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chris1896(R)

07.11.2023,
14:13
 

Strommessung mit Differenzverstärker (Elektronik)

Hey zusammen ,
Ich bin Student und arbeite zurzeit an einen Projekt wobei ich eine Strommmessung ,
mit hilfe eines Differenzverstärkers und eines Shunts verwirklichen will.
Der Ausgang des Ops soll bei 300mA ca 3V betragen und von einen Stm32 als Microcontroller ausgewertet werden.
ich würde mich über ein paar nützliche Kommentare freuen oder eventuelles Verbesserungspotenzial zu meiner Überlegung.

Spannung liegt bei ca 30v am shunt ,eine Messung entgegen GND ist leider keine Option.




bigdie(R)

07.11.2023,
14:34

@ chris1896

Strommessung mit Differenzverstärker

Gibt für so etwas auch andere Möglichkeiten als ein Shunt z.B.
https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070
https://www.pollin.de/p/differenz-stromsensor-vacuumschmelze-t6040n4646x95081-300-ma-5-v-180071

Da die Teile galv. Trennung haben, spielt es auch keine Rolle, ob du auf gnd oder 30V misst

Offroad GTI(R)

07.11.2023,
15:22

@ chris1896

Strommessung mit Differenzverstärker

» ich würde mich über ein paar nützliche Kommentare freuen oder eventuelles
» Verbesserungspotenzial zu meiner Überlegung.
Grundsätzlich nicht schlecht, nur kannst du nicht von den Spannungsteilern direkt auf das Widerstandsnetzwerk des OPV gehen, da sie sich gegenseitig beeinflussen.

chris1896(R)

07.11.2023,
15:30

@ Offroad GTI

Strommessung mit Differenzverstärker

» » ich würde mich über ein paar nützliche Kommentare freuen oder
» eventuelles
» » Verbesserungspotenzial zu meiner Überlegung.
» Grundsätzlich nicht schlecht, nur kannst du nicht von den Spannungsteilern
» direkt auf das Widerstandsnetzwerk des OPV gehen, da sie sich gegenseitig
» beeinflussen.

Welche Option hätte ich deiner Meinung nach ? und in wie fern beeinflussen sie sich ?
Ich habe gehofft mit den Spannungsteiler die Spannung vor dem Op regulieren zu Können da dieser an 5V anliegt.

chris1896(R)

07.11.2023,
15:33
(editiert von chris1896
am 07.11.2023 um 15:40)


@ bigdie

Strommessung mit Differenzverstärker

» Gibt für so etwas auch andere Möglichkeiten als ein Shunt z.B.
» https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070
» https://www.pollin.de/p/differenz-stromsensor-vacuumschmelze-t6040n4646x95081-300-ma-5-v-180071
»
» Da die Teile galv. Trennung haben, spielt es auch keine Rolle, ob du auf
» gnd oder 30V misst

Allgemein interessanter Ansatz aber für meinen Einsatz wohl ehr nicht optimal ,da ich einen Ladestrom von einen Akku in einer Simulation halbwegs kontinuierlich zwischen 0--300mA messen will.

Hartwig(R)

07.11.2023,
15:52
(editiert von Hartwig
am 08.11.2023 um 07:53)


@ chris1896

Strommessung mit Differenzverstärker

» » » ich würde mich über ein paar nützliche Kommentare freuen oder
» » eventuelles
» » » Verbesserungspotenzial zu meiner Überlegung.
» » Grundsätzlich nicht schlecht, nur kannst du nicht von den
» Spannungsteilern
» » direkt auf das Widerstandsnetzwerk des OPV gehen, da sie sich
» gegenseitig
» » beeinflussen.
»
» Welche Option hätte ich deiner Meinung nach ? und in wie fern beeinflussen
» sie sich ?
» Ich habe gehofft mit den Spannungsteiler die Spannung vor dem Op regulieren
» zu Können da dieser an 5V anliegt.

nehmen wir mal an, Du nimmst -U = negative Akkuspannung als Masse, dann kannst Du die Messschaltung auf die gleiche Masse beziehen, du misst also auf Massepotenzial und der Shunt liegt im Masseverlauf. Klar braucht der OPV dann noch eine Versorgungsspannung mit gleichem Bezug, also positiv gegenüber Masse und bei Bedarf noch negativ. (positiv geht ja evtl. aus den 30V, negativ wäre dann trickreicher)
Das gleiche Konzept kann natürlich auch auf die + U = positive Akkuspannung bezogen werden. Dann "schwimmt" die gesamte Messschaltung auf den 30V, Die Hilfsspannungen für den OP haben dann eben +30V als Bezugspotenzial = Masse. Beide Topologien sind auch in Bezug auf die Gleichtaktaussteuerung günstiger (wenn das gefragt ist).
Ach ja, und der TLV9031 ist ein Komparator, hat das einen Grund?

Thomas Kuster(R)

07.11.2023,
16:34

@ chris1896

Strommessung mit Differenzverstärker

Hallo chris1896
ich habe Deine Schaltung einmal simuliert und festgestellt, dass sich eine Ausgangsspannung von 248mV bis 350mV einstellt, dazu nicht linear sondern exponentiell steigend.
Beheben könnte man das mit dem Einsatz eines Instrumentenverstärkers, dieser kann auch mit drei Op's selbst aufgebaut werden.
Mit vielen freundlichen Grüssen Thomas

Offroad GTI(R)

07.11.2023,
16:39

@ chris1896

Strommessung mit Differenzverstärker

» Welche Option hätte ich deiner Meinung nach ?
Einen Instrumentenverstärker für "High side current measuerment" nehmen.

» und in wie fern beeinflussen sie sich ?
Das hat Thomas gerade zufällig beantwortet.
Die "Standardgleichungen" für OPVs beziehen sich immer auf ideale Spannungsquellen (Ri=0). Wenn bei dir die Spannung aus einem Spannungsteiler zugeführt wird, ist diese Bedingung natürlich nicht mehr gegeben.

» Ich habe gehofft mit den Spannungsteiler die Spannung vor dem Op regulieren
» zu Können da dieser an 5V anliegt.
Die Intention dahinter war schon abzusehen ;-)

Hartwig(R)

07.11.2023,
17:03

@ Thomas Kuster

Strommessung mit Differenzverstärker

» Hallo chris1896
» ich habe Deine Schaltung einmal simuliert und festgestellt, dass sich eine
» Ausgangsspannung von 248mV bis 350mV einstellt, dazu nicht linear sondern
» exponentiell steigend.
» Beheben könnte man das mit dem Einsatz eines Instrumentenverstärkers,
» dieser kann auch mit drei Op's selbst aufgebaut werden.
» Mit vielen freundlichen Grüssen Thomas

Ein Instrumentenverstärker wäre eine Lösung, einfacher wäre ein INA281, auch so eine Schaltung ließe sich evtl diskret (mit OPV) aufbauen. Einfacher finde ich immer noch die "schwimmende" Lösung - wie es halt in vielen analogen Labornetzteilen auch gemacht wird - da reicht ja auch ein venünftiger OPV um den Strom zu erfassen.

bigdie(R)

07.11.2023,
17:15

@ chris1896

Strommessung mit Differenzverstärker

» » Gibt für so etwas auch andere Möglichkeiten als ein Shunt z.B.
» »
» https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070
» »
» https://www.pollin.de/p/differenz-stromsensor-vacuumschmelze-t6040n4646x95081-300-ma-5-v-180071
» »
» » Da die Teile galv. Trennung haben, spielt es auch keine Rolle, ob du auf
» » gnd oder 30V misst
»
» Allgemein interessanter Ansatz aber für meinen Einsatz wohl ehr nicht
» optimal ,da ich einen Ladestrom von einen Akku in einer Simulation
» halbwegs kontinuierlich zwischen 0--300mA messen will.
Dazu ist der 2. Link wie gemacht. Nennstrom 0,3A