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Hallo Leute,
ich versuche gerade eine Stromversorgung für einen uC mit ein wenig Beschaltung und 9 ACS780 Hallsensoren aufzubauen, die auch unter 300mA Last noch eine sehr präzise Spannung (5V) liefert. Leider komme ich hier mit den üblichen Linearreglern nicht weiter und auch meine Versuche mit LM2576 und LTC3246 haben mich nicht weiter gebracht. Sowohl Linearregler als auch Spannungswandler haben recht große Abweichungen a) bei der fixen Spannung b) sobald eine Last angeschlossen wird. Als Eingangsspannung stehen entweder eine sehr ungenaue USB-Spannung oder ein 4S LiFePo4 Akku zu Verfügung. Weiß jemand Rat?

Moin.
Wir verwenden in unseren Baugruppen auch die Stromsensoren von Allegro.
Die Empfindlichkeit und der Offset hängen von der Höhe der Versorgungsspannung ab.
Die exakte Größe der Versorgungsspannung ist nicht wichtig. Du musst sie nur genau messen.
Wir versorgen den AD-Wandler mit einer genauen Referenzspannung und führen das Messsignal und die Versorgungsspannung an die analogen Eingänge des AD-Wandlers.
Über die im Datenblatt angegebene Formel kann man dann den Faktor Ampere pro Volt des Sensors sehr genau bestimmen.
Um eine Genauigkeit besser als 1% zu erreichen werden die Baugruppe bei der Fertigung dann per SW abgeglichen ( Präziser Prüfstrom wird eingespeist, Messwert ausgelesen und dann einen Korrekturwert ermittelt.)
Ansonsten bräuchte man hochpräzise Spannungsteiler vor dem AD-Wandler (besser 0,1%)

Nils

» Das Problem mit der Spannungsmessung ist damit aber leider noch nicht
» gelöst.

An Aref eine Referenz hängen und den ADC zur Spannungsmessung auf die schalten. Zur Strommessung dann den ADC auf Vcc schalten.

» Ein Shunt dient der Strommessung.
Ich meinte natürlich eine Referenezspannungsquelle. Bei Mouser steht da immer Shunt reference. Präzise müsste es wohl Präzisions-Shunt-Regler heißen

» Edit: Was für einen µC verwendest du?

32U4

» The device features a ratiometric output. This means that the
» quiescent voltage output, VOUTQ, and the magnetic sensitivity,
» Sens, are proportional to the supply voltage, VCC.

Soweit die Theorie. Ich habe schon oft mit den Dingern gearbeitet, bin im Code dann aber immer von einer festen Spannung ausgegangen und habe quasi genullt und die Differenz im EEprom gespeichert. Vielleicht müsste ich mir mal einen Codeschnipsel anschauen um zu verstehen wir das funktioniert. Ich mache mich mal auf die Suche.

Das Problem mit der Spannungsmessung ist damit aber leider noch nicht gelöst. Die einzige Möglichkeit die mir da einfällt wäre die interne Referenzspannung manuell möglichst genau auszumessen und dann im Code dann zur Spannungsmessung auf die interne Referenzspannung umzuschalten. Das habe ich allerdings schon ausprobiert und bisher kann ich damit nur sehr ungenau messen. Oder eben einen externen Baustein mit eingebauter Referenzspannung verwenden. Hat hierzu jemand einen Vorschlag?

» Aber für die Spannungsmessung
» bräuchte ich eigentlich einen Präzisionsshunt an ARef.

Ein Shunt dient der Strommessung.

Edit: Was für einen µC verwendest du?


» *So richtig verstanden habe ich das mit der ratiometischen Messung ja noch
» nicht. Der ACS gibt in der unidirectionalen Ausführung ca. 250mV aus. Die
» Spannung steigt dann eben an, wenn der Strom größer wird. Wenn ich nun den
» Spannungsanstieg ins Verhältnis zur Referenzspannung setze, dann ahbe ich
» doch einen Messfehler, weil der Stromsensor eben nicht bei 0v anfängt
» auszugeben sondern bei ca. 250mV. Oder steh ich jetzt auf dem Schlauch?

Datenblatt, S.16:

The device features a ratiometric output. This means that the
quiescent voltage output, VOUTQ, and the magnetic sensitivity,
Sens, are proportional to the supply voltage, VCC.

Vielen Dank für die vielen Antworten. Ich glaube das Problem ist, dass ich beides messen möchte: Die Spannung über einen Spannungsteiler und den Strom über die Stromsensoren. Mit den Stromsensoren kann ich ratiometrisch messen.* Dafür genügt also eine unpräzise Spannung. Die Spannung muss nur an den Stromsensoren und ARef gleich sein. Aber für die Spannungsmessung bräuchte ich eigentlich einen Präzisionsshunt an ARef. Nun mag der uC es aber gar nicht, wenn ich ihm sage er soll analogReference(DEFAULT) machen (AREF = Versorgungsspannung) um den Strom zu messen und am AREF Pin hängt aber der Präzisionsshunt. Eine weitere Möglichkeit wäre die interne Referenzspannung aber die ist ja nun auch nicht wirklich exakt. Gibt es vielleicht eine andere Möglichkeit die Spannung zu messen? Vielleicht mit irgendeinem I2C IC?

*So richtig verstanden habe ich das mit der ratiometischen Messung ja noch nicht. Der ACS gibt in der unidirectionalen Ausführung ca. 250mV aus. Die Spannung steigt dann eben an, wenn der Strom größer wird. Wenn ich nun den Spannungsanstieg ins Verhältnis zur Referenzspannung setze, dann ahbe ich doch einen Messfehler, weil der Stromsensor eben nicht bei 0v anfängt auszugeben sondern bei ca. 250mV. Oder steh ich jetzt auf dem Schlauch?

Nochmal zur Messgenauigkeit. Ich gehe davon aus, dass ich bis 20V messen möchte. Also Spannungsteiler 4:1. Wenn die Refernezspannung also 4,9V statt 5V beträgt, dann beträgt der Messfehler mind. 0,4V, was schon ganz schön viel ist. Oder?

» » ».... Als Eingangsspannung stehen
» » » entweder eine sehr ungenaue USB-Spannung oder ... zu
» » » Verfügung. Weiß jemand Rat?
» »
» » Moin,
» » ist das jetzt ernst gemeint, daas du aus 5V +/- 0,25 exakte 5V >>>mit
» einem
» » Linearregler<<< machen willst?
» »
» » Gruß Micha
»
» Natürlich nicht. Darum habe ich ja beschrieben, dass ich 2 Spannungen zur
» Verfügung habe.
Steht aber so da, dass die eine Quelle eine ungenau USB-Spannung ist... Diese Linear-Lösung ist also von vorn herein für die "Ablage RUND".

» Mit den Linearreglern habe ich versucht die Akkuspannung
» auf 5V zu regeln. Der LTC3246 ist ein Buck-Boost Converter, der
» tatsächlich auch 2,7-38V 5V machen sollte und das mit einer Genauigkeit von
» +/- 25mV.
Hast du diesen Wert aus dem DB als garantiertes Maximum und unter (ganz kronkret) bestimmten Voraussetzungen? Oder nur aus einem der Diagramme im DB abgelesen? Letztere sind "typische" Ergebnisse unter quasi idealen Laborbedingungen....

Ich kann leider nicht abschätzen, an welcher Stelle deines Projekts diese enorme Präzision in der Spannungsversorgung nötig ist. Der Professor selbst braucht sie jedenfalls sicher NICHT.

Mit deiner Forderung dieser Genauigkeit am Ausgang von (EDIT) +/-10mV (unter jeglichen Lastbedingungen bewegen wir uns bereits im Präzisions-Referenzbereich. Z.B. würde eine "uralte" LH0070 (NS) das erfüllen, WENN die restliche Peripherie (also Regelung und Leistungssteller) dann auch noch optimal mitspielt. Das ganze darfst du natürlich möglichst noch (NUR) unter sehr konstanter Temperatur betreiben...

--
Grüße
Michael

» » Auch die Sensorschaltung sollte über eine gute
» » Versorgungsspannungsunterdrückung verfügen,
»
» Ach wo, der Sensor arbeitet ratiometrisch. Man muss also den ADC auch so
» arbeiten lassen.
ok, ich hab mit den Dingern noch nie was zu tun gehabt...

Hallo,
» Der LTC3246 ist ein Buck-Boost Converter, der
» tatsächlich auch 2,7-38V 5V machen sollte und das mit einer Genauigkeit von
» +/- 25mV. Damit habe ich versucht die USB Spannung zu stabilisieren. Leider
» funktioniert der bei mir nicht so wie er sollte.
das ist doch ein Ansatz, ich würde den Ausgang des Reglers zusätzlich filtern (LC-Glied), und die +/- 25mV hinnehmen, dann bei Bedarf eine zusätzliche Referenz für die Sensoren ***edit: erübrigt sich, habe gerade den Kommentar von xy gelesen!***
was hat der LTC3246 gemacht, vielleicht hat hier jemand Erfahrung mit dem Ding?
Grüße
Hartwig

» Auch die Sensorschaltung sollte über eine gute
» Versorgungsspannungsunterdrückung verfügen,

Ach wo, der Sensor arbeitet ratiometrisch. Man muss also den ADC auch so arbeiten lassen.

» Hallo Hartwig,
»
» es geht in erster Linie darum, die Hallsensoren mit Strom zu versorgen.
» Allerdings waren es nur 300mA nicht 3000.
» ich möchte mit dem uC einmal Spannung (9-16V) über einen Spannungsteiler
» und 9 mal Strom (8 x 0-50A) und 1x +/- 150A messen.
» Die 9 Stromsensoren benötigen jeweils max. 19mA und der uC mit ein wenig
» Beschaltung ca. 60mA.

ok, sorry, das mit dem Strom hatte ich falsch gelesen.
Die Anforderungen an die Genauigkeit der Spannung hast Du wahrscheinlich mit der Meßgenauigkeit gleichgesetzt. Das ist dann sicherlich erforderlich, wenn die Spannungsversorgung 1:1 auf das Messergebnis einwirkt. Wir kennen die Schaltung nicht, aber eigentlich sollte man das so dimensionieren, dass der Versorgungsspannungseinfluß deutlich kleiner gehalten wird, ein Standard-OPV hat z.B. eine Versorgunsspannungsunterdrückung von 70-100dB), Auch die Sensorschaltung sollte über eine gute Versorgungsspannungsunterdrückung verfügen, für die letzten Prozent oder Promille könnte dann notfalls eine eigene Referenzspannungsquelle sorgen. Bedenke auch, das andere Verbraucher wie z. B. der µC oder Bustreiber erhebliche Spikes auf der Versorgungsspannung erzeugen, die sind nur schwer bis in den mV-Bereich wegzubügeln. So gesehen ist die Trennung von Ub und Uref auch sinnvoll.
Grüße
Hartwig

» ».... Als Eingangsspannung stehen
» » entweder eine sehr ungenaue USB-Spannung oder ... zu
» » Verfügung. Weiß jemand Rat?
»
» Moin,
» ist das jetzt ernst gemeint, daas du aus 5V +/- 0,25 exakte 5V >>>mit einem
» Linearregler<<< machen willst?
»
» Gruß Micha

Natürlich nicht. Darum habe ich ja beschrieben, dass ich 2 Spannungen zur Verfügung habe. Mit den Liniearreglern habe ich versucht die Akkuspannung auf 5V zu regeln. Der LTC3246 ist ein Buck-Boost Converter, der tatsächlich auch 2,7-38V 5V machen sollte und das mit einer Genauigkeit von +/- 25mV. Damit habe ich versucht die USB Spannung zu stabilisieren. Leider funktioniert der bei mir nicht so wie er sollte.

» es geht in erster Linie darum, die Hallsensoren mit Strom zu versorgen.
» Allerdings waren es nur 300mA nicht 3000.
» ich möchte mit dem uC einmal Spannung (9-16V) über einen Spannungsteiler
» und 9 mal Strom (8 x 0-50A) und 1x +/- 150A messen.
» Die 9 Stromsensoren benötigen jeweils max. 19mA und der uC mit ein wenig
» Beschaltung ca. 60mA.

Dazu ist doch keine so präzise Versorgungsspannung nötig.

Hallo Hartwig,

es geht in erster Linie darum, die Hallsensoren mit Strom zu versorgen. Allerdings waren es nur 300mA nicht 3000.
ich möchte mit dem uC einmal Spannung (9-16V) über einen Spannungsteiler und 9 mal Strom (8 x 0-50A) und 1x +/- 150A messen.
Die 9 Stromsensoren benötigen jeweils max. 19mA und der uC mit ein wenig Beschaltung ca. 60mA.

».... Als Eingangsspannung stehen
» entweder eine sehr ungenaue USB-Spannung oder ... zu
» Verfügung. Weiß jemand Rat?

Moin,
ist das jetzt ernst gemeint, daas du aus 5V +/- 0,25 exakte 5V >>>mit einem Linearregler<<< machen willst?

Gruß Micha

--
Grüße
Michael

» » » sehr präzise Spannung (5V) liefert.
» »
» » Also +/-2V.
»
» mehr als +/- 0,01V Abweichung sollteb es nicht sein.
Hallo,
da liegst Du ganz deutlich im Bereich der Referenzspannungen, weit über den Kriterien einer üblichen Spannungsversorgung (+/- 5%). Mit den Toleranzen wären dann auch Brumm und Rauschen sowie Temperaturdrift anzugeben. Bei 0,5 V Reserve und Maximalstrom von 3A wird das nicht einfach werden. Was soll denn da mit so genauen 5V / 3A versorgt werden???
Grüße
Hartwig