Zur Strippenstrolch-Homepage

Forum Strippenstrolch

Forums-Ausgangsseite

log in | registrieren

zurück zum Board
Thread-Ansicht  Reihenfolge
Posti(R)

04.11.2006, 08:33
 

Strommessung via Shunt, Schutzbeschaltung

Hi

Ich suche eine Schutzbeschaltung, die verhindert, daß bei Strommessungen via Shunt Spannungen > 5V zum µC gelangen können.
Die negative Seite des Shunt soll auf GND liegen, die Positive am AD-Eingang des µC.
Nun dachte ich an eine Z-Diode zwischen beiden Polen, damit überzählige Spannung durch Diese abgeleitet wird.
Als Strom sollen 5A durch einen 1 Ohm-Widerstand gemessen werden, macht ein Maximum von 5V, genau richtig für den µC.
Nur, wenn doch mal mehr kommt?
Ein Motor wird im Einschaltmoment etwas mehr Strom nehmen, als im Betrieb.
- Wie lange überlebt eine Z-Diode sowas?
- Ist die Z-Diode da schnell genug, wie ersehe ich Unterschiede?
- Ist eine Durchbruchspannung von 5V zu hoch? (kA, wie nen PIC auf > Vdd am AD reagiert)
- Ist es möglich, den Durchbruch der Z-Diode zu erfassen, um ggf. die Messleitung vom PIC zu Trennen? (mit elektronischem Relais, FET oder sonst was) - z.B. bei Kurzschluß im Motorkreis?

Danke schon mal für\'s Lesen ;)
... ne Antwort wäre aber auch nett.

MfG
Posti

Wäre ein Schwellwertschalter, der bei 5V (oder knapp drunter) einen Transistor sperrt schnell genug oder wäre der µC dann trotzdem im Elektronik-Himmel?

kalledom(R)

04.11.2006, 10:29

@ Posti

Strommessung via Shunt, Schutzbeschaltung

Hallo,
für so hohe Ströme wird es wohl kaum eine Zener-Diode geben, die alles über 5V \'abfangen\' kann.
Der Spannungsabfall und die dabei entstehende Verlustleistung des 1-Ohm-Shunt von 5V * 5A = 25W (beim Anlauf noch mehr) ist viel zu hoch.
Bei solchen Strömen wird ein Shunt von z.B. 0,1 Ohm eingesetzt. Der geringe Spannungsabfall wird über einen speziell für solche Fälle (ab 0V am Eingang) geeigneten OpAmp verstärkt. Durch entsprechende Beschaltung mit Kondensatoren können Störspitzen abgefangen werden. Wenn ein Rail-To-Rail-OpAmp nur mit 5V versorgt wird, kann die Ausgangsspannung nicht höher als 5V sein und direkt einem µC zugeführt werden.

Posti(R)

04.11.2006, 16:13

@ kalledom

Strommessung via Shunt, Schutzbeschaltung

Hi

Besten Dank, klingt doch schon sehr gut.
Die 25W lagen mir auch schon schwer im Magen, die müssen ja auch irgendwo her kommen ;)
Wenn ich dann den wesendlich kleineren Shunt nehme bekomme ich ja bei Weitem nicht mehr die Spannung raus.
Kann man den OpAmp so beschalten, daß bei einer gewissen Spannung trotzdem am Ausgang 5V anstehen?
Mir geht es dabei um die Auflösung des AD im µC.
Bei 10 Bit sind es auch \'nur\' 1024 Schritte, also Sprünge von ca. 0,005V.
Wenn da dann nur 2V vom OpAmp kämen, müsste ich den Bereich von 0 bis 2 auswerten, was nur 400 Sprünge wären.
Wenn eine solche Beschaltung möglich ist, und der OpAmp mir aus 0-2V 0-5V erzeugt, hätte ich die ganze Bitbreite und bei >2V kämen trotzdem \'nur\' 5V hinten raus.

Laß mich raten, sowas hast Du auf Deiner HP erklärt?
(Kann halt nur mit den Dreiecken nicht viel anfangen, noch NIE mit geschafft)

Dann noch ne Frage:
Ich gehe jetzt davon aus, daß der OpAmp mir 0-5V liefert.
Könnte ich an diesem Ausgang eine Z-Diode (4,7V) in Sperr-Richtung an einen Digital-In anschließen, daß ich beim Überschreiten der 4,7V-Grenze am µC-Pin ein Hi-Signal bekomme?
Dachte an einen Pull-Dn und die Z-Diode gibt das High-Signal durch.
Oder, pro SI-Diode fallen 0,7V ab, 7 Dioden in Reihe (Durchlaß-Richtung) von dem OpAmp-Ausgang zum Digital-In (wären dann 4,9V).
Wenn das ginge könnte der µC auf ein Überschreiten der Messgröße reagieren, Diese zumindest feststellen ... wenn bei den Dioden dann nicht nur 0,1V zum µC kommen ... vll sollte ich einfach 7 Dioden opfern und nen Multimeter dran halten.

Sorry, hab die Nacht nicht gepennt, das Summen meines PC\'s lullt mich gerade richtig ein :-|

MfG
Posti

kalledom(R)

04.11.2006, 23:26

@ Posti

Strommessung via Shunt, Schutzbeschaltung

Wenn Du einen Shunt mit 0,01 Ohm nimmst, fallen bei 5A = 0,05V ab. Am Ausgang des OpAmp kommen bei einem Verstärkungsfaktor von 100 * 0,05V = 5V raus.
Wenn der OpAmp asymmetrisch mit 5V versorgt wird, können nicht mehr als 5V am Ausgang raus kommen, selbst wenn 100A über den Shunt fließen. Es muß allerdings ein Rail-To-Rail sein, der am Ausgang fast GND und fast Plus-Versorgung raus gibt. Ein 741 kann z.B. nur ca. 1V bis Plus-Versorgung minus 1V am Ausgang raus geben.
OpAmps siehe: http://www.domnick-elektronik.de/elekovg.htm

Zenerdioden oder Dioden können nichts \'durchschalten\' oder vergleichen.
Wie willst Du also mit Dioden erreichen, daß bei überschreiten eines analogen Signals von 4,7V was \'durchschaltet\', noch dazu zu einem TTL-Eingang ?
Derartige Soll- / Ist-Vergleiche werden mit Komparatoren oder OpAmps realisiert. Außerdem wird der analoge Wert per AD-Wandler in einen binären Wert gewandelt und kann sehr einfach mit einem Soll-Wert im µC verglichen werden.

Posti(R)

05.11.2006, 16:02

@ kalledom

Strommessung via Shunt, Schutzbeschaltung

Hi Kalledom

Auf Deiner Seite fiel mir für meine Zwecke der Differenz-Verstärker ins Auge.
Der Minus-Eingang(2) an GND, am Plus-Eingang(3) meine Spannung vom Shunt.
Also der Shunt läge bei Deinem Subtrahierer zwischen E1 und E2, wobei E2 noch auf GND liegen würde.
Dann hätte ich am Ausgang(6) die Eingagsdifferenz (=Shunt-Spannung) x Faktor, maximal aber +Ub.

Stimmt doch, oder?

Danke Dir
Posti

*Edit*
Den digital-In wollte ich benutzen, da aus dem OpAmp Spannungen von 0-5V raus kommen, der µC aber ja nicht weiß, ob die Eingangsgröße > 5V war.
******

kalledom(R)

05.11.2006, 16:51

@ Posti

Strommessung via Shunt, Schutzbeschaltung

Lies folgenden (Fremd-) Thread und was sonst noch da dran hängt.
Der TLC272 ist recht gut geeignet.
Was das Überschreiten der 5V betrifft, ist es einfacher, den Verstärkungsfaktor so einzustellen, daß z.B. erst bei 5,1A die 5V erreicht werden.
Dann ist alles über ca. 4,9V ==> AD-Wert 250 (bei 8 Bit) über 5,0A; damit ist kein extra Eingang nötig.
Du brauchst ohnehin auch noch einen unteren Offset-Bereich von ca. 0,1V ==> ADW 5...10, da die Spannung, besonders ohne stabile Referenz, mit der Temperatur und aus vielen anderen Gründen rauf und runter läuft.
Ein ADW 0 ist nämlich noch lange nicht 0,0A bzw. 0V am Ausgang des OpAmp.
Auch hier ist ein Offset-Bereich nötigt, so daß insgesamt nur ein Fenster von ca. ADW 5...10...250 genutzt werden kann. Alles unter ADW 5 ist 0,0A und alles über ADW 250 ist über 5,0A.
Wenn korrekt gemessen werden soll, muß in Intervallen der Strom abgeschaltet und dann der aktuelle Wert am Ausgang des OpAmp ermittelt werden; das ist dann der Offset-Wert, der anschließend bei jeder Messung dazu addiert wird.

Posti(R)

05.11.2006, 18:25
(editiert von Posti, 05.11.2006, 18:31)

@ kalledom

Strommessung via Shunt, Schutzbeschaltung

Hi

Der Link will gerade nicht, schau ich dann die Tage rein!
Die OpAmp\'s gibt\'s doch auch mehrfach im IC.
Könnte man diese Anpassung, also den Offset, bei einer Umschaltung auslesen?
Slette mir das so vor, daß man den ungenutzten OpAmp an einem zweiten ADW einliest und diesen Offset nach der Umschaltung nutzt.
So müsste die Schaltung bevor sie betriebsbereit ist \'nur\' *g* die OpAmp\'s bei eingehenden 0V ausmessen, die Werte in Variablen packen und dann die Messung frei geben.
Umschalten zwischen den OpAmp\'s könnte man mittels Schieberegister oder Ähnlichem.
Dann hätte man auch die sonst ungenutzten OpAmp\'s sinnvoll untergebracht und die Schaltung würde sich bei jeder Umschaltung selbst neu einjustieren.
KA, ob durch Fremdwärme die OpAmp\'s ihren Offset großartig ändern, wäre hier aber dann egal.
Das mit dem nutzbarem Fenster des ADW klingt auch sehr interessant, werde den Einwand auf jeden Fall mit einfließen lassen.

Du hattest noch einen bestimmten Typ der OpAmp\'s erwähnt, der eben auf fast 0V, bzw fast 5V heran reicht, hast Du dort ne *C* oder *R* Teile-Nummer für mich oder einen Hinweis, auf was ich in der Bezeichnung achten muß?
(Wird ja wohl hoffendlich nicht nur im Datenblatt ersichtlich sein)

Besten Dank nochmal, wer hätte gedacht, daß eine einfache Strom-Messung so einen Umfang annehmen kann, bin begeistert :-D.

MfG
Posti

*EDIT*
Bekomme seit heute immer (PHP)Fehlermeldungen beim Posten

Warning: Unknown modifier \'/\' in /home/www/htdocs/strippenstrolch.de/forum/posting.php on line 368
****

kalledom(R)

06.11.2006, 00:01

@ Posti

Strommessung via Shunt, Schutzbeschaltung

Ich habe Dir beschrieben, wie es gemacht wird, wo es drauf an kommt, etc.
Was bei Dir an Vorstellungen darüber hinaus geht, wie z.B. MehrfachOpAmp, Schieberegister, etc., darfst Du selber ausprobieren; ich möchte da auch nicht Stellung zu nehmen.
Die Bestellnummern des OpAmp wirst Du in den entsprechenden Katalogen finden.

Posti(R)

06.11.2006, 19:32

@ kalledom

Strommessung via Shunt, Schutzbeschaltung

Oki,

melde mich, wenn\'s Probleme gibt, die Hütte in Flammen steht oder der OpAmp auf der Platine zerläuft.

MfG
Posti

zurück zum Board
Thread-Ansicht  Reihenfolge
6120 Postings in 815 Threads, 5 registrierte User, 16 User online (0 reg., 16 Gäste)
Forum Strippenstrolch | Kontakt
RSS Feed
powered by my little forum