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Hallo,

bei mir ist es jetzt über 10 Jahre her, wo ich mit OP und Transytoren zu tun hatte, darum stelle ich jetzt hier einfach mal die frage und hoffe, das mir jemand bei meinem Problem helfen kann.

Ich möchte im Auto eine dauerhaft Strommessung durchführen und über eine Eingabe Baugruppe im PC auswerten.

Zur Messung dient ein Shunt 200A - 60mV .
Die Eingabebaugruppe arbeitet am Analogen Eingang von 0-5 Volt.
Schpannungen habe ich zur Verfügung über Festspannungsregler 12V und 5 Volt.

Nun die Frage:
Kann mir jemand sagen, wie ich das machen kann, das ich bei einem Stromfluss von 200 Ampere ( 60mV ) eine Spannung von 5 Volt erhalte? Das alles linear, also bei 100 A nur 2,5 Volt. Aber noch zur Sicherheit bei mir als 200 A einen Schutz, das die Spannung nicht über 5 Volt steigt.

Hallo,

zunächst einmal willkommen zurück bei der Elektronik
Der Einfachheit halber würde ich vorschlagen, dass ein Schaltregler ala MC34063 verwandt wird, um -5V bereitzustellen (gespeist aus den ungeregelten ~12V der Batterie). Beispielschaltungen und die nötigen Formeln finden sich in den Datenblättern fast aller Hersteller zu diesem IC.
Mit dualer und nicht notwendigerweise symmetrischer Spannungsversorgung kann man nun so gut wie jeden Operationsverstärker / Instrumentenverstärker verwenden. Dazu finden sich hier auf der Seite viele Grundlagen zu Begriffen wie nichtinvertierender Verstärker, Tiefpassfilter und so fort. Somit müsste sich der Hintergrund leicht erarbeiten lassen und für Fragen gibt es ja dann noch hier diesen Thread

Gutes Gelingen!

» Hallo,
»
» zunächst einmal willkommen zurück bei der Elektronik
» Der Einfachheit halber würde ich vorschlagen, dass ein Schaltregler ala
» MC34063 verwandt wird, um -5V bereitzustellen (gespeist aus den
» ungeregelten ~12V der Batterie). Beispielschaltungen und die nötigen
» Formeln finden sich in den Datenblättern fast aller Hersteller zu diesem
» IC.
» Mit dualer und nicht notwendigerweise symmetrischer Spannungsversorgung
» kann man nun so gut wie jeden Operationsverstärker /
» Instrumentenverstärker verwenden. Dazu finden sich hier auf der Seite
» viele Grundlagen zu Begriffen wie nichtinvertierender Verstärker,
» Tiefpassfilter und so fort. Somit müsste sich der Hintergrund leicht
» erarbeiten lassen und für Fragen gibt es ja dann noch hier diesen Thread
»
»
» Gutes Gelingen!
Hallo,
vielleicht ist diese Link hilfreich:
http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1077,P37671
Grüße
Altgeselle

Betreffend dem Vorschlag von Altgeselle:
Die hi-side current sensing ICs sind natürlich auch eine gute Wahl, anstelle des LT Bauteils (Farnell Best.Nr.:
1663842) würde ich hier zum INA138 (RS Bestellnummer 660-7275) raten

» Betreffend dem Vorschlag von Altgeselle:
» Die hi-side current sensing ICs sind natürlich auch eine gute Wahl,
» anstelle des LT Bauteils (Farnell Best.Nr.:
» 1663842) würde ich hier zum INA138 (RS Bestellnummer 660-7275) raten
»



Danke schon mal.
Ich habe mal bischen rumgesucht. Leider bin ich noch ein bischen Plan los, was ihr meint.

Ich hatte jetzt an soetwas gedacht:
LT OP 27 http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1022,P22392


und dann als einfachen Verstärker:



http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210151.htm

Das ganze mit einem Festspannungsregler auf 5 Volt.





Dann für R1: 100 KΩ
und für R2: 845 KΩ

Ist das einfach so machbar?

» » Betreffend dem Vorschlag von Altgeselle:
» » Die hi-side current sensing ICs sind natürlich auch eine gute Wahl,
» » anstelle des LT Bauteils (Farnell Best.Nr.:
» » 1663842) würde ich hier zum INA138 (RS Bestellnummer 660-7275)
» raten
» »
»
»
»
» Danke schon mal.
» Ich habe mal bischen rumgesucht. Leider bin ich noch ein bischen Plan los,
» was ihr meint.
»
» Ich hatte jetzt an soetwas gedacht:
» LT OP 27
» http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1022,P22392
»
»
» und dann als einfachen Verstärker:
»
»
»
» http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210151.htm
»
» Das ganze mit einem Festspannungsregler auf 5 Volt.
»
»
»
»
»
» Dann für R1: 100 KΩ
» und für R2: 845 KΩ
»
» Ist das einfach so machbar?
Der OP27 ist leider nicht geeignet (siehe Datenblatt:
Eingangsspannungsbereich). Die Eingangsspannung muss immer
innerhalb der Versorgungsspannung des OP liegen.
Der Eingangsspannungsbereich des hier verwendeten OPs muss bis
an die positive Versorgungsspannung reichen.
Bei verringerten Ansprüchen an die Genauigkeit reicht
z.B ein TL061 aus, wobei V+ vom OP mit +Ub beim Shunt
verbunden sein muss. Der zusätzliche Transistor (z.B. ein
BC556) bewirkt, das die Ausgangsspannung gegen Masse
gemessen werden kann (siehe auch: Stromspiegel).

Atomic,

wir diskutieren hier dreierlei Lösungen.

Ansatz 1 (hi-side current sensing):
es gibt spezielle ICs, die eine Spannung entlang eines shunts in der positiven Versorgungsleitung messen und einen Stromausgang besitzen. Mit einem Widerstand gegen Nullpotential/Masse/Ground kann man dann einen Spannungswert erhalten.

Ansatz 2 (low-side current sensing)
in der Rückleitung wird die Spannung der Groundseite des shunts mittels Operationsverstärker vervielfacht und somit messtechnisch erschlossen. Die meisten opamps komman aber nur bis 2V Abstand an die Versorgungsschienen heran, sprich bei einem mit 0V, 12V versorgten Opamp ist der mögliche Ausgangspegel 2-10V ohne Belastung. Dafür gibt es jedoch rail-to-rail opamps, die den vollen bereich erschließen. Man könnte mit diesen opamps auch hi-side sensing realisieren. Die Verstärkerschaltung folgt deinem angeführten Beispiel, welches einen idealisierten Opamp beinhaltet.

Ansatz 3 (ebenfalls low-sided sensing)
Um das Problem mit dem sog. "output swing", sprich dem Nichterreichen der rail-Potentiale zu umgehen, führt man noch eine weitere Spannung ein, ich hatte ein paar negative Volt vorgeschlagen, für -5V gibt es garantiert Beispielschaltungen im Datenblatt. Damit wird ein beliebiger opamp mit Bipolartransistorausgangsstufe mit -5 und 12V betrieben und kann somit einen Ausgang von groben -3 .. +10V liefern, was das Nullniveau beinhaltet. Dieser Vorschlag lässt sich leicht und günstig umsetzen, selbst mit dem Schaltregler-IC, einer Speicherdrossel und einem Standard-opamp ist man preislich unter den sensing-ICs.

Nur Ansatz2 ist eleganter, sofern man einen passenden opamp findet. Hat jemand Vorschläge?

» Atomic,
»
» wir diskutieren hier dreierlei Lösungen.
»
» Ansatz 1 (hi-side current sensing):
» es gibt spezielle ICs, die eine Spannung entlang eines shunts in der
» positiven Versorgungsleitung messen und einen Stromausgang besitzen. Mit
» einem Widerstand gegen Nullpotential/Masse/Ground kann man dann einen
» Spannungswert erhalten.
»
» Ansatz 2 (low-side current sensing)
» in der Rückleitung wird die Spannung der Groundseite des shunts mittels
» Operationsverstärker vervielfacht und somit messtechnisch erschlossen. Die
» meisten opamps komman aber nur bis 2V Abstand an die Versorgungsschienen
» heran, sprich bei einem mit 0V, 12V versorgten Opamp ist der mögliche
» Ausgangspegel 2-10V ohne Belastung. Dafür gibt es jedoch rail-to-rail
» opamps, die den vollen bereich erschließen. Man könnte mit diesen opamps
» auch hi-side sensing realisieren. Die Verstärkerschaltung folgt deinem
» angeführten Beispiel, welches einen idealisierten Opamp beinhaltet.
»
» Ansatz 3 (ebenfalls low-sided sensing)
» Um das Problem mit dem sog. "output swing", sprich dem Nichterreichen der
» rail-Potentiale zu umgehen, führt man noch eine weitere Spannung ein, ich
» hatte ein paar negative Volt vorgeschlagen, für -5V gibt es garantiert
» Beispielschaltungen im Datenblatt. Damit wird ein beliebiger opamp mit
» Bipolartransistorausgangsstufe mit -5 und 12V betrieben und kann somit
» einen Ausgang von groben -3 .. +10V liefern, was das Nullniveau
» beinhaltet. Dieser Vorschlag lässt sich leicht und günstig umsetzen,
» selbst mit dem Schaltregler-IC, einer Speicherdrossel und einem
» Standard-opamp ist man preislich unter den sensing-ICs.
»
» Nur Ansatz2 ist eleganter, sofern man einen passenden opamp findet. Hat
» jemand Vorschläge?





Das sind ja interessante Lösungen. Leider konnte ich nicht bei allem folgen. Man ist das lange her.
Bevorzugt würde ich den Shunt in die Plus Leitung legen, da es sonnst auf dem Masse weg über die Signalleitung ( Schirmung ) zur einer Masseschleife kommt.

Aber ich finde es echt super, das ihr Euch Gedanken für eine sinnvolle Lösung macht. Bei Messungen in den Strom Dimensionen machen auch keine Toll erranzen von 4-5% was aus. Auch der Preis ist mir eigentlich egal, so lange es nicht 30-40 Euro kostet.

» » Atomic,
» »
» » wir diskutieren hier dreierlei Lösungen.
» »
» » Ansatz 1 (hi-side current sensing):
» » es gibt spezielle ICs, die eine Spannung entlang eines shunts in der
» » positiven Versorgungsleitung messen und einen Stromausgang besitzen.
» Mit
» » einem Widerstand gegen Nullpotential/Masse/Ground kann man dann einen
» » Spannungswert erhalten.
» »
» » Ansatz 2 (low-side current sensing)
» » in der Rückleitung wird die Spannung der Groundseite des shunts mittels
» » Operationsverstärker vervielfacht und somit messtechnisch erschlossen.
» Die
» » meisten opamps komman aber nur bis 2V Abstand an die
» Versorgungsschienen
» » heran, sprich bei einem mit 0V, 12V versorgten Opamp ist der mögliche
» » Ausgangspegel 2-10V ohne Belastung. Dafür gibt es jedoch rail-to-rail
» » opamps, die den vollen bereich erschließen. Man könnte mit diesen
» opamps
» » auch hi-side sensing realisieren. Die Verstärkerschaltung folgt deinem
» » angeführten Beispiel, welches einen idealisierten Opamp beinhaltet.
» »
» » Ansatz 3 (ebenfalls low-sided sensing)
» » Um das Problem mit dem sog. "output swing", sprich dem Nichterreichen
» der
» » rail-Potentiale zu umgehen, führt man noch eine weitere Spannung ein,
» ich
» » hatte ein paar negative Volt vorgeschlagen, für -5V gibt es garantiert
» » Beispielschaltungen im Datenblatt. Damit wird ein beliebiger opamp mit
» » Bipolartransistorausgangsstufe mit -5 und 12V betrieben und kann somit
» » einen Ausgang von groben -3 .. +10V liefern, was das Nullniveau
» » beinhaltet. Dieser Vorschlag lässt sich leicht und günstig umsetzen,
» » selbst mit dem Schaltregler-IC, einer Speicherdrossel und einem
» » Standard-opamp ist man preislich unter den sensing-ICs.
» »
» » Nur Ansatz2 ist eleganter, sofern man einen passenden opamp findet. Hat
» » jemand Vorschläge?
»
»
»
»
»
» Das sind ja interessante Lösungen. Leider konnte ich nicht bei allem
» folgen. Man ist das lange her.
» Bevorzugt würde ich den Shunt in die Plus Leitung legen, da es sonnst auf
» dem Masse weg über die Signalleitung ( Schirmung ) zur einer Masseschleife
» kommt.
»
» Aber ich finde es echt super, das ihr Euch Gedanken für eine sinnvolle
» Lösung macht. Bei Messungen in den Strom Dimensionen machen auch keine
» Toll erranzen von 4-5% was aus. Auch der Preis ist mir eigentlich egal, so
» lange es nicht 30-40 Euro kostet.

---
Hallo Atomic,

Da hast was zum Aussuchen:
http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an105.pdf

Viel Spass beim Strömen
Grüße
Gerald

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

Vielleicht findest du hier eine Lösung.
http://www.allegromicro.com/en/Products/Categories/Sensors/currentsensor.asp
gutes Gelingen

»
» Das sind ja interessante Lösungen. Leider konnte ich nicht bei allem
» folgen. Man ist das lange her.
» Bevorzugt würde ich den Shunt in die Plus Leitung legen, da es sonnst auf
» dem Masse weg über die Signalleitung ( Schirmung ) zur einer Masseschleife
» kommt.
»
» Aber ich finde es echt super, das ihr Euch Gedanken für eine sinnvolle
» Lösung macht. Bei Messungen in den Strom Dimensionen machen auch keine
» Toll erranzen von 4-5% was aus. Auch der Preis ist mir eigentlich egal, so
» lange es nicht 30-40 Euro kostet.

Bei der geforderten Genauigkeit von 4-5% rate ich dazu, die Bauteile von LT oder TI zu verwenden.
Grobe Überschlagsrechnung:
100A ergeben am Shunt 30mV. Bei einer Offsetspannung des OPs von ca. 0,3mV ergibt sich schon mal ein Fehler
von 1%. Dazu kommen noch zwei Widerstände mit je 1% und
ein kleiner Fehler beim A/D-Wandeln. Insgesamt bleibt
der Fehler unter 5%, ohne dass die Schaltung abgeglichen
werden muss.
Mit einem TL061 (ca. 3mV Offset) würde sich hier schon ein
Fehler von 10% ergeben.

» Bei der geforderten Genauigkeit von 4-5% rate ich dazu, die Bauteile von
» LT oder TI zu verwenden.
» Grobe Überschlagsrechnung:
» 100A ergeben am Shunt 30mV. Bei einer Offsetspannung des OPs von ca. 0,3mV
» ergibt sich schon mal ein Fehler
» von 1%. Dazu kommen noch zwei Widerstände mit je 1% und
» ein kleiner Fehler beim A/D-Wandeln. Insgesamt bleibt
» der Fehler unter 5%, ohne dass die Schaltung abgeglichen
» werden muss.
» Mit einem TL061 (ca. 3mV Offset) würde sich hier schon ein
» Fehler von 10% ergeben.



Danke für den Hinweis.
Ich habe noch mal genau drüber nachgedacht, und muss sagen, 10 % sind ja auch nicht viel. Der normale Stromfluss wird bei ca. 15-40 A liegen. Die Toleranzen kann ich sonnst auch noch später am Analogen Eingang der Vellemann K8055 gegenwirken.


Wie kann ich das ganze denn am besten Aufbauen?
Als inventierender Verstärker?
Spannung direkt vom Bordnetz?

» Bei der geforderten Genauigkeit von 4-5% rate ich dazu, die Bauteile von
» LT oder TI zu verwenden.
» Grobe Überschlagsrechnung:
» 100A ergeben am Shunt 30mV. Bei einer Offsetspannung des OPs von ca. 0,3mV
» ergibt sich schon mal ein Fehler
» von 1%. Dazu kommen noch zwei Widerstände mit je 1% und
» ein kleiner Fehler beim A/D-Wandeln. Insgesamt bleibt
» der Fehler unter 5%, ohne dass die Schaltung abgeglichen
» werden muss.
» Mit einem TL061 (ca. 3mV Offset) würde sich hier schon ein
» Fehler von 10% ergeben.



Danke für den Hinweis.
Ich habe noch mal genau drüber nachgedacht, und muss sagen, 10 % sind ja auch nicht viel. Der normale Stromfluss wird bei ca. 15-40 A liegen. Die Toleranzen kann ich sonnst auch noch später am Analogen Eingang der Vellemann K8055 gegenwirken.


Wie kann ich das ganze denn am besten Aufbauen?
Als inventierender Verstärker?
Spannung direkt vom Bordnetz?