High-Side Strommessung diskreter Aufbau

[µautonom]

Hi, ich brauche eure Hilfe.

Ich möchte den Strom durch die Motoren erfassen. Roboter hat insgesamt 4 Stück.

Das ganze soll viermal aufgebaut werden.

Es gibt zwar fertige High-Side Stromsensoren z.B. den INA138 nur wird mir das zu teuer bei bei einem Stückpreis von 2.95 und das 4mal.

Deshalb will ich das ganze diskret aufbauen und hoffe das es ein wenig günstiger wird.

Die Formel um den Strom zu berechnen hab ich mir hergeleitet:

Vout=Iout*Rout

URs=URin

Isense*Rs =Iout*Rin

Vout=Isense*Rs*Rout/Rin

-> Isense = Vout*Rin / Rs*Rout

Jetzt weiß ich nicht genau nach welchen Kriterien ich den Transistor und den Op bzw. die Widerstandswerte dimensioniern soll bzw. ob die Art von Schaltung überhaupt geeignet ist bevor ich wild rumrechne.

Ich habs mal versucht. Mein Gedankengang unten:

Nach der Formel oben wird der Strom durch den Transistor durch Rin bestimmt. Wenn ich z.B. von 0,5A ausgehe die der Motor zieht , sind das 0,025V die an Rin abfallen (input offset vernachlässigt) das wären 0.025mA die durch den MOSFET fließen würden.

Also würde ein Logic-Level MOSFET für kleine Ströme reichen -> BS170? (5 Ohm RDs maximal)

Spielt der Rds hier eine große Rolle?

Fehlt noch der OP. Die Eingangspannung z.B. am nichtinvertierenden Eingang liegt nah an der Versorgungsspannung -> Rail to Rail notwendig.

In der Formel bin ich davon ausgegangen das Ud=0V und Usense = URin ist also sollt es einer mit geringen Offsetspannung sein. Hochohmig und großen Verstärkung.

Besserwessi hattte in einem anderen Thread den AD8551 genannt, würde der hier passen? Der Ausgangstrom 30mA sollte ja reichen um Logic-Level MOSFET schnell genug durchzuschalten?

Was meint ihr dazu? Ich bin mir nicht sicher ob diese Art von Schaltung für meinen Fall geeignet ist.

Leider kann ich das Shunt nur in die versorgungsspannung oder in den unteren Zweig (Masse) sonst hätte ich in jeden Zweig jeweils einen shunt einbauen.

Ich weiß das sind viele Infos und ich verlange viel aber ich hoffe jemand nimmt sich die Zeit und ließt sich das durch :/

Grüße,

µautonom

[MichaF]

Leider kann ich das Shunt nur in die versorgungsspannung oder in den unteren Zweig (Masse) sonst hätte ich in jeden Zweig jeweils einen shunt einbauen.

Verstehe ich das richtig, das du auch Low Side messen könntest? Würde ich bevorzugen wenns möglich ist.

Zur Schaltung: Der Sinn des FETs erschließt sich mir nicht ganz. Du kannst aus dem OP direkt an den ADC deines Controllers gehen, da braucht es keine weiteren Bauteile dazwischen.

[Besserwessi]

So wie es aussieht kann man auch low Side Messen, das ist etwas einfacher, und spart den FET.

Die Schaltung mit dem FET soll dazu dienen das Signal von der High Side auf die low Side zu bekommen. Also ein ersatz für einen differenzverstärker. So wird die Schaltng aber nur recht eingeschränkt gehen, wenn sie nicht duchgehen schwingt. Der FET in der Rückkopplung könnte genug Verstärkung geben damit die Schaltung schwingt.

Der AD8551 ist nur bis 5 V Versorgungsspannung vorgesehen, das ist gerade etwas knapp.

Edit:
Die normale Schaltung zur highside Strommessung nutzt einen p-Kanal FET oder einen PNP Transistor. Die Rückkopplung erfolgt dann vom Emitter bzw. Source und hat daher keine Spannungsverstärkung.

[µautonom]

Hi, ich hab hier gelesen -> 2008_05_Linear_Technology-Strommessen.pdf das eine Low-Side Messung zwei Probleme entstehen.
Deswegen hab ich die High-Side Methode gewählt. Hab das aber noch nicht getestet udn weiß auch nicht ob das wirklich stimmt.

Das Zitat aus dem Artikel:
1.Problem

Da die
Masseleitung kein perfekter Leiter ist, kann
die Massespannung an verschiedenen Punkten
im System unterschiedlich sein, was den
Einsatz eines Differenzverstärkers für Präzisionsmessungen
erforderlich macht.

2.Problem

Ein Widerstand im Massepfad
bedeutet, dass sich das Massepotenzial für
die Last in dem Maße ändert, wie sich der
Strom ändert. Dies kann Gleichtaktfehler in
das System einführen und stellt ein Problem
beim Anschluss an andere Systeme dar, die
dasselbe Massepotenzial erfordern

Ich hab den internen Aufbau bei High-Side Sensoren abgeguckt.
Der FET ist dafür da um die Messspannung ein auf Masse bezogenes Signal zu übersetzen, der Strom durch Rin wird durch Rout geleitet. Ich hatte das erst auch den Sinn nicht verstanden aber nach der Herleitung der Formel wurde mir das klar.

Ich hänge mal die pdf an

EDIT:

Also soll ich einfach Low-Side messen ohne den FET? Ausgang vom Op über Spannungsteiler an ADC?

Ich habe noch den OP gefunden 4-fach , leider kein Zero Drift , Single Supply Input Range: –0.4V to 44V, 6V V+ sollte gehen? Ich finde in der Specifitakion nur für Vs=5V 0V und Vs=+-15V -> LT1491

Grüße,

µautonom

[MichaF]

Logisch, so macht der FET natürlich durchaus Sinn. Hab ich nicht gesehen.

Die von dir beschriebenen Probleme dürften bei den relativ geringen Strömen hier zu vernachlässigen sein. Ich würde daher low Side messen, das ganze mit einem OP nicht-invertierend verstärken und direkt auf den ADC gehen. Ein zusätzlicher Spannungsteiler ist eigentlich nicht nötig sofern Controller und OP mit der gleichen Spannung versorgt werden. Denn höher als die OP Versorgungsspannung kann dessen Ausgangsspannung nicht werden, somit braucht du keinen Spannungsteiler um den ADC Eingang zu schützen.

Bei geeigneter OP wahl kannst du den sogar direkt an 6V betreiben, während der Controller nur mit 5V versorgt wird. Du darfst dann nur keinen OP auswählen, der Ausgangsseitig Rail2Rail kann. Viele OPs können nicht mehr als VCC-1V am Ausgang, und das wäre für dich ja ideal.

Edit: Der LT1491 kann Ausgangsseitig Rail2Rail, kommt dann auf die Versorgungsspannungen an. Würde aber ansonsten auf den ersten Blick passen.

Für solche Aufgabe verwende ich gerne den LM324. Hat sich gut bewährt. Kann am Ausgang VCC-1,5V

[µautonom]

Ich nutze nen STM32 3.3V (ARM) hat 12BIT ADC, wie die referenzspannung aussieht weiß ich grad nicht, vermute man kann auf 3.3V Vref einstellen.

Mit Rs=0.05Ohm und maximalen Strom von 557mA fallen 27.85mV ab, da sollte dann doch eine Verstärkung von 100 reichen ?

Sobald der Strom weiter ansteigt werd ich die komplette Spannungsversorgung abschalten, dann brauch ich keinen Spannungsteiler für den ADC, also die 3.3V sollten dann nicht überschritten werden.

Den LM324N hab ich zufällig da nur kein Shunt in der gröenordnung grr sonst könnte ich das sofort mal testen.

Mfg

[PICture]

Hallo!

@ MichaF

Deinen Vorschlag finde ich viel besser. :)

@ alle

Ich denke, dass in der o.g. "*.pdf" Erklärung ein Denkfehler enthalten ist, weil bei richtigen Anschluss des Shunts und sternförmiger Massenführung, ich keinen Unterschied sehe, ausser dass bei "low side" kein Differenzialverstärker nötig und somit die Messschaltung einfacher ist.

MfG

[Besserwessi]

Vom Aufwand ist nicht viel Unterschied, ab man jetzt Low side oder high side mißt.
Low side braucht man 1 OP und 4 Widerstände für einen Differenzverstärker. Besondere Präzision braucht man da nicht, denn der Gleichtaktanteil belibt eher gering.

High Side braucht man 2 Widersände und einen Transistor (PNP oder P MOSFET) zum OP. Der OP muß hier allerdings an der oberen Versorgungsspannung noch funktionieren, und das ist seltener als Single Suppy OPs. Ggf. braucht man auch noch eine Spannungsbegrenzung für den Eingang des AD-wandlers.

[PICture]

Ich denke, wie MichaF eben, dass für "low side" man keinen Differenzverstärker braucht, weil man schon vom Shunt nur eine Spannung gegen GND hat.

MfG

[µautonom]

Hi, ich werde "Low-Side" ausprobieren.

Ich hab ein LM258 und LM324N gerade da, der LM258 hat einen kleinere Offsetspannung.

Das macht ja eine Menge aus bei kleinen Strömen.

Bei 40mA hätte ich einen Spannungsabfall von 2mV , jetzt kommt noch beim LM258 2mV offset dazu also werden 4mV verstärkt, hab ich das richtig verstanden?

Ist es da nicht besser einen Single OP zu suchen mit low offset bzw. die Möglichkeit bietet diese abzugleichen?

Könnte man die 2mV vielleicht einfach rausrechnen also vom Ergebnis abziehen?

Mfg µautonom

[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

[µautonom]

Moin

@wawa,

beziehst du dich noch auf die Highside Messung?

Ich werde erstma die Lowside-Messung probieren. Danach werd ich deine Variante probieren.



So nun zum Tiefpass:

Nach welchen Kriterien sollte ich den Tiefpass 1. Odnung dimensionieren?

Vorgabe ist f_PWM max 20kHz, Amplitude max. 40mV bei 0.8A und Rs=0.05

Wie hoch sollte die Abtastfrequenz sein? mit Tiefpass müsste die nicht so hoch ausfallen?

Ich kenne zwar die Bendingung das die Abtastfrequenz doppelt so hoch sein soll wie das zu abtastende Signal aber trifft das hier zu mit einem Tiefpass?

Bis 20kHz sollte das Signal unverändert bleiben, aslo Grenzfrequenz auf 20-21kHz festlegen?

Ihr merkt schon ich weiß nicht wirklich wie ich den Tiefpass dimensionieren soll und worauf es ankommt.

Ich hoffe ihr könnt mir ein paar Tipps geben.

[avion23]

Hallo µautonom,
was möchtest du eigentlich? Überstromabschaltung -> Analog comparator.
Strom messen? Wenn ja, bis zu welcher Frequenz? Und nicht ein "wäre schon" sondern ein "brauche ich".
Tiefpass: f_PWM = 100 * f_c mit f_c der Grenzfrequenz. Die 100, damit auch ganz sicher nichts übrig bleibt. Bei f_c == f_PWM bleiben noch ~70% des ursprünglichen Signals über.

Das mit der Abtastfrequenz * 2 vom höchsten Signal ist etwas ganz anderes. Das bezieht sich auf den Fall, dass man das Signal speichern und auch wiedergeben möchte. Und die 2 ist eine theoretische untere Grenze, eine 5 ist besser. Aber off topic.

[MichaF]

Wie hoch sollte die Abtastfrequenz sein? mit Tiefpass müsste die nicht so hoch ausfallen?

Ich kenne zwar die Bendingung das die Abtastfrequenz doppelt so hoch sein soll wie das zu abtastende Signal aber trifft das hier zu mit einem Tiefpass?
Das Theorem gilt nur für bandbegrenzte Signale. Würdest du den Tiefpass weg lassen, hätte mal ideal betrachtet ein Rechtecksignal, und dieses enthält (theoretisch) unendlich viele Oberwellen mit unendlicher Frequenz. Das bedeutet, du könntest dieses Signal nach dem Abtasttheorem nicht ohne Verlust abtasten. An dieser Stelle kommt der Tiefpass ins Spiel. Er unterdrückt alle Frequenzen über beispielsweise 100Hz. Dadurch bekommt man am Ausgang ein bandbegrenztes Signal (nämlich von DC bis 100Hz) auf das sich dann wieder das Abtasttheorem anwenden lässt.

Das war nun alles sehr theoretisch. Praktisch wirst du nach dem Tiefpass eine "Gleichspannung" erhalten, die du zu beliebigem Zeitpunkt abtasten kannst, eine bestimmte Frequenz musst du nicht mehr einhalten.

Die Restwelligkeit im Ausgangssignal lässt sich durch folgende Formel abschätzen.

Vrip = (Vin * Tsignal) / (4 * R * C)

Gehen wir mal von T = 50µs (20kHz), R = 10k und C = 1µF aus. Bei Vin = 40mV würde sich sich eine Restwelligkeit von 50µV ergeben. Der Gleichspannungsanteil im Ausgangssignal liegt bei einem angenommenen Tastverhältnis von 50/50 dann bei 20mV+-50µV. Das entspricht einer Dämpfung von ca 53dB, was ausreichen sollte. Die Zeitkonstante liegt ca bei:

TAU = 5 * R *C

also bei 50ms. So lange braucht das Ausgangssignal, um sich auf eine Änderung des Tastgrades am Eingang einzustellen. Das sollte aber verschmerzbar sein.

Fraglich ist jetzt nur, ob es sinnvoller ist erst zu verstärken und dann zu filtern, oder umgekehrt. Wahrscheinlich wäre es besser, am Shunt möglichst hochohmig zu messen, sprich, erst zu verstärken. Da muss dann aber wie Besserwessi schon sagte, ein recht schneller Verstärker her, das macht nicht jeder Wald und Wiesen OP mit.


Bis 20kHz sollte das Signal unverändert bleiben, aslo Grenzfrequenz auf 20-21kHz festlegen?
Diese Überlegung ist nicht ganz richtig. Du würdest in diesem Fall aus dem Rechteck mit 20kHz einen Sinus mit 20kHz machen. Den könntest du aber immer noch nicht vernünftig abtasten. Daher muss die Grenzfrequenz deutlich niedriger ausfallen. Bei dem Filter das ich oben durchgerechnet habe, leigt sie bei ca. 16Hz.

In der Hoffnung, das ich mich bei den Formelen nicht verhauen habe,

Gruß Micha

[Besserwessi]

Die meisten Motoren können für Zeiten im Sekundebereich deutlich höhere Ströme als den Nennstrom vertragen. Viel schneller als vielleicht 1/10 Sekunde wird man wohl nicht abschalten müssen, vielleicht auch nur im Bereich 1 s. Entsprechend muß man auch den AD wandler nicht häufiger abtasten lassen, es kann aber helfen, damit man die Fitlerfrequenz nicht so tief legen muß, und für mehr Auflösung.

Die Grenzfrequenz des analogen Filters sollte bei höchstens der halben (besser 1/5) benutzten Abtastrate des AD Wandlers liegen.
Mein Vorschlage wäre es die Filterfrequenz bei etwa 10-100 Hz zu haben, dann etwa 200-1000 mal die Sekunde den AD auszulesen und dann über jeweils 20 ms oder 40 ms zu mitteln. Wenn das zu viel Aufwand ist, geht es auch nur alle 40 ms den AD Auslesen und den Filter auf 5 Hz auslegen.

Den Filter würde ich lieber vor den Verstärker legen, wenigstens eine erste Stufe, damit der OP nicht so schnell sind muß. Der Sunt ist eine sehr niederohmige Quelle, da kann man ruhig mit einem relativ niederohmigen passiven Filter rangehen (z.B. 100 Ohm und 10 µF). Der Widerstand kann aber auch höher (z.B. 10 K) werden für einen kleineren Elko/Kondensator - man muß dann ggf. beim Differenzverstärker etwas aufpassen und den Widerstand mit berücksichtigen.

[µautonom]

Hallo,

ich hab nun endlich die Widerstände bekommen 0.05Ohm und hab das ganze mal getestet.

Tiefpass einmal mit R=10k; 100Ohm und C=1uF; 10uF.

Den Tiefpass hab ich vor dem Verstärker gepackt .

Getestet habe ich das mit einem Differenz- und einem nichtinvertierenden Verstärker (V=100), beides mal das selbe Ergebnis.

Mit dem Multimeter hab im unbelasteten Fall ca. 11.6mA (im Versorgungszweig) und im uteren Zweig in Reihe zum Shunt 7mA gemessen.

Das ist ja komisch..

Messe ich mit dem Oszi am Ausgang des OP's sehe ich immer das gleiche Bild egal wie ich den Motor belaste und man sieht noch kurze Spannungseinbrüche genau an dem Punkt wo der Flankenwechsel stattfindet, trotz Tiefpasses kann das sein? OP-versorgung 100nF drangehängt

Irgendwas kann da nicht stimmen... irgendwie fließt der Strom nicht richtig über den Shunt. Wobei der Aufbau nicht wirklich optimal ist (bei dem Haufen an Kabeln kommt man schnell durcheinander)

Wie man auf Bild 2 sieht habe ich den Shunt auf ner Platine aufgelötet die ich gerade zur Hand hatte (auf Lochraster und Steckbrett wär das gar nicht möglich) mit 4 Kabel. Mit Zwei Kabeln greife ich die Spannung ab.

Wenn ich das Multimeter z.B ausmache ist ja der Stromkreis offen aber die Räder drehen trotzdem, nach Datenblatt von der H-Brücke(MPC17510) muss PGND und LGND niederohmiog verbunden werden.
Es scheint so das der Strom irgendwo anders abfließt und ich deshalb "Müll" messe.

Bestätigt hat sich das als sich zufällig ein Kabel, das vom Shunt zum nichtinvertiernden Eingang geht, sich löste und sich der Spannungsverlauf am Oszi nicht änderte.

Bild 1:
http://img828.imageshack.us/img828/5941/shunt0053.gif

Bild 2:
http://img832.imageshack.us/img832/4696/aufbau2m.gif

Ich glaube ich komme nicht drumherum eine Tesplatine zu ätzen, dann wird das ganze auch übersichtlicher und ich kann das Design von euch kontrollieren lassen um Aufbaufehler auszuschließen. Vor allem hab ich dann nicht den Draht dazwischen den ich mitmessen würde.

Auf dem Steckbrett komme ich nicht weiter, die Kabel werden knapp und der Aufbau wird immer unübersichtlicher..

Ich werd in den nächsten Tagen die Testplatine fertigen machen und melde mich dann noch mal wäre super wenn ihr dann einmal drüber schaut. Bis dahin bedanke ich mich beo euch allen für die sehr hilfreichen Vorschläge!

EDIT: Ich hab mal den Widerstand gemessen und mein Multimeter zeigt mir 0.5Ohm an. Macht die Lötstelle soviel aus? Ich kann das fast gar nicht glauben ich hoffe mein billiges Multimeter hat das falsch gemessen (kein Milliohmmeter) Der kleinste Messbereich ist 200Ohm ..


Grüße,

uautonom

[Besserwessi]

Das Problem ist weniger die Löstelle, sondern oft der Kontakt der Kabel / Klemmen. 0,5 Ohm sind zwar schon viel, aber 0,2 Ohm oder so durchaus normal.

Die Spannung am Shunt könnte auch mit dem Oszilloskop noch gerade erkennbar sein.

Beim Filter könnte der ESR beim Elko ein Problem sein. Ggf zum Elko noch einen kleinen Keramikkondensator parallel schalten.


Das Bild könnte auch deutlich kleiner sein. So schnell ist der Server nicht, und bei mehr als 1/2 Größe paßt es nichtmal auf den Monitor.
Der 2. Link geht nicht.

[µautonom]

Hi Besserwessi,

hab oben die Bilder angepasst waren ja wirklich riesig, sry :)

Der Shunt hat an der Seite solche langen Lötpads.

Wäre es da nicht besser beim Design,die Stelle wo der Widerstand aufgelötet wird das Pad etwas kleiner zu machen so dass ich praktisch nur an den beiden oberen Enden löte um den Übergangswiderstand zu verringern (Lötstelle macht ja anscheinend schon was aus)?

So wie hier im Bild angedeutet:

http://img444.imageshack.us/img444/7061/shunt.gif

Ich frage mich warum die überhaupt so lange Pads haben.. vielleicht um die Wärme besser zu verteilen oder den Stromfluss , ein Grund muss das schon haben aber ist es da wirklich nötig komplette Pad zu verlöten? Im Datenblatt steht da leider nix zu

[Besserwessi]

Die langen Pads sind wohl dazu da um die Wärme besser zu verteilen. Bei SMD teilen muß die Wärme ja im Wesentlichen über die PADs abgeleitet werden. Um die volle Belastbarkeit zu bekommen, sollte der Kupfer Teil auch noch etwas größer sein. Für genaue Anwendungen sollte die größe an beiden Seiten gleich groß sein, damit man eine symetreische Temperatur und wenig Thermospannungen bekommt.
Ganz verlöten wäre schon nicht schlecht wenn man es genau haben will, oder die volle Leistung bracht. Mit nur einem 10 Bit Wandler sollte es aber auch so gehen.

[µautonom]

Puhhh ich habs nun komplett neu aufgebaut auf dem Steckbret und es sieht gaaanz anders aus, keine komischen Spannungseinbrüche mehr wie in dem Post davor

Morgen folgen Bilder für heute ist Schluss :D

[µautonom]

Ich hab immer noch ein Problem , der Strom fließt nicht über den Shunt.

Das Problem hab ich seitdem ich den kompletten Aufbau nur mit einer Quelle (Batterie) versorge. -> Siehe Zeichnung
(current.pdf)

Die erste Aufnahme des Stromverlaufs das ich euch gezeigt hatte war als ich noch zwei Spannungsquellen Batterie für Motorspannung und Steckernetzteil für Logik benutzte, da klappte alles.

Nun hatte ich das ganze nur auf Batterie beschränkt, so wie es später auch sein sollte.

Am Ausgang des OP's messe ich immer das gleiche Signal und wenn ich den Shunt rausnehme läuft der Motor weiter obwohl dadurch ja die Verbindung von PGND zum "Massepotential der Batterie" unterbrochen wird. (falls das Bild weiter helfen würde sagt mir bitte bescheid werde ein dann sofort machen)

Hab testweise den Shunt gegen einen "1 Ohm" Widerstand getauscht und die Spannung mit dem Multimeter gemessen, zeigt mit immer 0V an auch bei Belastung des Motors, deswegen gehe ich davon aus das der Strom irgendwie einen anderen Weg einschlägt anstatt über den Shunt abzufließen...

Laut dem Datenblatt von der H-Brücke MPC17510 soll PGND und LGND über eine niedrige Impedanz verbunden werden. Hab beide nach dem Shunt mit einem kurzen Stück Draht verbunden, so wie in meiner Zeichnung

Schaut man sich das Blockschaltbild des internen Aufbau's der H-Brücke an ist intern schon eine Verbindung zwischen LGND und PGND, ich vermute das der Laststrom über LGND abfließt.

Ich finde einfach keine andere Erklärung warum ich über dem Shunt nichts messe (1Ohm), es sollte ja der Strom auch über den shunt abfließen

Link zum Datenblatt:

http://www.freescale.com/files/analog/doc/data_sheet/MPC17510.pdf

Ich habe mal meinen Aufbau auf dem Steckbrett 1:1 auf Papier abgezeichnet, vielleicht könnt ihr mir bei der Fehlersuche helfen.
(Hab die ganzen Kondensatoren und "Zusatzbeschaltungen" weggelassen sonst wär es zu unübersichtlich)

Ich verzweifel hier langsam..

Grüße,

µautonom

[Besserwessi]

Der Strom könnte über eine IC interne Verbindung von PGND nach LGND fließen. Ich würde auch LGND mit PGND verbinden, und auch diesen Strom mit über den shunt schicken. Also keine extraverbindung von LGND zu GND mehr. Den Ablockkondensator dann zwischen LGND und die 5 V für das IC.

Wenn man den 1 Ohm Widerstand als Shunt nimmt, ggf. noch eine Diode parallel dazu, damit die Spannung nicht zu groß werden kann.