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Thema: Strommessung -> Korrekt so?

  1. #1
    Moderator Roboter Genie
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    Strommessung -> Korrekt so?

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    Hallo!
    Ich will eine Stromüberwachung für meinen Roboter bastelln. Überwachen will ich die beiden (vorgesehenen) Motoren RB35 und auch den Gesamtstrom der von der Batterie entnommen wird.
    Für die Shuntwiderstände hab ich 0,22Ohm/2W vorgesehen:
    -> Motor braucht max. 0,5A -> Verlustleistung bei 12V: (0,22Ohm * 0,5A)*12V =1,32W.
    Bei 0,5A fallen dann 0,11V am Shunt ab.
    Max. möglicher Strom wäre dann 0,75A (?)

    Ist die Rechnung überhaupt korrekt?

    Mit welcher max. Auflösung und Genauigkeit kann ich ungefähr rechnen wenn die Widerstände +-10% haben (laut Reichelt) und ein OpAmp LM358 mit ner Verstärkung von ca. 45 eingesetzt wird (Widerstände +-1%)? Digitalisiert wird mit einem ATTiny26 (10Bit A/D ->5mV Auflöung).

    Naja, im Anhang hab ich ein Bild mit meiner geplanten Schaltung, wäre nett wenn da jemand mal n Blick drüber werfen könnte.

    Danke
    Basti

    Edit:
    Funktioniert diese Schaltung überhaupt bei Vorwärts und Rückwärtslauf? Die Motoren sollen nämlich mit einem L298 angesteuert werden.

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo Basti,
    Ich empfehle kleinere Widerstands-Werte (0,1 Ohm) und größere Verstärkung bei den OpAmps.
    Die OpAmps benötigen eine negative Versorgungsspannung.
    MfG Karl-Heinz
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  3. #3
    Moderator Roboter Genie
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    Hmm, laut Datenblatt ist der LM358 ein Single Supply OpAmp...?!

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo BASTIUniversal!

    Ich habe mir Dein Schaltplan angeschaut. Grundsätzlich ist es O.K. Aber mir ist folgendes Eingefallen:

    - Resistanz den Kabeln zu Motoren addiert sich zum Shunts und wird großen Messfehler verursachen. Deswegen würde ich die Schunts direkt an den Motoren montieren.

    - Es können Störungen von Strömen die durch die Masse fliessen, auftretten. Besser wäre die OpAmps als Differenzverstärker konfigurieren und die Kabeln von Motoren nur bei Motoren mit Masse verbinden.

    Die Drehrichtung den Motoren ändert nichts am Stromrichtung, da die Umpolung der Spannung für Motoren wird im L298 gemacht.

    MfG

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Idealerweise wird das Eingangs-Signal für einen OpAmp in die Mitte der Versorgungsspannung gelegt, damit der Ausgang symmetrisch arbeiten kann. Bei symmetrischer Versorgung ist das 0 Volt, bei Single Supply die halbe Spannung.
    Wenn nur positive Eingangsspannungen zu erwarten sind, wie weit kann die Eingangsspannung nach GND 'verschoben' werden, damit der OpAmp noch richtig arbeitet ?
    Oder anders gefragt, ergibt beim LM 358 mit einfacher 6 Volt Spannungsversorgung und einem Verstärkungsfaktor von 45 eine Eingangsspannung von 0,11 Volt ca. 5 Volt am Ausgang ?
    Ergeben 0,011 Volt Eingangsspannung ca. 0,5 Volt Ausgangsspannung ?
    MfG Karl-Heinz
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  6. #6
    Moderator Roboter Genie
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    Hallo!

    @PICture:
    Also für eine möglichst genaue Messung Shunt in die "+ Leitung" des Motors hängen?
    Das zweite hab ich nicht ganz vestanden, wie soll ich den OpAmp als Differenzverstärker laufen lassen? Das mit den Masse-Kabeln hab ich auch nicht recht verstanden...sorry!

    @kalledom:
    Im Datenblatt vom LM358 hab ich jetzt mal etwas danach gesucht, gefunden hab ich das Bild im Anhang.
    Bedeutet das, dass ich mit dem Single Supply eine Eingangsspannung von min. 1V brauch? Kann ich mir fast nicht vorstellen...!
    Ausserdem hab ich gesehen das der max. Offset vom LM358 bis zu 9mV betragen kann, das wären bei 0,5A ca. 8%!

    Im Notfall kann ich immernoch eine kleine negative Spannung mit einem ICL7660 erzeugen.

    P.S.: Das ist meine erste OP-Schaltung

    Edit:
    @kalledom:
    Oder meinst du vielleicht die "nicht Linearität" des OpAmps? Darüber kann ich aber nix im Datenblatt finden.
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken vin.png  

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    an einem 0,22Ohm-Widerstand fällt bei 0,5A Strom nur eine Spannung von 0,11V ab, das ergibt für den Widerstand eine Verlustleistung von 55mW.
    Nach meinen Messungen hat ein RB35 einen Wicklungswiderstand von ca. 10 Ohm. Damit ergibt dsich bei 12V Betriebsspannung ein max. Strom von 1,2A und eine Meßspannung von 264mV.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Ich meine nicht die Linearität.
    Ein OpAmp, der mit Single Supply 10 V versorgt wird, kann am Ausgang nicht auf 10 V kommen und auch nicht auf 0 V. Bei RailToRail-Bausteinen auch nur annähernd.

    Bei den Eingängen sehe ich das auch so, daß es nicht bis 10 V oder 0 V geht. Wenn ich mir das Innenschaltbild betrachte, sehe ich Basis-Emitter-Strecken, die erst mal etwas 'Saft' brauchen. Deshalb auch meine Frage dazu. Dein Diagramm bringt da schon etwas Licht ins Dunkel. Was macht ein OpAmp bei 0,1 V / 0,01 V am +Eingang mit seinem Ausgang ?
    MfG Karl-Heinz
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  9. #9
    Moderator Roboter Genie
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    Naja, ich hab keine Ahnung was der OP dann macht...ich weiß nicht wie ich das aus den Diagrammen rauslesen kann.
    Aber auf Grund meiner falsch Rechnung kann ich ja den Widerstand etwas größer machen um eine höhere Genauigkeit zu gewinnen, denke das da 1 Ohm ganz gut geeignet ist (wären dann 0,5W Verlustleistung bei 1A und 5mA Auflösung ohne OP).

    Trotzdem will ich das mit dem OpAmp nicht aufgeben (hab ja immerhin schon ne Schaltung entworfen).

  10. #10
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    Wie ist es mit den TLC272, sind die zu teuer?
    Bei Reichelt kosten die 0,24€

    http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tlc272.html

    Common-Mode Input Voltage Range Extends Below the Negative Rail (C-Suffix, I-Suffix types)

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