Strommessen mit ATMEGA32

[Jon]

Hallo,
ich möchte bei meinem Bot den Strom messen.
Ich habe auf dieser Seite
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=7298&highlight=strommessen
schon eine Skizze gefunden.

Jetzt müsste ich nurnoch wissen, wie ich die Widerstände dimensioniere.
Ich habe eine Spannung von 5Volt und einen Strom zwischen 100mA und max. 3.3A.

Hat jemand eventuell auch noch ein Beispielprogramm für Bascom?

Freue mich auf jede Antwort.

jon

[Bernhard667]

Hallo,

lege für Dich zuerst einmal fest, wieviel Spannungsabfall Du dir gestatten willst. Dieser fehlt dann an den Motoren. Sagen wir mal 100mV.
Bei 10Bit auf 2.56V Vollausschlag kriegst Du somit maximal ADC Werte von 40. Wenn das reicht, ok.


Dann R=U/I = 0,1V/3.3A

Bernhard

[Jon]

lege für Dich zuerst einmal fest, wieviel Spannungsabfall Du dir gestatten willst. Sagen wir mal 100mV.
Sollte so wenig wie möglich sein. Maximum ist aber 300mV.


Bei 10Bit auf 2.56V Vollausschlag kriegst Du somit maximal ADC Werte von 40. Wenn das reicht, ok.
Also ein maximaler Wert von 40 ist schon etwas klein.
Die 40 beziehen sich auf einen Spannungsabfall von 100mV und eonem Strom von 3,3A oder?
was für einen maximalen Wert hätte ich bei einem spannungsabfall von 300mV? Wie berechne ich den ADC-Wert, der herauskommt.
(AREF ist bei mir 2.56V)


Dann R=U/I = 0,1V/3.3A
Sind das dann Ohm?
Wenn ich sage:R=U/I=0,3V/3,3A
kommt 0,09091 raus.
Gibt es überhaupt so kleine Widerstände?

jon

[magnetix48]

Hallo,

ohne einen Differenzverstärker zum Aufbereiten der Messspannung wirst du bei der Strommessung nicht glücklich. Du hast neben dem Spannungsabfall am Mess-Shunt nämlich auch noch mit Spannungsabfällen auf der Masseleitung zu tun. Die können leicht in eine Größenordnung kommen, dass du keinen vernünftigen Messwert bekommst.
Also mit einem Differenzverstärker die Shuntspannung messen und gleichzeitig auf 2,5 V für 3,3 A verstärken.
Schaltungen für Differenzverstärker findest du hier.

https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Operationsverst%C3%A4rker

Gruß
Detlef

[Jon]

So ganz habe ich das mit dem Differenzverstärker noch nicht verstanden.

Wo muss ich U1 anschließen und wo U2?
Ua kommt dann wahrscheinlich an den µC.
Wie berechne ich die Widerstände R1 und R2?

Soll ich die Schaltung aus Bild 3 oder Bild 4 nehmen?
Da verstehe ich nicht ganz, wann ich was nehmen soll.

Was für einen OP würdest du empfehlen?

jon

[magnetix48]

Hallo Jon,

die Schaltung aus Bild 3 kommt in Frage.
U1 legst du an die positive und U2 an die nagative Seite des Shunt.

Mit den Widerständen R1 und R2 legst du die benötigte Verstärkung fest.
Wenn du z.B. 0,1 V bei 3,3 A am Shunt hast und möchtest das auf 2,5 V abbilden, so brauchst du eine Verstärkung von 2,5 / 0,1 = 25

R2 = 25 x R1

Gruß
Detlef

[magnetix48]

Hab den OP vergessen. Für Messzwecke solltest du einen guten OP nehmen, z.B. den AD820.

[Jon]

Japs. Habe jetzt nicht wirklich Zeit, das konzentriert zu lesen. Es sieht aber gut aus.

Werde mir das nochmal später anschauen.

Danke!

jon

[Jon]

Stimmt dann die Skizze unten so?
Ich hoffe, dass die Werte so stimmen.
Was ich mich aber immer noch frage, ist, wo ich einen 0,03Ohm Widerstand herbekomme.
Hab ich in Paint "gemalt" sieht also nicht so wie ein echter Schaltplan aus ;)

Der AD820 ist aber ziemlich teuer. Bei Reichelt 3,50€ :(
Gibt es da keinen billigeren?

jon

[magnetix48]

Hallo Jon,

im Prinzip stimmt deine Schaltung, aber die Widerstände sind viel zu niederohmig. Nimm 1 kOhm für R1 und 24 kOhm + 1 kOhm für R2. Wichtig ist, dass die beiden R1-Widerstände und die R2-Widerstände möglichst jeweils genau den gleichen Wert haben.
Metallschichtwiderstände haben 1% Toleranz, du solltest durch Aussuchen aber auf besser 0,1% kommen.
Zwei der Messwiderstände und der Shunt liegen auf Masse. Räumlich solltest du sie so anordnen, dass U2 am Minusende des Shunt liegt und der andere Widerstand nach Masse dicht am µC.

Ich habe bei Ebay vor kurzem schöne kleine Shuntwiderstände gefunden, waren von Isabellenhütte. Dort solltest du mal schaun.

Zum OP: wenn du eine kleine Spannung verstärken willst, spielen die Driftwerte des Op eine große Rolle, deshalb habe ich die den Verstärker empfohlen.

Gruß
Detlef

[magnetix48]

Hallo Jon,

ein etwas preiswerterer OP ist der LMC6062, der kostet bei Reichelt "nur" 1,95 Euro, hat aber zwei Verstärker auf dem Chip. Ich habe ihn zwar noch nicht benutzt, habe ihn auch erst vor kurzem entdeckt, aber von den techn. Daten sieht er gut aus.

Gruß
Detlef

Nachtrag:
Ebay Artikelnummer: 150062651493 Shunt 0,025 Ohm

[Jon]

Dann werde ich mal den LMC6062 kaufen.

Mit den Shunt ist es etwas komplizierter. Ich darf nichts bei Ibay kaufen. Wo es bei mir möglich ist, ist Conrad :( und Reichelt. Da werde ich nochmal die Kataloge durchsuchen, ob ich irgendwo Shunts finde.

Ob ich den einen Widerstand so dicht an den µC kriege weiß ich nicht. Es ist bei mir auf der Platine etwas eng geworden.
Achso: Ich vewende zwei µC. Der eine ist nur zum Messen da von Themperatur, Spannung und dann Strom und einer für die Steuerung.
Bei welchem soll dann der Widerstand so dicht wie möglich dran sein?

jon

[Jon]

Wie wäre es als shunt mit diesem Teil:
TL 431 ACLP
von Reichelt.
Ich blicke zwas beim Datenblatt nicht ganz durch, sieht aber ganz gut aus.

jon

[magnetix48]

Hallo Jon,

das ist eine einstellbare Zehnerdiode, also nichts, was du verwenden kannst.

Gruß
Detlef

[Jon]

Aha...
dann war das wohl nichts. Ich werde mal weitersuchen.

jon

[magnetix48]

Hallo Jon

Conrad:
Artikel-Nr.: 416754 - 62 0,027 Ohm, 1,07 Euro
Artikel-Nr.: 416762 - 62 0,033 Ohm, 1,07 Euro

Reichelt:
0,1 Ohm 2 W 0,27 Euro (3 Stück parallel)

Gruß
Detlef

[Jon]

Dann werde ich den 0,027Ohm Widerstand von Conrad nehmen. Ist zwar teurer als der von Reichelt, erzeugt aber nicht so einen hohen Spannungsabfall. und auf dreimal den selben habe ich keine lust ;)


Ob ich den einen Widerstand so dicht an den µC kriege weiß ich nicht. Es ist bei mir auf der Platine etwas eng geworden.
Achso: Ich vewende zwei µC. Der eine ist nur zum Messen da von Themperatur, Spannung und dann Strom und einer für die Steuerung.
Bei welchem soll dann der Widerstand so dicht wie möglich dran sein?
Die Frage bleibt aber immernoch offen.

Aber trotzdem schonmal vielen Dank für deine Hilfe!!

jon

[Jon]

Hab gerade noch eine Widerstand gefunden, der noch billiger ist :)
Bestellnr.:416703 (bei Conrad)
Kostet 0,93€ und hat nur 0,01Ohm.

Ich hoffe, dass das nicht zu niedrig ist. Sonst gibt es aus der Reihe noch andere.

jon

[magnetix48]

diese einfachen Drahtwiderstände haben allerdings gegenüber den richtien Shunts einen Nachteil: dadurch, dass sie aus Draht gewickelt sind, haben sie eine nicht zu vernachlässigende Induktivität.
Wenn du jetzt Ströme hast, die sich sprungartig (z.B. PWM) ändern, hast du dadurch Spannungsspitzen auf deiner Messspannung. Das kannst du zumindest teilweise durch Parallelschaltung von Filterkondensatoren zu den beiden R2 Widerständen ausgleichen.

Gruß
Detlef

[magnetix48]

Der Widerstand kommt aus der gleichen Reihe, wie die die ich dir angegeben habe und die kosten bei mir 1,07 Euro. Hast du etwa Nettopreise ohne MWSt gesehen?

Der Punkt U2 soll natürlich so dicht wie möglich an den µC der die Messung macht.

Gruß
Detlef

[Jon]

diese einfachen Drahtwiderstände haben allerdings gegenüber den richtien Shunts einen Nachteil: dadurch, dass sie aus Draht gewickelt sind, haben sie eine nicht zu vernachlässigende Induktivität.
Steht drunter:
Nicht gewickelt, induktionsfrei.


Der Widerstand kommt aus der gleichen Reihe, wie die die ich dir angegeben habe und die kosten bei mir 1,07 Euro. Hast du etwa Nettopreise ohne MWSt gesehen?
Sieht so aus. Der Preis stammt aus dem PDF-Katalog. Komisch.


Der Punkt U2 soll natürlich so dicht wie möglich an den µC der die Messung macht.
Gut...

Dann werde ich bei der nächsten Beszellung bei Reichelt die Teile bestellen.

Danke für deine Hilfe!!!

jon

[magnetix48]

Hallo Jon,

noch ein Nachtrag. Habe eben die Widerstände verwechselt. U2 soll an das negative Ende des Messshunt. Das Masseende des Widerstands R2, der vom +Eingang des OP kommt soll mölicht dicht mit der Masse des Mess-µC verbunden sein.

Übrigens, bei Reichelt wirst du umsonst nach den Widerständen fragen, die gibt's bei Conrad.

Gruß
Detlef

[Jon]

Mit "die Teile" meine ich die OPs.
Den Widerstand werde ich bei Conrad hohlen.

jon

P.S.: der Preis (0,93€) ist der Netto-Preis ohne MWSt.

[magnetix48]

Hallo Jon,

nachträglich alles gute zum Geburtstag

Gruß
Detlef

[Jon]

Danke, Danke

jon