nicht funktionieren. Das prinzip ist ja, das die beiden Eingänge in der Theorie keine Spannungsdifferenz aufweisen, gibt man an - einen pos Strom/Spannung dann koppelt der Ausgang gegen, der Strom fließt dann durch den Rückkopplungszweig und verursacht gemäße U=RxI den Spannungshub. Dieser Sapnnungshub fällt nicht als Spannungsabfall über dem Strommessgerät ab, ab wenn ich 1V Ausgangsspannung haben und Gain ist 100.000 dann ist delta U 10uV Weiterhin kommen dann noch Offset Spannung und Offsetstrom als witer Fehlerquelle hinzu. Es gibt keine Unversallösung, auch heute nicht. Aber das was früher mal schwierig war, näclich die fehler im mA und mV Bereich zu verm,eiden ist heute einfacher, es hat sich um ein paar Dekaden verschoben. > Damit kann man das Voltmeter spannungsrichtig vor diesem "Shunt" > ansetzen, und die gemessene Spannung stimmt dann auch noch nach dem > "Shunt" (natürlich nur im Rahmen der Genauigkeit, die die OPV-Schaltung > liefern kann). > Ich weiß nicht, ob dieses Prinzip einen speziellen Namen hat, findet > sich aber sicherlich auch im Internet was dazu, wobei dieses Prinzip > heute vielleicht eh nicht mehr nötig ist, da es ja andere tolle > Prinzipien, basierend auf dem Hall-Effekt, gibt, die den Spannungsabfall > niedrig halten (naja, für den µA-Bereich vielleicht noch nicht so sehr). > Für einen Schaltplan habe ich jetzt keine Lust, finde auf die Schnelle > aber auch gerade nix dazu ... Hall Effekt ist bei kleinen Strömen für genaus Messungen nocj nicht reif, größeres Problem als die Sensitivität ist da aber auch der Offset
Bruno V. schrieb: > Im Zeitalter von billiger 1MOhm bei 0.2V DVM (also seit 40 Jahren) > spielt das meist keine Rolle mehr. Ob es hier um "meist" geht, ist nicht klar. Erstmal muss man sich über Messbereiche und Genauigkeitsanforderungen klar werden. David schrieb: > Ich möchte weite bereiche für den Strom messen ... Lässt sich das auch in Zahlen ausdrücken? > ... und daher sehe ich eine Bereichsauswahl über einen Ayrton Shunt vor. Die Ayrton Shunt Schaltung wurde für Drehspulinstrumente entwickelt. Bei Digitalmultimeter gibt es so etwas wie Dämpfungsverhalten gar nicht, weil ein Digitalmultimeter kein schwingfähiges System darstellt.
Rainer W. schrieb: > Erstmal muss man sich über Messbereiche und Genauigkeitsanforderungen > klar werden. Der 5MOhm "Spannungsteiler" an 120V ist jedenfalls nicht zeitgemäß. Und höchstwahrscheinlich ein Indiz für ein begrenztes Verständnis der Aufgabe durch den TO.
Bruno V. schrieb: > Rainer W. schrieb: >> Erstmal muss man sich über Messbereiche und Genauigkeitsanforderungen >> klar werden. > > Der 5MOhm "Spannungsteiler" an 120V ist jedenfalls nicht zeitgemäß. Und > höchstwahrscheinlich ein Indiz für ein begrenztes Verständnis der > Aufgabe durch den TO. Was ist denn heute zeitgemäß?
Poste doch mal einen Schaltplan. Dann kann man den Fehler ausrechnen. Mit dem ganzen Geschwurbel (Ayrton Shunt!) kennt sich doch keiner aus. David schrieb: > Meine Frage ist nun wie das moderne Geräte lösen. Also Sourcemeter von > diversen namhaften Herstellern. Die verwenden einen hochohmigen Buffer, der den Strom durch den Spannungsmesswiderstand liefert. Subtrahieren kannst du bei hoher Genauigkeitsanforderung vergessen. David schrieb: > Die Spannung möchte ich über einen 5MOhm Spannungsteiler messen > und den Strom über einen Low Side Shunt. Low Side Shunt ist ein No-Go für Messung kleiner Ströme. Damit handelst du dir relativ hohe Common Mode Ströme ein, da du keine ruhige Masse hast. Die Masse wackelt mit dem Strom mit und verursacht Verschiebungsströme über die parasitären Kapazitäten vom Netzteil.
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David schrieb: > Was ist denn heute zeitgemäß? 10 MOhm für ein DVM ist zwar üblich, aber nur, um die Störungen ohne Anschluss im Zaum zu halten. Die 10 MOhm gelten auch für 200mV. Bei 200V Messbereich ist also ohne weiteres > 1 GOhm mit billigsten Modulen möglich, also Ströme << 0,1µA wenn das wichtig ist (z.B. um batteriebetriebene Geiger-Müller-Dosimeter zu vermessen, dann aber >= 600V)
Bruno V. schrieb: > 10 MOhm für ein DVM ist zwar üblich, aber nur, um die Störungen ohne > Anschluss im Zaum zu halten. 10 MOhm ist notwendig für den DMM internen Spannungsteiler. Den hohen Innenwiderstand haben DMM nur ohne den Spannungsteiler, für < 1-20 Volt.
Udo K. schrieb: > Low Side Shunt ist ein No-Go für Messung kleiner Ströme. Damit handelst > du dir relativ hohe Common Mode Ströme ein, da du keine ruhige Masse > hast. Die Masse wackelt mit dem Strom mit und verursacht > Verschiebungsströme über die parasitären Kapazitäten vom Netzteil. Also high side shunt nur ist dann der Aufwand deutlich höher das zu isolieren wenn man höhere Spannungen messen will. Dann muss ja die ganze Strommessung auf der Ausgangsspannung floatend sein.
Ob High-Side Messung notwendig ist hängt von den Anforderungen ab, die du nicht rausrückst.
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David schrieb: > Also high side shunt nur ist dann der Aufwand deutlich höher das zu > isolieren wenn man höhere Spannungen messen will. Dann muss ja die ganze > Strommessung auf der Ausgangsspannung floatend sein. Hier: Beitrag "Lineare High-Side-Strommessung mit Optokopplern" habe ich mal gezeigt wie man das einfach machen kann. Beide Strompolaritäten misst man, indem Dual-AC-Optokoppler oder ein 4-fach DC-OK verwendet werden. Die Stromrichtung zeigt dann die unabhängige Low-Side-Spannungsmessung an. Bei sehr kleinen Strömen müssen ggfs. die NPN durch NFets ersetzt werden.
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Arno R. schrieb: > habe ich mal gezeigt wie man das einfach machen kann. Beide > Strompolaritäten misst man, indem Dual-AC-Optokoppler oder ein 4-fach > DC-OK verwendet werden. Die Stromrichtung zeigt dann die unabhängige > Low-Side-Spannungsmessung an. > > Bei sehr kleinen Strömen müssen ggfs. die NPN durch NFets ersetzt > werden. War das Resultat dort nicht, dass alles super Temperaturabhängig ist?
David schrieb: > War das Resultat dort nicht, dass alles super Temperaturabhängig ist? Im Gegenteil, die Schaltung ist super stabil. Die beiden Koppler im gleichen Gehäuse und mit genau gleichen Betriebsbedingungen haben auch immer praktisch die gleiche Temperatur.
Arno R. schrieb: > Im Gegenteil, die Schaltung ist super stabil. Die beiden Koppler im > gleichen Gehäuse und mit genau gleichen Betriebsbedingungen haben auch > immer praktisch die gleiche Temperatur. Aber wie bekommt man diese Schaltung dann umgebaut auch bis in den, sagen wir 10µA Bereich zu messen und dort den Bereich des ADC noch weitgehend auszunutzen indem man die 10µA eben weit genug verstärkt?
Und vor allem wie erweitert man das auch negative Ströme messen zu können?
David schrieb: > Und vor allem wie erweitert man das auch negative Ströme messen zu > können? Habe ich doch oben schon gesagt: Arno R. schrieb: > Beide > Strompolaritäten misst man, indem Dual-AC-Optokoppler oder ein 4-fach > DC-OK verwendet werden. Die Stromrichtung zeigt dann die unabhängige > Low-Side-Spannungsmessung an. David schrieb: > Aber wie bekommt man diese Schaltung dann umgebaut auch bis in den, > sagen wir 10µA Bereich zu messen und dort den Bereich des ADC noch > weitgehend auszunutzen indem man die 10µA eben weit genug verstärkt? Da braucht man gar nichts umbauen, die macht das einfach. Man schaltet nur den 10R-Widerstand entsprechend um, denn die Spannung über ihm ist U=R*I(highside). Versuch doch mal zu verstehen wie die Schaltung funktioniert. Das steht in allen Einzelheiten dort: Beitrag "Lineare High-Side-Strommessung mit Optokopplern"
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Arno R. schrieb: > Da braucht man gar nichts umbauen, die macht das einfach. Man schaltet > nur den 10R-Widerstand entsprechend um, denn die Spannung über ihm ist > U=R*I(highside) Bitte erkläre mir wie diese Schaltung negative Ströme messen kann wenn die Photodiode auf der High Side nur in einer Richtung funktioniert.
Udo K. schrieb: > Mit dem ganzen Geschwurbel (Ayrton Shunt!) kennt sich doch keiner aus. Sind wir hier im Kindergarten? Der William Edward Ayrton und die nach ihm benannte Verschaltungsart von Shunt Widerständen sollte einem Elektroniker eigentlich schon einmal über den Weg gelaufen sein.
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David schrieb: > Bitte erkläre mir wie diese Schaltung negative Ströme messen kann wenn > die Photodiode auf der High Side nur in einer Richtung funktioniert. Ein AC-Optokoppler hat zwei antiparallele Photodioden, die auf den Ausgangstransistor strahlen. Damit sind beide Stromrichtungen erledigt. Siehe Anhang. Wenn man einen 4-fach-DC-Optokoppler nimmt, werden auf der High-Side 2 Optokoppler zusammengeschaltet. Die beiden Photodioden antiparallel und die Phototransistoren gleichartig parallel. Dann ist jeweils ein OK aktiv. Ein dritter Optokoppler dann lowseitig.
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Lutz K. schrieb: > das ist swoeit nicht korreklt das diese verfahren keinen Spannungsabfall > haben. Der Spannungsabfall hängt von der Verstärkung ab die nicht Ja, deswegen habe ich in Klammern etwas von "störend" geschrieben. Eben um anzudeuten, dass die Welt nicht ideal ist ... > unendlich ist. Mit Verstärkung V=1 würde es gar nicht funktionieren. Wie das? > Das prinzip ist ja, das die beiden Eingänge in der Theorie keine > Spannungsdifferenz aufweisen, gibt man an - einen pos Strom/Spannung > dann koppelt der Ausgang gegen, der Strom fließt dann durch den > Rückkopplungszweig und verursacht gemäße U=RxI den Spannungshub. Dieser Du redest wohl über was anderes, denn in meiner Schaltung fließt kein Strom übers Rückkopplungs-Netzwerk. > Weiterhin kommen dann noch Offset Spannung und Offsetstrom als witer > Fehlerquelle hinzu. Auch hier wieder - man nimmt Teile, die gut genug sind, um den Messfehler nicht störend werden zu lassen.
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David schrieb: > Es geht schon darum µA messen zu können. Deswegen die Idee das mit der > isolierten Quelle zu machen. Was ist denn das eigentliche Problem, das du lösen möchtest?
Udo S. schrieb: > Was ist denn das eigentliche Problem, das du lösen möchtest? Das eigentliche Problem ist die Messung einer Strom und Spannungskennlinie in einem Plasma. Das haben wir vorher immer mit einem Keithley Source Meter gemacht, möchten das aber nun selber machen, da flexibler wegen der Steuerung. Daher auch die Anforderung der Messung kleiner Ströme nur bin ich nicht sicher ob das besser Low Side oder High Side gemacht werden soll. Die Isolation hat mich bei der Planung bisher eher zu dem Scgluss gemacht es auf der Low Side zu machen.
Wenn Du jetzt noch ergänzt, wie schnell Deine Messung sein soll (d.h. ändert sich das Signal im Bereich einige Hz, im Bereich 50Hz, im kHz Bereich...) kann man Dir sogar die passenden Bausteine aus dem Herstellerbereich Texas Instruments oder Analog Devices nennen -- die dein Messproblem lösen können.
David schrieb: > Das haben wir vorher immer mit einem > Keithley Source Meter gemacht, Eine SMU wäre jetzt mein Lösungsvorschlag gewesen. > möchten das aber nun selber machen, da > flexibler wegen der Steuerung. Was sagt Keithley (Tek) zu eurem Problem mit der Steuerung? Wenn man schon eine vier- bis fünfstellige Summe für eine SMU hingelegt hat kann man auch man den Herstellersupport bemühen.
Andrew T. schrieb: > Wenn Du jetzt noch ergänzt, wie schnell Deine Messung sein soll > (d.h. ändert sich das Signal im Bereich einige Hz, im Bereich 50Hz, im > kHz Bereich...) Prinzipiell ist das eine DC Messung also das Messignal ändert sich bei den Prozessen, die wir benutzen, natürlich durch Rauschen aber das Messignal bleibt im Sekundenbereich stabil. Mich würde dennoch interessieren wie so ein teures Sourcemeter es macht ohne es zu öffnen. Wie messen die pzäzise genug Strom und Spannung?
David schrieb: > Mich würde dennoch interessieren wie so ein teures Sourcemeter es macht > ohne es zu öffnen. Wie messen die pzäzise genug Strom und Spannung? Die kennen doch die eigenen Innenwiderstände: Wenn Du Stromrichtig misst, ziehst Du I*Ri(I) ab, wenn Du Spannungsrichtig misst, ziehst Du U/Ri(U) ab.
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David schrieb: > Mich würde dennoch interessieren wie so ein teures Sourcemeter es macht > ohne es zu öffnen. Wie messen die pzäzise genug Strom und Spannung? Das kannst du ruhig öffnen, da wird nichts kaputt. Da wirst du aber nicht so ohne weiteres das Messprinzip rausfinden. Ich habe ein Foto vom 2400 angehängt. Das Prinzip habe ich weiter oben schon beschrieben... das steht auch im Servicemanual. Da wundert es mich nicht dass es auch an der flexiblen Steuerung scheitert :-) Bruno V. schrieb: > Die kennen doch die eigenen Innenwiderstände: Wenn Du Stromrichtig > misst, ziehst Du I*Ri(I) ab, wenn Du Spannungsrichtig misst, ziehst Du > U/Ri(U) ab. So einfach geht das nicht. Das ist ja nicht nur eine Messung sondern es wird mit den gemessenen Signalen auch geregelt. Analoge Subtraktion ist nicht genau genug. Dazu kommen Probleme mit Leckströmen und kapazitiver Einkopplung. Daher auch der Guard Ausgang. Der hat die gleiche Spannung wie das Messsignal und kann an den inneren Schirm angeschlossen werden. Der äußere Schirm liegt dann an Erde.
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Jens G. schrieb: >> Das prinzip ist ja, das die beiden Eingänge in der Theorie keine >> Spannungsdifferenz aufweisen, gibt man an - einen pos Strom/Spannung >> dann koppelt der Ausgang gegen, der Strom fließt dann durch den >> Rückkopplungszweig und verursacht gemäße U=RxI den Spannungshub. Dieser > > Du redest wohl über was anderes, denn in meiner Schaltung fließt kein > Strom übers Rückkopplungs-Netzwerk. Ich dachte dabei an das erdfreie Amperemeter, wie im Tietze Schenk Kapitel 20.2.1 in der 12. Auflage beschrieben, 3 OP's. Wenn der Differenzverstärker am Ausgang V=1 hat gilt grob Uout = I x 2 x R Udelta=Uout/gain der Vorteil gegenüber dem Shunt ist aus meiner Sicht, wenn man die Spannung am Shunt verstärkt kann man die Verstärkung mit R1 R2 nicht nah an die leerlaufverstärkung des OP gehen, sonst definiert die verstärkung nicht alleine das Widerstandsverhältnis sondern auch gain. Hier ist es so, der Faktor U zu I wird durch R bestimmt und der Spannungsabfall wird durch gain bestimmt, wenn gain variiert, dann varieiert ein wenig der Spannungsabfall aber die Genauigkeit der Messung wird nicht gestört durch Gain als bsp, mit R=1Meg ergeben 1uA eine Ausgangsspannung von 2V bei 2uV Spannungsabfall bei OP mit gain 1e6, schwankt gain von 5e5 bis 2e6, ändert sich der Spannungsabfall, aber Signal bleibt bei 2V
David schrieb: > Prinzipiell ist das eine DC Messung also das Messignal ändert sich bei > den Prozessen, die wir benutzen, natürlich durch Rauschen aber das > Messignal bleibt im Sekundenbereich stabil. Dann kann ich Dir kurz beschreiben wie ich es gelöst habe in meiner aufgabe: Gewählt habe ich High-side Stommmessverstärker der IN280/290 Familie von TI. Speisung läuft 1...120 für das Messobjekt. Strombereiche werden via ELFEIN Reed Relais im Bereich 10/100/1000/10000uA Shunts umgeshclatet. Spannungsmessung erfolgt VOR dem Shunt mit 10M Spannungsteiler, den Spannungsfall am shunt kann ich ja rückrechnen (lassen), mehr dazu unten. Wenn das Messobjekt eine bipolare Spannung -120...+120V erfordert, schalte ich die via Reed-Relais Nach den Shunt um (ist bei mir zeitlich unkritisch, da der Messzyklus 1..3 Hz beträgt). Das steuert die Scannerkarte (s.u.) Also Messung quasi DC. Für NF oder HF kommst Du damit jedoch nicht allzu weit. Die scannerkarte steurt auch di Shuntumschaltung. So kann man alles via LAptop bedienen (lassen). Auswertung 34401 bzw. 34902A system - HP-IB to USB knverter lässt die Datne auf dem Laptop. Das scannt das dann zügig mehrfach pro Sekunde. Abgelegt als CSV sind Spannung und Stromwerte der Eingänge, umrechnen macht einfacher EXCEL Algo. Obiges hilft Dir vielelicht weiter. Als Tip für den Aufbau der analog Schaltungne: Suche Dir jemanden, der das schon einige Male gemacht hat udn die "pitfalls" kennt und Dich berät. Und lies Dich bei eevblog.com im Forum Metrology zu den Themen tiefer ein -- dort sitzen LEute, die solche Themen schon vielfach durchgedacht haben und schon erfolgreich aufgebaut haben. Da wird dann auch Dein Fragnethema "SMU Ausfbau" sehr detialliert erklärt.
Andrew T. schrieb: > Dann kann ich Dir kurz beschreiben wie ich es gelöst habe in meiner > aufgabe: > Gewählt habe ich High-side Stommmessverstärker der IN280/290 Familie von > TI. Speisung läuft 1...120 für das Messobjekt. > Strombereiche werden via ELFEIN Reed Relais im Bereich > 10/100/1000/10000uA Shunts umgeshclatet. > Spannungsmessung erfolgt VOR dem Shunt mit 10M Spannungsteiler, den > Spannungsfall am shunt kann ich ja rückrechnen (lassen), mehr dazu > unten. Der INA280 hat Bias Ströme von 20 µA. Da wird es schwierig 10 µA genau zu messen. Negative Ströme gehen gar nicht, glaube ich. Deine Lösung funktioniert aber für deine Anwendung sicher gut. Die Leute bei Keithley haben sich mit dem Thema über 30 Jahre lang beschäftigt und dazu etliche Patente veröffentlicht. In den älteren Modellen sind die Schaltungen im Service Manual ausführlich beschrieben. Da gibt es mehr als genug Inspiration. Wesentlich einfacher kann man das nur bauen wenn man nur einen Messbereich braucht, eine konstante Last hat, nicht an Strömen unter einem µA interessiert ist, keine hohen Spannungen braucht, und nicht an hoher Genauigkeit interessiert ist. Zu glauben dass man das in Stückzahl 1 günstiger hinbekommt als eine fertige SMU ist aber naiv.
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Udo K. schrieb: > Negative Ströme gehen gar nicht, glaube ich. Wie ich oben schreibe, muss das System bei mir auch nie negative Ströme messen: Die Polaritätsumschaltung erfolgt NACH dem INA. >Deine Lösung > funktioniert aber für deine Anwendung sicher gut. Drum schreibe ich obne wie. Und wo man sich weitere Infos/Inspiration holen könnte. Eben solche benötigt der TE. BTW: BIAS bestimme ich, und rechne den auch raus -- man muss halt wissen wie. > Zu glauben dass man das günstiger hinbekommt als eine fertige SMU ist > aber recht naiv. Sehe es eher so da man im TE einen Mitarbeiter genommen hat, dem eine Aufgabe gestellt wurde aus einem Umfeld, welches er nie vorher praktisch bearbeitet hat. Und da muss/will/möchte er sich nun Durchkämpfen. Das nach meiner Erfahrung übliche Vorgehen in Konzernen und Uni/FH. Ich vermisse bisher die Info, welche Präzison er habe nwill bzw. welche "gerade noch akzeptabel" ist. Mir reichten 10% Genauigkeit im empfindlichsten Berech und 0.5% in den hohen Bereichen. Wenn man das über -5C...+35C gewährleisten will, erfordert es schon etetwas Aufwand. Wenn es um 23C +/- 1C im LAbor geht, sieht es schon entspannter aus. Wie gesagt, eevblog.com ist sehr sinnvoll DORt zu fragen.
Andrew T. schrieb: > Wie gesagt, eevblog.com ist sehr sinnvoll DORt zu fragen. und man findet dort ziemlich schnell das +/- 150V 1uA...100mA SMU DIY projekt: https://www.djerickson.com/diy_smu/ Trifft doch sehr schnön die Anforderung von Messbereichen die der TE stellt. Ob es sonst passt: YMMV
Andrew T. schrieb: > und man findet dort ziemlich schnell das +/- 150V 1uA...100mA SMU DIY > projekt: > > https://www.djerickson.com/diy_smu/ > > Trifft doch sehr schnön die Anforderung von Messbereichen die der TE > stellt. Ob es sonst passt: YMMV Super danke hier passiert die Strommessung auf der High Seite und liegt auf der Ausgangsmasse. IM ist dann bezogen auf die Masse der Ausgangsstufe. Hier muss das ja auch irgendwo isoliert werden. Kann mir vielleicht nochmal jemand wirklich gut erklären was das Problem bei Low-Side Shunts ist wenn man kleine Ströme messen möchte?
> und man findet dort ziemlich schnell das +/- 150V 1uA...100mA SMU DIY > projekt: Kommt immer so drauf an wie man sein persoenliches SMU so definiert. Mir wuerde z.B reichen: 0 bis 12V, also keine negativen Spannungen. Genauigkeit 1mV Strom +/- 250mA, also auch als Last, Genauigkeit 100uA. Fertige SMU koennen da alle viel mehr und sind darum entsprechend aufwendig und teuer. Und auch gebraucht gibt es die nicht fuer umsonst und sowieso eher selten. Vanye
David schrieb: > Kann mir vielleicht nochmal jemand wirklich gut erklären was das Problem > bei Low-Side Shunts ist wenn man kleine Ströme messen möchte? Eben das es kein Problem ist. Insbesondere, wenn man Dc bis niedrige Frequenz des Messignals hat. Bau es jetzt halt mal auf, dann siehst Du es selbst - Hinweise hast Du ja nun genug bekommen wie Du es machen könntest.
David schrieb: > Kann mir vielleicht nochmal jemand wirklich gut erklären was das Problem > bei Low-Side Shunts ist wenn man kleine Ströme messen möchte? Wurde doch schon gesagt: Udo K. schrieb: > Low Side Shunt ist ein No-Go für Messung kleiner Ströme. Damit handelst > du dir relativ hohe Common Mode Ströme ein, da du keine ruhige Masse > hast. Die Masse wackelt mit dem Strom mit und verursacht > Verschiebungsströme über die parasitären Kapazitäten vom Netzteil. Stell dir einen Spannungsteiler vor, mit deiner Last und mit dem Low Side Shunt. Der Bezugspunkt (die "-" Klemme) deiner Last ist nicht gleich dem Bezugspunkt deines Netzteils, der hängt ja am anderen Ende des Shunts. Wenn sich der Strom ändert, dann ändert sich auch der Bezugspunkt des Netzteils und damit fließen Verschiebungsströme und Leckströme zur Erde. Da Strom immer im Kreis fließt, muss der irgendwie über die Anschlussbuchsen (und dein daran angeschlossenes Meßobjekt) wieder reinkommen.
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Udo K. schrieb: > Stell dir einen Spannungsteiler vor, mit deiner Last und mit dem Low > Side Shunt. Der Bezugspunkt (die "-" Klemme) deiner Last ist nicht > gleich dem Bezugspunkt deines Netzteils, der hängt ja am anderen Ende > des Shunts. > Wenn sich der Strom ändert, dann ändert sich auch der Bezugspunkt des > Netzteils und damit fließen Verschiebungsströme und Leckströme zur Erde. > Da Strom immer im Kreis fließt, muss der irgendwie über die > Anschlussbuchsen (und dein daran angeschlossenes Meßobjekt) wieder > reinkommen. Gut ich denke ich verstehe. Das Netzteil zur Erzeugung der Versorgung des Verstärkers ist isoliert. Ja es wird Kapazitäten gegen Erde geben aber die sind laut Netzteilhersteller klein. Bis zu welchen Strömen kann man das Low Side machen? Wenn das wirklich so gar nicht geht muss ich den ganzen Analogteil + ADC auf Ausgangspotential haben, was das ganze eben sehr unangenehm macht.
David schrieb: > Gut ich denke ich verstehe. Das Netzteil zur Erzeugung der Versorgung > des Verstärkers ist isoliert. Das ist Grundvoraussetzung für Strommessung in der Minusseite. > Bis zu welchen Strömen kann man das Low Side machen? Es gibt dafür keine Grenze, von mir aus kA oder MA. Es muß lediglich klar sein, dass dann Minus nicht gleich Minus oder Masse nicht geich Masse ist, es darf keinerlei Strom vor den LowSide-Shunt entnommen werden.
David schrieb: > Kann mir vielleicht nochmal jemand wirklich gut erklären was das Problem > bei Low-Side Shunts ist wenn man kleine Ströme messen möchte? Bei Verwendung eines Low-Side Shunts ist die Masse deiner Schaltung nicht mehr identisch mit der Masse deiner Versorgung oder eventuell angeschlossener anderer Geräte (sofern die nicht potentialfrei arbeiten), weil es dazwischen einen Spannungsabfall gibt. Was bezeichnest du eigentlich als "kleine Ströme"? Für den einen sind das 100nA, für den Energietechniker mögen es 50A sein.
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