Kleinen Widerstand messen

[Blamaster]

Hi,

ich bin gerade auf der Suche nach einer Lösung um mit dem ADC kleine Widerstände messen zu können.
Der Messbereich soll zwischen 1 und 100 Ohm liegen und eine Genauigkeit von mindestens 0,5 Ohm haben.

Hat jemand zufällig eine Idee wie man das ganze umsetzen kann ?

[robo_tom_24]

Hallo
Um welchen Widerstand handelt es sich?
Sind es Sensoren?

Eine gute möglichkeit kleine Widerstandsunterschiede zu messen sind Wheatstonesche Messbrücken. Den Differenzausgang kann man dann über einen Op-Amp unter Umständen verstärken und per ADC-GND messen
Dazu sind dann aber hochgenau Abgelichwiderstände und eine genaue Referenzspanung nötig

[wilhelml]

wie waers mit einer 50 Milliampere Stromquelle? Und dann den Spannungsabfall darueber messen?

[Blamaster]

Kann man über die Konstantstrom Methode zuverlässige Ergebnisse erzielen ?
Ich könte maximal mit 20mA bestromen. Das wären dann pro 0,5 Ohm ein Spannungsabfall von 0,01V. Bei 2,56V interner Referenz wären das 4 Steps pro halben Ohm. Das müsste klappen oder ?

[Kampi]

Weißt du den den in welchem Bereich sich der Widerstand befindet? Weil dann könntest du z.B. eine Messbrücke aufbauen wo du drei feste Widerstände hast (wo du am besten den Widerstandswert vorher ausmisst oder ganz genaue Messwiderstände nimmst) und einen unbekannten Widerstand.
Anhand des Potentialunterschiedes zwischen den beiden Widerstandpaaren kannst du dann den gesuchten Widerstand berechnen.
Dies ist an für sich eine sehr genaue Methode um einen Widerstand bestimmen zu können.
Alternativ kannst du es auch einfacher mit einem simplen Spannungsteiler machen wo du eine Spannung mittels ADC misst.

[Blamaster]

Der zu messende Widerstand liegt zwischen 1 und 100 Ohm genauer lässt es sich leider nicht eingrenzen.

Wo würden die primären Unterschiede bzw. Vorteile zwischen Messung per Spannungsteiler mit einem Festwiderstand und der Messung der abfallenden Spannung per Konstantstromquelle liegen ?

[PICture]

Hallo!

Bei Konstantstromquelle (KSQ) ist die Ausrechning des gemessenen Widerstands (U = I * R) einfacher als bei Spannungsteiler.

[Blamaster]

Aber von der Messgenauigkeit nimmt es sich nichts oder ?

[PICture]

Bei prezisen Widerstand im Teiler und Berechnungen ist es gleich genau.

[Blamaster]

Ich habe mal einen kleinen Schaltplan angehängt.
Kann das so funktionieren ?

Sinn ist, dass ich das ich mit den N Channel Mosfets jeweils dem zu messenden Anschluss Gnd zuschalte und dann der an die jeweilige Klemme angeschlossene Widerstand mit dem Widerstand R3 einen Spannungsteiler bildet. So könnte man mit nur einem ADC Pin mehrere Widerstände durchmessen.

Ich habe allerdings die Befürchtung, dass es da zu Problemen kommt, wenn die Last später über den Highside Mosfet geschaltet werden soll und dann am R3 die 12V anliegen bzw das es den Highside auch nicht freut, wenn er die Spannung vom Spannungsteiler am Ausgang hat. Eine Diode in den Spannungsteiler sollte man ja auch vergessen können oder ?

[PICture]

Ohne deiner kurzer Erklärung, kann ich mir die Funktionsweise deiner Schaltung nicht vorstellen und vermute einen Fehler in deinem Schaltplan. :confused:

[Blamaster]

Okay, dann versuche ich es ausführlicher.

An die 2 Klemmen wird jeweils eine Last mit einem Widerstand zwischen 1-100 Ohm angeschlossen.
Die beiden Widerstände sollen nun nacheinander gemessen werden können.

Der Spannungsteiler würde sich nun wie folgt aufbauen:

+5V Referenz <-> 1k Ohm Widerstand <-> Unbekannter Widerstand an Klemme <-> Gnd durch Mosfet zugeschaltet

Nun müsste ich ja theoretisch den jweiligen Widerstand durch zuschalten des jeweilig zugehörenden N Channel Mosfet messen können.

Anschließend soll die Last geschaltet werden. Dafür wird dann der Highside Switch und der jeweilige N Channel Mosfet geschaltet.

[PICture]

Und was macht der BTS432 ?

[Blamaster]

Die 12V zum Betrieb der Last bei bedarf bereitstellen.

[PICture]

Was und wo die Last ist ? :confused:

[Blamaster]

An den Klemmen :)

[PICture]

An welchen genau, weil ich (noch) mehrere sehe ? :)

Übrigens, der stromabhängiger Widerstand von MOSFET-Kanälen wird eine Fehlerquelle sein. Könntest du nicht bei mehreren gleichen R3 die ADC Eigänge umschalten ?

[Blamaster]

Hi,

die Messung so wie ich sie mir gedacht habe ist leider von der Auflösung doch zu klein :(

Ich bin beim googlen über Instrumenten Ops gestoßen. Genauer gesagt den INA126. Ist scheinbar ein Operationsverstärker.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina2126.pdf

Ich vermute mal der funktioniert so. Einfach gesagt gibt man auf den Eingang eine kleine Spannung und der Verstärker skaliert sie gemäß dem Verstärkungsfaktor hoch.

Ich kann also beispielsweise bei einer Eingangsspannung 0-0,5V einen Verstärkungsfaktor wählen um der die 0,5 auf 5V skaliert z.B. Faktor 10

Was passiert wenn man einen Verstärkungsfaktor von 10 wählt und nun doch eine größere Spannung als 0,5V anliegt und somit die Spannung skaliert mehr als 5V betragen würde ?

[PICture]

Hallo!

Dann wird der OpAmp übersteuert und die Eingangspannung am Ausgang 10-fach verstärkt und dementsprechend verzerrt (z.B. ein Sinus zum "Trapez" abgeschnitten). ;)

[Crazy Harry]

Wie wäre es damit:
R3 ist dein zu messender R
R1, R3 = 4K7
R4 = 1 Ohm (evtl. etwas kleiner)
R5, R6 = 10K
R7, R8 = 480K (bei 5V UB)
R9 = 1 K
C = 100n
OP = ein guter Rail-to-Rail-OP ;)

Die Ausgangsspannung würde ich durch eine Messreihe mit bekannten Rs ermitteln und als LookUp-Table im µC ablegen. Zwischenwerte werden natürlich interpoliert.

[Blamaster]

Danke :)

Sieht aus wie eine Messbrücke mit OP als Differenzverstärker oder ?

Wo liegt der Vorteil gegenüber einem einzelnen Spannungsteiler und Operationsverstärker mit Verstärkungsfaktor ?

[Crazy Harry]

Bei einer Brücke kann der OP (bzw der Verstärkungsbereich) besser (ich sag absichtlich nicht "voll" :D ) ausgenutzt werden. In diesem Fall bedeutet ein zu messender R von 1 Ohm eine Ausgangsspannung von (theoretisch) 0V (deswegen steht auch im vorigen Post sowas wie "evtl. etwas kleiner"). Bei 100 Ohm hast du eine Ausgangsspannung von ca. 0,103V an der Brücke. Verstärkungsfaktor OP=48 gibt also eine Ausgangsspannung von ca. 0-5V über den von dir gewünschten Bereich. Bei Spannungteiler mit OP mußt du auch den Bereich 0-1 Ohm berücksichtigen und verlierst dadurch an Auflösung.

[PICture]

Möglicherweise könnte man die Verstärkung des OPV's umschalten, wie bei Messgeräten mit "autoranging". ;)

[wilhelml]

Blamaster schrieb mal:

Ich könnte maximal mit 20mA bestromen. Das wären dann pro 0,5 Ohm ein Spannungsabfall von 0,01V. Bei 2,56V interner Referenz wären das 4 Steps pro halben Ohm. Das müsste klappen oder ?

Daraus schliesse ich mal, dass er einen zehn Bit Wandler benutzen will und seine Genauigkeits wuensche dadurch locker erfuellt sind.

Also lasst die Kirche mal im Dorf.

[Crazy Harry]

Achja als OP ist der TS912 für den Zweck sehr gut brauchbar. Noch nen Vorteil einer Brücke: Spannungsschwankungen wirken sich nicht aus (Brücke und µC an der gleichen Spannung).