High-Side Strommessung diskreter Aufbau

[Besserwessi]

Wenn die 2 mV positiv sind, könnte man den Fehler rechnereisch beheben. Daduch wäre einefach nur der Nullpunkt etwas verschoben.

Die Ofsetspannung kann aber genausogut auch negativ sein. Dann wäre bis unter 2 mV am Schunt der OP immer in der Sättigung und man kann erst größere Stöme messen. Für einen Motor wär das aber wohl noch OK.
Sonst ggf. absichtlich einen kleinen positiven offset dazuaddieren - beim Differenzverstärker geht das relativ leicht.

Der Offset ist oft auch kleiner, die 2 mV beim LM258 sind die obere Granze. D.h. bei etwa 90...99% der OPs liegt der tatsächliche Ofset zwischen -2 mV und + 2 mV.


Wenn der Shunt eher klein ist, sollte man je nach Layout schon einen Differenzverstärker aufbauen, denn Masse ist dann nicht gleich Masse. Der Aufwand ist ja nicht groß (2 extra Widerstände) und die Anforderungen nicht so groß: als Gleichttaktsignal hat man nur die kleine Spannung, die man ohne Differenzverstärker ganz vernachlässigt.


Edit:
Ein passender OP, mit Offsetabgleich und Single-Supply wäre z.B.: ICL7612 oder ähnliches.

[PICture]

Es gibt fast immer gleiche Möglichkeiten ein Problem hardware- bzw. softwaremässig zu lösen.

Man könnte den Offset natürlich kompensieren. Weil er sich aber mit Umgebungstemperstur ändert, ist für hoche Messgenauigkeit Temperaturmessung/Kompensation nötig.

Bei unsymetrischer Versorgung eines OpAmps, könnte man durch einen Poti und Widerstand die VCC auf "-" bzw. "+" Eingang des OpAmps geben und den Offset auf Null bei bestimmter Temperatur bringen.

Ich kenne bisher keine Beweise dafür, dass ein Differenzverstärker bei "low side" besser wäre, aber wenn jemand komplizierter mag ...

MfG

[MichaF]

Natürlich gibt es bessere OPs als den LM324 bzw. seine 1- und 2-kanaligen Kollegen. Aber ging es hier nicht auch ursprünglich darum, ein 2,95€ Bauteil durch eine günstigere diskrete Schaltung zu ersetzten?

Das man sich die (maximal!) 2mV weniger Offset, die man sich durch einen besseren OP erkauft, an anderer Stelle ganz schnell wieder versaut, möchte ich auch nicht ganz unerwähnt lassen. Da wäre z.B.

- Layout
- Unsaubere Versorgungsspannung
- Toleranz der ADC Referenz

und das ist mit Sicherheit nicht alles.

Ich bin der Meinung, das exakte Messungen richtig Geld, und vor allem viel Erfahrung erfordern. Ob das bei diesem konkreten Anwendungsfall wirklich von nöten ist, weiß nur µautonom. Ich vermute aber, das es in diesem Fall auf die 3€ für einen integrierten Sensor nicht angekommen wäre

Will sagen: Probiere es mit dem was du zur Verfügung hast. Oft überschätzt man auch die Anforderungen an die Genauigkeit einer Messung. Wobei Genauigkeit nicht mit Auflösung gleichzusetzen ist.

Grüße und guten Nacht

[µautonom]

Hi Leute,
ich werde heute Abend mal beide Varianten probieren, ein Oszi ist vorhanden dann kann ich ein paar Bilder aufnehmen.

Im Grunde muss das nicht allzu genau sein (ich wollte das ja günstig lösen^^), ich will nur dafür sorgen das der max. zulässige Strom der Motoren nicht überschritten wird, die H-Brücke schafft 1A und die würde nicht rechtzeitig abschalten.

Ein Komparator wär auch ne Möglichkeit aber es ist schöner wenn man noch den aktuellen Strom auf dem LCD anzeigen lassen kann.

Bis später.

EDIT:

Na super da fährt man stundenlang nach Conrad und die haben die Widerstände nicht, man hätte ja anrufen können.... wird wohl erst nächste Woche was.

Vielleicht kann ichs mit nem Stück Draht testen..

Grüße,

µautonom

[µautonom]

Hi ,
ich hab heute mal eine Testmessung gemacht hatte leider nur 3 x10Ohm Widerstände (einer davon 5W 5% die anderen beiden ca 1% Toleranz) parallelgeschaltet was ca. 3,33Ohm ergibt.

Hier mal die Aufnahme mit dem Oszi:

http://img833.imageshack.us/i/shunt50.gif/

Werd ich Probleme kriegen wenn ich das mit nem Op verstärke und dann per ADC messe?
Ich habe ja ne Rampe und müsste ja dann immer zum Zeitpunkt an dem die Amplitude maximal ist messen.

Wenn ich dann ein 0.05Ohm shunt einsetze wird das ganze noch "kleiner" ich vermute das ich dann keine vernünftigen Werte mehr messe wenn es dann so stark "rauscht"

Was meint ihr?

Sobald ich die kleineren shunts bekomme werd ich nochmal ne Testmessung mit dem Oszi aufnehmen.

EDIT:
Vielleicht ein RC-GLied parallel? Sodass sich der Kondensator auf die max. Amplitude auflädt. Müsste nur dann irgendwie die ADC Messung starten wenn die "High" Phase des PWM Signals kommt, also das SIgnal durchschleifen auf ein Interuppt.

Mfg

[MichaF]

Wie war denn der Tastkopf angeschlossen? Für soche Messungen sollte man immer geschirmte Leitungen verwenden und einen Massepunkt möglichst nahe am eigentlichen Messpunkt anzapfen. Sonst holt man sich aus der Umgebung und durch unterschiedliche Massepotentiale alles mögliche aufs Oszi.

Immer die Amplitude zu messen dürfte eher wenig bringen, die ist ja idealerweise immer gleich hoch (hier durch die Motorinduktivität wahrscheinlich eher rampenförmig). Du brauchst aber das Integral über die Zeit um auf die Stromaufnahme schließen zu können.

36kHz ist schon recht sportlich für den ADC wenn du da noch vernünftig integrieren willst... Ich würde vor dem ADC einen Tiefpass einbauen. Bei 36kHz lässt sich da mit einem TP erster Ordnung schon viel erreichen. Die dadurch größere Zeitkonstante sollte bei einer Strommessung zu verschmerzen sein.

[µautonom]

Hi MichaF,

das ist ein Tastkopf von Texktronix leider schon etwas älter hat eine Abgleichschraube dran gucken was man den noch kalibrieren kann. Bin mir auch nicht sicher ob der Tastkopf intern ein RC-Glied hat.

War mit geschirmten Leitungen die Leitung des Tastkops gemeint?
Falls du den Aufbau meinst, da hab ich normale Drähte benutzt -> Steckbrett

Für soche Messungen sollte man immer geschirmte Leitungen verwenden und einen Massepunkt möglichst nahe am eigentlichen Messpunkt anzapfen. Sonst holt man sich aus der Umgebung und durch unterschiedliche Massepotentiale alles mögliche aufs Oszi.

Habe direkt parallel zum Shunt gemessen also praktisch an den Beinchen vom Widerstand, wäre vielleicht besser wenn ich die Masse vom Ozi statt an das Beinchen direkt an das Massepotential von den Akkus gehe?

Achja das ganze hab ich auf einer Steckbrett aufgebaut, leider auch viele lange Drähte dabei.

Die 36kHz hatte ich zufällig programmiert gehabt ansonsten werden die Motoren nur bis max. 20kHz betrieben. [/quote]

[MichaF]

Habe direkt parallel zum Shunt gemessen also praktisch an den Beinchen vom Widerstand, wäre vielleicht besser wenn ich die Masse vom Ozi statt an das Beinchen direkt an das Massepotential von den Akkus gehe?

Nein, so wie du es gemacht hast ist es ideal - beide Potentiale direkt am Messobjekt abgenommen Ich hatte die Messleitungen gemeint die geschirmt sein sollten. Wie viel Dreck man sich durch ein Steckbrett einfangen kann weiß ich nicht, hab noch nie mit solchen Dingern gearbeitet, sie aber oft vermisst

Die 36kHz hatte ich zufällig programmiert gehabt ansonsten werden die Motoren nur bis max. 20kHz betrieben.

Macht die Sache nur unwesentlich besser. Du müsstes mit Frequenzen in der Größenordnung von >100kHz samplen um das per Software halbwegs passabel integrieren zu können. Ein Tiefpass ist deutlich einfacher.

[Besserwessi]

Bei dem relativ großen shunt hier, würde es ja noch gehen die Spitzen zu messen. Der Mittelwert hinter einem RC glied ist aber besser geeigent um die Belastung für den Motor zu messen.

Mit dem geplanten kleinen Shunt und hoher Verstärkung hätte man dann vermutlich auch schon ein Problem mit dem Rauschen, wenn man die Spitzen messen wollte. Außerdem müßte man dann auch einen schnellen Verstärker haben.

[wawa]

Hi µautonom,

habe deine Schaltung nicht aus dem Kopf bekommen und nachgeschaut wie wir das in der Vergangenheit geloest haben.
Bau dir einen richtigen Diff_OP. Im positiven Zweig 1k und 100k gegen Masse und und zum negativen Eingang 1k und im negativen Rueckkoppelzweig einen 100k Widerstand den du an der einen Seite an Vout haengst. Dann hast du eine Verstaerkung von 100. Der Transistor treibt dann einen Strom durch den 5k. Bitte auf die Polaritaet achten damit der Trs richtig angesteuert wird. Den OP musst du aber mit einer deutlich hoeheren Spannung betreiben. Hast du die? Wenn nicht - erzeuge sie mit einem MAX232.

gruss wawa