Forum

Hallo,

ich möchte einen LM358 nutzen um eine Spannung von 1mv bis 400mv zu verstärken um den faktor 5 mind.

Hintergrund: ich möchte mittels shunt den Strom messen und über einen MC auswerten.

Der Shunt hat einen Wert von 0,1Ohm um den verlust klein zu halten.
Der maximale Strom der ihn durchfließen soll liegt bei 4 Ampere.
Folgich fallen maximal 400mv ab.
Die interne Spannungsreferenz, die ich zuer Messung nutze liegt bei 2,56 Volt.
Da mein ADC eine Auflösung von 10Bit hat - wäre eine direkte Messung zu ungenau.
Aber ich würde gerne auf 10mA genau den Strom messen.
Daher dachte ich das ich einfach einen OP verwende um den Strom um mind den Faktor 5 zu verstärken.
Und so die Auflösung zu erhöhen. Vielleicht auch den Faktor 6.


Quelle & Copyright: https://rn-wissen.de/
Jetzt die Frage wenn ich 1mV an den OP Anlege und Ihn beschalte wie in Bild 1 zur positiven Verstärkung kommt dann hinten wirklich 2mV raus?
Wie präzise ist das ganze? Kann man da eine Abweischung in % nennen oder ist das zu unterschiedlich?

Grüße & Vielen herzlichen Dank!
Gerald

Um es kurz zu machen: Gugg dir mal die Problematik Eingangsoffset beim OPV an. Unter 20...40mV am Eingang deines gewählten ICs wirst du kaum vernünftig messen können. Dazu kommt die Temperaturdrift des Offsets, das Eingangsrauschen und noch paar dynamische Werte. Ganz so einfach ist die Sache nicht, außerdem brauchst du mit Sicherheit besser geeignete OPV.

LG Sel

» Hallo,
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» ich möchte einen LM358 nutzen um eine Spannung von 1mv bis 400mv zu
» verstärken um den faktor 5 mind.
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» Hintergrund: ich möchte mittels shunt den Strom messen und über einen MC
» auswerten.
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» Der Shunt hat einen Wert von 0,1Ohm um den verlust klein zu halten.
» Der maximale Strom der ihn durchfließen soll liegt bei 4 Ampere.
» Folgich fallen maximal 400mv ab.
» Die interne Spannungsreferenz, die ich zuer Messung nutze liegt bei 2,56
» Volt.
» Da mein ADC eine Auflösung von 10Bit hat - wäre eine direkte Messung zu
» ungenau.
» Aber ich würde gerne auf 10mA genau den Strom messen.
» Daher dachte ich das ich einfach einen OP verwende um den Strom um mind den
» Faktor 5 zu verstärken.
» Und so die Auflösung zu erhöhen. Vielleicht auch den Faktor 6.
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» Quelle & Copyright: https://rn-wissen.de/
» Jetzt die Frage wenn ich 1mV an den OP Anlege und Ihn beschalte wie in Bild
» 1 zur positiven Verstärkung kommt dann hinten wirklich 2mV raus?
» Wie präzise ist das ganze? Kann man da eine Abweischung in % nennen oder
» ist das zu unterschiedlich?
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» Grüße & Vielen herzlichen Dank!
» Gerald

Ist der LM358 nicht vorwiegend als NF-Audio-Verstärker gedacht?

--
greets from aix-la-chapelle

Matthes

» Um es kurz zu machen: Gugg dir mal die Problematik Eingangsoffset beim OPV
» an. Unter 20...40mV am Eingang deines gewählten ICs wirst du kaum
» vernünftig messen können. Dazu kommt die Temperaturdrift des Offsets, das
» Eingangsrauschen und noch paar dynamische Werte. Ganz so einfach ist die
» Sache nicht, außerdem brauchst du mit Sicherheit besser geeignete OPV.

Hast du vielleicht einen Tip für mich welcher besser geeignet wäre?
Ich hab noch LM393 hier rumliegen, ist zwar ein kooperator aber müsste auch als verstärker beschaltbar sein, sweit ich mich noch erinnere.

Gefunden hab ich noch das hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Auto-Zero-Verst%C3%A4rker
Leider sind die OPV in dem Artikel teuer und schwer zu bekommen.
Ich les gerade den Artikel hier:
https://dk4ek.de/lib/exe/fetch.php/op_offs.pdf
Vielleicht weiß dieser Berufschullehrer ja einen genialen trick wie man damit umgeht.

Grüße
Gerald

Naja man sollte erst mal wissen, das der einfache OP nicht bis zu seiner Betriebsspannungsgrenze arbeitet. Ist deshalb die Frage, was hat man für eine Betriebsspannung. bzw wie Aufwändig will man für den OP eine zusätzliche schaffen.
Es gibt auch so genannte Rail 2 Rail OPs, die das können sollen. Meine Lieglings OPs können das nicht. Und für die bräuchte man also zusätzlich eine negative Betriebsspannung (vorrausgesetzt der Shunt sitzt in der Minus Leitung) Und dann gibt es von vielen OP- gruppen einfache also 1 OP im Gehäuse bis 4-fach also 4 OPs in einem Gehäuse. Die einfachen haben dann oft noch Anschlüsse zum Einstellen des Offsets z.B. der TL061 Der TL062 und 64 hat diese Anschlüsse nicht.
Aber wie gesagt beim TL061 brauchst du z.B. +/- 5V
Reicht aber so etwas, um aus +5V auch noch eine negative 5V Spannung zu machen
https://www.reichelt.de/dc-dc-wandler-tba-1-e-1-w-5-v-200-ma-sil-7-tba-1-0511e-p265729.html?&trstct=pol_3&nbc=1

Du hast 10 Bit Auflösung für die Meßwerterfassung. Wie genau ist dein Shunt? Mit einem Widerstand mit einer Toleranz von 0,5...1% wird das nix. Es sei denn, du kannst den Fehler mittels Hard- oder Software ausgleichen. Dazu benötigst du aber eine Vergleichsreferenz.

Zum Messen von Strom gibts fertige ICs. Ich denke da an solche Teile wie INA219 oder ähnliche ICs. Das sind Instrumentenverstärker. Damit hast du alles perfekt in einem IC, hohe Genauigkeit und die Teile kosten nicht die Welt. Welchen IC du nimmst entscheidet deine Anwendung. Also ob DC oder AC, Frequenzen, Genauigkeiten, Spannungen...

Außerdem gibts, wenn du es ganz einfach haben willst, beim Chinesen deiner Wahl fertige Module. Die brauchst du nur einbauen, abgleichen und glücklich sein. Kostet auch weniger als 3 Euro/Modul.

LG Sel

» Der Shunt hat einen Wert von 0,1Ohm um den verlust klein zu halten.
» Der maximale Strom der ihn durchfließen soll liegt bei 4 Ampere.
» Folgich fallen maximal 400mv ab.
» Die interne Spannungsreferenz, die ich zuer Messung nutze liegt bei 2,56
» Volt.
» Da mein ADC eine Auflösung von 10Bit hat - wäre eine direkte Messung zu
» ungenau.
» Aber ich würde gerne auf 10mA genau den Strom messen.
» Daher dachte ich das ich einfach einen OP verwende um den Strom um mind den
» Faktor 5 zu verstärken.
» Und so die Auflösung zu erhöhen. Vielleicht auch den Faktor 6.

Hallo,

um eine Spannung von 1mV (10mA * 0,1 Ohm) mit der von dir gewünschten Genauigkeit zu verstärken,
reicht ein LM358 nicht aus. Der hat eine Eingangs-Offsetspannung von ca. 2mV, so dass im worst case
am Ausgang bei Verstärkung 5 schon 10mV anliegen können, obwohl der Strom durch den Shunt 0 ist.
Du brauchtst einen OP mit einer Offsetspannung von z.B. 10µV oder kleiner. So etwas kostet
ca. 2€ oder mehr.
Wenn du doch den LM358 verwenden willst, dann kommmt eventuell die Schaltung
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/diffamp.htm
Bild 5 in Frage. Da kann die Eingangsoffsetspannung manuell abgeglichen werden.
Die Temperaturdrift von ca. 5µV pro °C bleibt jedoch.

Grüße
Altgeselle

Hallo
der "olle" 358 wird gerne genommen, weil er in vielen Fällen mit 5V Versorgung arbeitet. Mit dem Eingang ist "0" =gnd gut zu erfassen, nur geht der Ausgang nicht auf genau 0V, es bleibt immer eine geringe Spannung - irgendwo im Bereich von einigen mV (ich glaube, 5-20mV beim LM358).
Allerdings stellt sich noch die Frage, wie der Shunt geschaltet ist. Liegt der an Masse oder +Ub oder gar "frei schwebend"? Das hat erheblichen Einfluß auf die Schaltung und evtl. auch auf die Wahl des OPVs.
Und was für einen Strom willst Du messen? Liefert die Quelle saubere Gleichspannung bzw. sauberen Gleichstrom - so wie sie normalerweise nur eine Batterie liefert? Ist die Spannungsquelle ein Schaltnetzteil, so wirst Du einen Ripple von etlichen mV auf der Gleichspannung haben. Und schnelle zyklische Lastwechsel sorgen u.U. auch für eine Modulation, die die Messung erheblich beeinflussen können. Auch das wäre zu berücksichtigen. Wechselstrommessung wäre dann allerdings ein ganz anderes Thema.
Die Offsetfehler wurden bereits erwähnt. Die Offsetspannung ist temperaturabhängig (üblich mit einigen µV /°C), kann aber - wie schon gesagt wurde - durch Abgleich kompensiert werden. Natürlich kann man das auch rechnerisch im Programm korrigieren oder eben einen OPV mit geringerem Offset wählen - die gibt es geringfügig teurer quasi als standard-Typen. Die Wahl des OPV hängt also auch davon ab, wie weit Du Dich mit den nicht-idealen Schaltungsbedingungen beschäftigen willst oder kannst. Sonst den bereits erwähnten INA219 wählen - der arbeitet vollständig digital und gibt Dir die Daten seriell aus.
Grüße
Hartwig

» Hallo,
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» ich möchte einen LM358 nutzen um eine Spannung von 1mv bis 400mv zu
» verstärken um den faktor 5 mind.
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» Hintergrund: ich möchte mittels shunt den Strom messen und über einen MC
» auswerten.
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» Der Shunt hat einen Wert von 0,1Ohm um den verlust klein zu halten.
» Der maximale Strom der ihn durchfließen soll liegt bei 4 Ampere.
» Folgich fallen maximal 400mv ab.
» Die interne Spannungsreferenz, die ich zuer Messung nutze liegt bei 2,56
» Volt.
» Da mein ADC eine Auflösung von 10Bit hat - wäre eine direkte Messung zu
» ungenau.
» Aber ich würde gerne auf 10mA genau den Strom messen.
» Daher dachte ich das ich einfach einen OP verwende um den Strom um mind den
» Faktor 5 zu verstärken.
» Und so die Auflösung zu erhöhen. Vielleicht auch den Faktor 6.
»
»
» Quelle & Copyright: https://rn-wissen.de/
» Jetzt die Frage wenn ich 1mV an den OP Anlege und Ihn beschalte wie in Bild
» 1 zur positiven Verstärkung kommt dann hinten wirklich 2mV raus?
» Wie präzise ist das ganze? Kann man da eine Abweischung in % nennen oder
» ist das zu unterschiedlich?
»
» Grüße & Vielen herzlichen Dank!
» Gerald

Moin,

schau Dir mal Ebay-Artikel 263558524848 an

Gruß Uwe

P.S.: Gibt es von deutschen Händlern auch etwas teurer; dafür schneller

» Ist der LM358 nicht vorwiegend als NF-Audio-Verstärker gedacht?

Wohl kaum. Sowenig, dass es einige Jahre früher beim LM741 so war. Es gibt schlicht und einfach eine Entwicklungsgeschichte des Opamp.

In dieser Geschichte hervorgegangen sind Opamps mit speziellen Eigenschaften, wie solche mit JFET-Inputs und CMOS-Opamps (LinCMOS von NSC). Es entstanden auch sehr schnelle Opamps.

Aus dieser Vielfalt gibt es heute z.B. Opamps für schnelle (HF) Anwendungen und solche mit sehr hohen Eingangswiderständen geeignet z.B. für EKG- und EMG-Messungen/Biofeedbacks. Und da sind wir auch schon beim Instrumentations-Verstärker angelangt....

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

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» verstärken um den faktor 5 mind.
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» auswerten.
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» Der Shunt hat einen Wert von 0,1Ohm um den verlust klein zu halten.
» Der maximale Strom der ihn durchfließen soll liegt bei 4 Ampere.
» Folgich fallen maximal 400mv ab.
» Die interne Spannungsreferenz, die ich zuer Messung nutze liegt bei 2,56
» Volt.
» Da mein ADC eine Auflösung von 10Bit hat - wäre eine direkte Messung zu
» ungenau.
» Aber ich würde gerne auf 10mA genau den Strom messen.
» Daher dachte ich das ich einfach einen OP verwende um den Strom um mind den
» Faktor 5 zu verstärken.
» Und so die Auflösung zu erhöhen. Vielleicht auch den Faktor 6.
»
»
» Quelle & Copyright: https://rn-wissen.de/
» Jetzt die Frage wenn ich 1mV an den OP Anlege und Ihn beschalte wie in Bild
» 1 zur positiven Verstärkung kommt dann hinten wirklich 2mV raus?
» Wie präzise ist das ganze? Kann man da eine Abweischung in % nennen oder
» ist das zu unterschiedlich?
»
» Grüße & Vielen herzlichen Dank!
» Gerald

Wird ein statischer Strom gemessen oder eine PWM? Im letzteren Fall kann man den Offset raus rechnen, im ersten Fall ist der OP ungeeignet.

Hallo,

ich hab in dem Papier gelesen das es mittels 4 Widerständen und einem Poti möglich sein soll das offset "wegzueichen".

Weiß vielleicht jemand wie man die Werte für die Widerstände richtig berechnet?
Bin ganz spitz aufs losbasteln.
Ich hab auch in dem papier gelesen das man solche "Eichschaltungen" auch an normale OPs anschließen kann.
Deshalb würde ich es gerne einmal ausprobieren.

Also nochmal: Weiß jemand wie man diese 4 Widerstände und das Poti richtig berechnet?

https://dk4ek.de/lib/exe/fetch.php/op_offs.pdf

Grüße
Gerald

» Natürlich kann man das
» auch rechnerisch im Programm korrigieren

Danke Hartwig!

Wie dumm der Mensch (also ich) manchmal ist.
Wenn das ding "statisch" ist brauch ich es ja nur wegzurechnen.
Einfach, leicht und kostenlos! Danke!

Grüße
Gerald

Hallo,
Einige OPVs haben Anschlüsse für den Offsetabgleich. In diesem Fall ist die Dimensionierung im Datenblatt angegeben. Mittlerweile ist es oft einfacher, einen OPV gezielt mit für die Anwendung passendem Offset auszusuchen. Geht beides nicht, so kann man z. B. ein Poti als Spannungsteiler zwischen eine stabile positive und negative Spannung legen, so daß der Einstellbereich des Potis den max. möglichen Bereich der Offsetspannung abdeckt. Diese Spannung wird dann dem Eingang des OPV so zugeführt, dass der Offset des OPV kompensiert wird. Die genaue Beschaltung und Dimensionierung hängt von Deiner Schaltung und dem OPV ab....
Hartwig