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bastelix(R)

13.01.2019,
01:52
 

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC? (Elektronik)

Servus,

ich suche einen OpAmp mit dem ich an einem Shunt den Strom messen und das dann mit einem µC (Arduino/ATMega328) auswerten kann. Ich brauche also einen OpAmp der die paar mV/mA auf 0-5V Verstärkt.

Auflösung des ADC: ~5mV
Zulässige Spannung des µC/ADC: 0V-5V (-0V3-5V5 maximal)
Shunt: 5mOhm oder 10mOhm (wenn es nicht anders geht auch 1mOhm oder 100mOhm)

Anforderungen:
Genauigkeit des gemessenen Stroms: ~10mA sollten reichen
Strom: 0-1A (ein paar 100mA wäre auch nett aber ich glaube das ist nicht so einfach realisierbar)
Spannungen bei denen der Strom gemessen werden soll: 3V3/5V/12V (-12V)
Mögliche Versorgungsspannung des OpAmp: 3V3/5V/12V/-12V
Idealerweise common ground für Messpfad, OpAmp und µC
Bauform OpAmp: Verfügbar im einem DIL/DIP-Gehäuse bei (halbwegs) seriösen Händlern die auch an Privatpersonen verkaufen.
Preis: Sollte unter 10€ für den/die OpAmp-IC(s) pro Messpfad liegen

Ich hab auch kein Problem damit mehrere OpAmps zu kaskadieren, sofern das nötig ist oder damit das Bastelbudget weniger belastet wird.

Zu dem Thema habe ich auch schon ein paar Tage recherchiert und experimentiert (so ein Urlaubstag ist dabei verdammt schnell rum ;-) ) und ein paar ICs rausgesucht.

Bei Reichelt und Conrad sind (im Moment) die Typen verfügbar: TLC279 LT1494 LT1496 LT1366 INA126
Was ich bei den beiden nicht in einem DIL-Gehäuse gefunden habe: LMC6481 INA168 AD8551 LTC1250 AD8622 AD8671 LT6100 LT1637 LTC6943 LTC6101 MAX4372 MAX4173

Bin mir aber zum einen nicht sicher welcher der verfügbaren am besten geeignet ist und zum anderen ob es nicht doch einen geeigneteren gibt den ich bisher übersehen habe.

Was ich damit vor habe:

Phase 1: Strom mit einem µC messen; den Messwert loggen und auf einem Display anzeigen
Phase 2: Phase 1 + Bei eingestelltem Strom die Spannung via µC-Steuerung unterbrechen
Phase 3: Phase 1 + Strom auf eingestellten Wert via µC-Regelung begrenzen

Welche OpAmps sollte ich mir organisieren?
Bin auch für Vorschläge zu anderen Händlern, die an Privatpersonen verkaufen und geeignete OpAmps auf lager haben, dankbar.

bastelix(R)

17.01.2019,
22:23

@ bastelix

Nachtrag: Welchen Operationsverstärker für Strommessung...

Hatte sogar noch ein INA219-Platinchen in der Bastelkiste.

Hab mal ein bisschen experimentiert. Aktueller Stand: Ich kann mit dem Arduino den Strom, laut DMM begrenzen. Wenn ein vorgegebener Soll-Wert überschritten ist schalte ich einen MOSFET via PWM mehr oder weniger schnell an und aus.
Der INA219 hat gelegentlich Messfehler, um das per Software zu kompensieren messe ich mehrmals und bilde den Mittelwert. Damit wird das ganze langsamer und der begrenzte Strom schwankt auch noch (laut DMM) um rund 5mA, mit dem Oszi sieht das noch etwas wilder aus.
Nichts was man produktiv einsetzen kann aber immerhin klappt mal was und ich verstehe soweit sogar die Zusammenhänge. Das ist doch schon mal ein Anfang.

Danke nochmal für alle Antworten.

bastelix(R)

14.01.2019,
23:27

@ Sel

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» » » Aber die Regelung sollte doch analog erfolgen. Oder?
» »
» » So ein DSP ist heute verdammt schnell.
»
» Ja ok, aber mittels Selbstbau wird man da ohne viel Erfahrung auf diesem
» Gebiet und diverser (teurer) Meßtechnik nicht weit kommen. So meinte ich
» das.
Sehe ich auch so. Nur irgendwie muss ich Erfahrung sammeln und ich versuche mich jetzt mal aus der Richtung an das Thema ranzutasten.
Mit einem Arduino und einem I2C-Sensor wird die Strombegrenzung sicherlich nicht schnell genug sein, aber zumindest kann ich damit mal experimentieren, lernen und dann weitermachen.

Kurzschlussschutz hat das ITX-Netzteil schon eingebaut und die abrufbaren Ströme pro Spannungs-Schiene sind bei weitem nicht so hoch wie bei einem ATX-Netzteil. Also für die ersten Experimente sollte das tun.

bastelix(R)

14.01.2019,
23:11

@ xy

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» Wie wärs mit INA219? Gibts als fertiges Platinchen, und Software dazu gibts
» auch reichlich.
An I2C-Typen hab ich garnicht gedacht. Ja, für die ersten Experimente sollte der vollkommen reichen.

Vielen Dank!

xy(R)

E-Mail

14.01.2019,
18:38

@ Sel

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» » » Aber die Regelung sollte doch analog erfolgen. Oder?
» »
» » So ein DSP ist heute verdammt schnell.
»
» Ja ok, aber mittels Selbstbau wird man da ohne viel Erfahrung auf diesem
» Gebiet und diverser (teurer) Meßtechnik nicht weit kommen. So meinte ich
» das.

Ist analog schon nicht ohne.

Sel(R)

Radebeul,
14.01.2019,
18:31

@ xy

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» » Aber die Regelung sollte doch analog erfolgen. Oder?
»
» So ein DSP ist heute verdammt schnell.

Ja ok, aber mittels Selbstbau wird man da ohne viel Erfahrung auf diesem Gebiet und diverser (teurer) Meßtechnik nicht weit kommen. So meinte ich das.

LG Sel

--
******************************************
Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

xy(R)

E-Mail

14.01.2019,
18:28

@ Sel

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» Aber die Regelung sollte doch analog erfolgen. Oder?

So ein DSP ist heute verdammt schnell.

Sel(R)

Radebeul,
14.01.2019,
18:25
(editiert von Sel
am 14.01.2019 um 18:26)


@ xy

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» » Das vergrößert die Auswahl der verfügbaren ICs gewaltig. Damit stehe ich
» » aber wieder vor dem Problem, einen oder einige auszusuchen die ich
» bestelle
» » um damit zu experimentieren....
»
» Wie wärs mit INA219? Gibts als fertiges Platinchen, und Software dazu gibts
» auch reichlich.

Bin ich auf dem richtigen Gedankenpfad, das ein über Software gesteuertes Netzteilchen unter Umständen zu langsam ist? Also in Bezug aufs Reagieren auf Schutzmechanismen, außergewöhnliche Betriebszustände (Impulsbelastung), Kurzschlußschutz...

Schaltnetzteile sind eine andere Hausnummer, weiß ich.

Digitale Bestandteile sind ja ok, also Anzeigen, Ansteuerung für gewünschten Strom und/oder Spannung, diverse Extras, PC-Steuerung, was weiß ich noch alles. Aber die Regelung sollte doch analog erfolgen. Oder?

LG Sel

--
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Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

xy(R)

E-Mail

13.01.2019,
23:49

@ bastelix

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» Das vergrößert die Auswahl der verfügbaren ICs gewaltig. Damit stehe ich
» aber wieder vor dem Problem, einen oder einige auszusuchen die ich bestelle
» um damit zu experimentieren....

Wie wärs mit INA219? Gibts als fertiges Platinchen, und Software dazu gibts auch reichlich.

bastelix(R)

13.01.2019,
22:31

@ xy

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» » als DIL verfügbar.
»
» Es gibt Adapterplatinchen für SMD.
Stimmt, daran hab ich garnicht gedacht....

Das vergrößert die Auswahl der verfügbaren ICs gewaltig. Damit stehe ich aber wieder vor dem Problem, einen oder einige auszusuchen die ich bestelle um damit zu experimentieren....

xy(R)

E-Mail

13.01.2019,
22:15

@ bastelix

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» als DIL verfügbar.

Es gibt Adapterplatinchen für SMD.

bastelix(R)

13.01.2019,
22:12

@ xy

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» » Ich möchte erstmal den Strom auf den 3V3/5V/12V und ggf. auch auf der
» -12V
» » Schiene mit einem µC auswerten.
»
» Das macht aber nur auf der jeweiligen Spannungschiene Sinn, nicht auf GND.
Ich glaube da liegt eines meiner Probleme. Ich hab vergessen zu erwähnen, dass ich high side messen möchte.
Der Common GND eigentlich nur, weil ich die Versorgungsspannung für den µC und den OpAmp vorerst auch gerne ohne galvanischer Trennung vom ITX-Netzteil beziehen möchte.

» Es gibt spezielle Chips für "high side current sense", oder man macht das
» mit einem passend versorgten Instrumentenverstärker.
Genau sowas habe ich gesucht, und von den rausgesuchten (sofern ich da nicht auch daneben gegriffen habe) sind nur TLC279 LT1494 LT1496 LT1366 INA126 bei meinen üblichen Lieferanten als DIL verfügbar. Und jetzt weiß ich halt nicht, ob ich da ein paar von denen bestellen soll und damit experimentieren kann oder ob es da einen geeigneteren IC gibt den ich nicht gefunden habe.

xy(R)

E-Mail

13.01.2019,
21:30

@ bastelix

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» Ich möchte erstmal den Strom auf den 3V3/5V/12V und ggf. auch auf der -12V
» Schiene mit einem µC auswerten.

Das macht aber nur auf der jeweiligen Spannungschiene Sinn, nicht auf GND.

Es gibt spezielle Chips für "high side current sense", oder man macht das mit einem passend versorgten Instrumentenverstärker.

bastelix(R)

13.01.2019,
21:17

@ xy

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» Beachte die Empfindlichkeit: 100-200mV/A.
Danke für den Hinweis.

» Was willst du eigentlich praktisch messen, den Strom von welchen Teilen?
Ich hab durch Zufall ein ITX-Netzteil erhalten und mir gedacht ich mache meine ersten Experimente bezüglich Netzteilbau/Strombegrenzung mal auf der Basis von diesem ITX-Netzteil. Die Versorgungsspannung ist 12VDC und das ganze hat nur 120W, da bewege ich mich in einem Bereich in dem ich mich alleine basteln traue.

Ich möchte erstmal den Strom auf den 3V3/5V/12V und ggf. auch auf der -12V Schiene mit einem µC auswerten. Als Last vorerst einfach nur Lastwiderstände.
Wenn ich das hinbekommen habe möchte ich bei einem eingestellten Strom via µC einfach abschalten (Relais, MOSFET, ...). Also quasi eine elektronische Sicherung mit einem µC nachbauen.
Wenn ich das hinbekommen habe möchte ich mit einer Strombegrenzung via µC experimentieren.

In erster Linie möchte ich dabei etwas lernen, experimentieren und des Bastelns wegen basteln. Falls dabei ein Prototyp für ein Festspannungs-Bastelnetzteil rauskommt wäre das toll, wenn nicht hab ich wenigstens was gelernt und trau mich dann vielleicht eher an ein selbstgebautes Netzteil.

Hab mich in den letzten Wochen auch in Netzteilbau, elektronische Sicherungen, Strombegrenzungsschaltungen etc. eingelesen aber so rein diskret aufgebaut übersteigt noch immer meine Fähigkeiten. Ohne zu verstehen was ich da nachbaue möchte ich auch nichts fertiges nachbauen, ich will da ja was lernen. Darum meine Idee erstmal ein fertiges Netzteil mit Strom-Überwachung aufzurüsten. Da ich eher der ITler bin fällt mir das einfacher wenn ich einen µC verwenden kann.

Ich hab auch schon mit ein paar OpAmp-Typen, die ich da habe, versucht eine Strommessung zu basteln, aber mit den Universal-OpAmps waren die Ergebnisse eher frustrierend.

xy(R)

E-Mail

13.01.2019,
20:11

@ bastelix

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» » Und warum nicht einen Hall Sensor?
» » https://www.sparkfun.com/datasheets/BreakoutBoards/0712.pdf
»
» Weil ich den garnicht auf dem Schirm hatte. Danke, ich schau mal ob es
» sowas auch in DIL gibt oder ich ein Breakout-Boards in DE bekomme.

Beachte die Empfindlichkeit: 100-200mV/A.


Was willst du eigentlich praktisch messen, den Strom von welchen Teilen?

bastelix(R)

13.01.2019,
19:54

@ gast

Welchen Operationsverstärker für Strommessung mit µC?

» » Servus,
» »
» » ich suche einen OpAmp mit dem ich an einem Shunt den Strom messen und
» das
» » dann mit einem µC (Arduino/ATMega328) auswerten kann. Ich brauche also
» » einen OpAmp der die paar mV/mA auf 0-5V Verstärkt.
»
» Und warum nicht einen Hall Sensor?
» https://www.sparkfun.com/datasheets/BreakoutBoards/0712.pdf

Weil ich den garnicht auf dem Schirm hatte. Danke, ich schau mal ob es sowas auch in DIL gibt oder ich ein Breakout-Boards in DE bekomme.