Spannungs und Strom Messung - Problem

[kowolfgang]

Hallo Leute,

nach langem mitlesen hab ich mal wieder ein Problem bei dem ich einfach nicht weiter komm, und zwar.

Ich hab mir das Regelbare Conrad Netzteil in verbesserter Version nachgebaut (macht jetzt 35V und 5A statt 30v und 3A) jetzt will ich die Ausgangspannung und den Strom mit einem Mega64 messen und auf einem LCd Display anzeigen, zur strommessung hab ich einfach den Shunt von der Strombegrenzung mitverwendet (0,12 Ohm) und zur Spannungsmessung hab ich einen 1:10 Spannungsteiler am Ausgang hängen.

Nur jetzt stellt sich die Frage wie man das am dümmsten einliest. Die Spannung passt ja aber die Spannung vom Shunt wollt ich mit einem Opamp verstärken, mein problem dabei is jetzt das sich der Spannungsteiler für die Ausgangsspannung und der Shunt auf 2 verschiedene massepotentiale beziehen (einmal vor und einmal nach dem Shunt) wenn ich das jetzt so anklemme überbrücke ich den Shunt doch mit der Masse vom Spannungsteiler, hat da jemand ne Schlaue idee wie man das ändern kann?

hier nochmal die Original Doku von Conrad: http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/100000-124999/116661-as-02-de-Universal_Netzgeraet_30V_3A.pdf

und hier noch mal ein grobes Bild vom Problem:
http://img262.imageshack.us/img262/3706/messungcn5.png
Danke für eure Hilfe

Wolfgang

[magnetix48]

Hallo kowolfgang,

für die Messung der Shuntspannung solltest du einen Verstärker dazwischen schalten.
Die beziehst dich auf die gleiche Masse wie bei der Spannungsmessung. Mit einem invertierenden Verstärker kannst du die Spannung vor dem Shunt auf +5 V bei 5 A für den ADC aufbereiten. Falls du nur eine positive Betriebsspannung hast, brauchst du dazu allerdings einen Verstärker, der sowohl bei 0 V am Eingang schon arbeitet als auch 0 V am Ausgang abliefern kann, also einen sogenannten Rail to Rail Verstärker. Einfacher wäre es natürlich, wenn du auch eine nagative Betriebsspannung hast.

Gruß
Detlef

[kowolfgang]

hallo Datlef,

ich hab momentan keine negativer versorgungsspannung auf dem Board aber ich hätte so noch -12V zur verfügung da kann man noch was abzweigen ;)

[magnetix48]

Hallo,

wenn du eine negative 12 V Betriebsspannung hast, kannst du fast jeden Verstärker benutzen, es sei denn, seine maximal zulässige Betriebsspannung verbietet es.
Nach oben hast du allerdings am Ausgang das gleiche Problem. Wenn du nur +5 V hast, brauchst du wieder einen Rail to Rail Verstärker oder du begrenzt das Ausgangssignal auf z.B. +2,5 V.

Gruß
Detlef

[ogni42]

Und wie üblich: Datenblatt lesen und Bschaltung von AVcc richtig machen.

[kowolfgang]

Hallo,

also ich hab zur verfügung +5V +12V und -12V, das lässt sich alles noch handlen nur wie sieht das mit dem GND jetzt aus?? wie muss das aussehen? wie muss ich die OPs im einzelnen Beschalten?

[magnetix48]

Hallo Wolfgang,

hab dir mal die Schaltung aufgezeichnet:




R6___
+---|___|---+
R4___ | |
+---|___|---------+--|\ |
| |-\ |
| | >-----+--- zum
| R5___ |+/ ADC
| +-|___|---|/
| |
| |
| |
| |
| R1___ |
--+---|___|--+--------- Gnd



Der Verstärker wird mit +/-12 V versorgt.

Es kann nur ein Punkt Gnd in der Schaltung sein und das ist der Punkt rechts von R1.

Die Verstärkung wird mit dem Verhältnis R6 / R4 eingestellt. R4 kannst du mit 10 kOhm annehmen.

Die Verstärkung berechnest du so, dass aus dem Spannungsabfall an R1 bei 3 A am Ausgang des Verstäkers 5 V werden, wobei du etwas unter 5 V bleiben solltest, damit du die 3 A auch sicher anzeigen kannst (Toleranzen in der Schaltung und der Referenzspannung des ADC).

Gruß
Detlef

[kowolfgang]

Hallo Detlef,

danke, ich kann mir ja eigentlich auch ausrechnen was bei der Spannungsmessung raus kommt, muss mir halt den ADC-wert vom Shunt weg rechnen. Werde das mal so aufbauen mal schaun obs was wird. Muss eh erst noch den controller rein löten #-o #-o das wird heikel, aber das wird schon gehn.

nochmal vielen Dank

P.S. weiß jemand vielleicht noch nen passenden OP????


EDIT: kann es sein das du mit den 10K den R5 meinst nicht den R4?

[Gock]

Hi Leute!
Also Deine Schaltung ist etwas abenteuerlich, Magnetix48. Und außerdem: Wo ist denn überhaupt der Shunt?
Um eine ShuntSpannung zu messen braucht man unbedingt einen Differenzbilder (zb Subtrahierer). Dieser subtrahiert die höhere Spannung von der niedrigeren. Das ist deshalb notwendig, weil Dein Shunt ja nicht auf Masse liegt, sondern am Pluspol Deines Netzteils. Einen einfachen Subtrahierer findest Du in jedem Elektronikbuch oder im Netz.
Allerdings würde ich davon abraten, wenn man halbwegs genaue Ergebnisse erhalten möchte, schließlich messen wir hier im SubVoltbereich.
Die beste Möglichkeit dazu ist die Verwendung eines Instrumentationsverstärkers. Das ist eine Schaltung aus 3 OPs, die Du ebenfalls überall findest. Durch seinen hohen Eingangswiderstand kann man damit auch im Millivoltbereich messen, was mit dem normalen Subtrahierer problematisch wird.
Ich hab das auch schon versucht und kann nur raten: bau' einen Instrumentationsverstärker (auch Instrumentenverstärker genannt) mit einem LM324 nach. Der hat 3 OPs drin, nur eine Versorgung, ist single-supplyfähig und nahezu Rail-to-Rail-fähig. Die nötigen 7 Widerstände würde ich spendieren.
Viel Spaß

[kowolfgang]

Hallo Gock,

also der Shunt liegt mit sicherheit in der Masseleitung (hab ja das Layout geroutet), ich habe an der Schaltung von Detlef eigentlich nichts auszusetzen (na gut ich hab auch keine sonderlich große erfahrung mit OPs) werde mir das mal Testweise zusammenbauen.

Und dann mal schaun, ob ich das Dirket auf den ADC vom Controller fahr oder auf nen SPI ADC Wandler mit 12bit, damit noch n bisschen mehr an Auflösung raus kommt (momentan komm ich auf ungefähr 12mA und 40mV Auflösung, mir würde es reichen, mal schaun wie weit mich mein Ergeiz treibt) O:)

[Gock]

Der Shunt eines Neztteils sollte direkt vor dessen "Pluspol" liegen, also vor dem Verbraucher. Wenn er zwischen Verbraucher und Masse liegt, dann "zieht er die Masse hoch", weil er selbst zum Verbraucher wird. Das bedeutet, dass Dein Spannungsregler zwar richtig regelt, aber am Verbraucher die Sollspannung minus der Shuntspannung anliegt. Je nach Shunt und Stromstärke entsteht somit der Fehler:
deltaU=R(Shunt)*I(Shunt)
Neben diesem Fehler kann das zu Schwingungen der Ausgangsspannung führen!
Es wird zwar funkltionieren, aber eben nicht genau und nicht immer!
Gruß