Stromaufnahme messen

**Christoph2** · 07.04.2008, 17:28

Hallo!
Ich habe schon wieder eine Frage: Wie kann man am bessten die Stromaufnahme von einem Getriebemotor messen?

Ich habe mir gedacht über einen Shunt an den Adc anschließen, aber da habe ich das Problem, dass ich
1. keinen Massepunkt beim motor habe
2. der Motor mit einer pwm spannung angesteuert wird, also ist die Spannung am Shunt ja dann auch rechteckig.

Also da habe ich mir schon was überlegt, ich weiß aber nicht, ob das funktioniert:

Also ich schließe einen Shunt in Serie zum Motor, paralell zu diesem Shunt einen Kondensator, der mir das ganze glättet. Nur bin ich mir nicht sicher ob das mit dem Glätten funktioniert, weil sich der Kondensator ja auch über den Shunt entladet, und da der Shunt ja ziehmlich klein ist, entladet er sich schnell.

Das Problem mit dem Massepunkt ist glaube ich komplizierter. Ich glaube da braucht man einen op-amp. Ich habe aber noch nie mit einem gearbeitet, und ich weiß nicht genau wie ich den da anschließen soll.

Kann mir jemand weiterhelfen? Ich habe hier schon öfters screenshots von computerinterfaces gesehen, wo die stromaufnahme der motoren gestanden ist. Wäre schön wenn mir jemand sagen könnte wie er das gemacht hat.

lg christoph

EDIT: Muss ich, wenn ich den Ladestand eines Bleiakkus wissen will, nur die Spannung an ihm mit einem ADC des AVRs messen?

**Besserwessi** · 07.04.2008, 18:17

Wenn wirklich der Strom durch am Motor gemessen werden soll, wird das mit den shunt eine Lösung sein. Bei einem Motor sollte durch die Induktivität der Strom schon etwas geglättet. Ein einfacher Kondensator parallel zu shunt bringt, wie schon vermutet wenig wegen der kurzen Zeitkonstante. Man kann zwischen Shunt und Kondensator aber einen Widerstand schalten, um auf eine brauchbare Zeitkontante zu kommen.
Um auf das normale Massepotential zu kommen, wird man dann einen Differenzverstärker brauchen.

Eine alternative zum shunt wäre eine magnetische Strommessung, die hat auch keine Probleme mit der Position in der Brüchenschaltung.

Wenn es nur darum geht die Last grob zu erkennen, kann man auch den Strom der gesamten Motorsteuerung messen. Man muß da aber berücksichtigen, das je nach PWM Wert der Motorstrom größer sein wird als der Strom vor der Motorssteuerung. Eine Grobe umrechnung sollte aber möglich sein.

**Christoph2** · 07.04.2008, 20:17

Also genau hätte ich es schon gerne.
Meinst du mit magnetische methode einen Stromwandler?
Das wird dann nämlich ziehmlich teuer glaub ich.

Gibt es diesen Differenzverstärker als fertiges IC auch, weil in wikipedia finde ich nur eine (für diesen Zweck ziehmlich komplizierte) transistorschaltung?

lg christoph

**Besserwessi** · 07.04.2008, 20:41

Mit der magnetischenmethode waren Stromwandler gemeint. Wobei man hier auch noch die Gleichstomausführung braucht.
Differenzverstärker gibt es auch fertig, da heissen die meistens Instrumenten-Verstärker. Man kann aber auch einen oder besser 3 Operationsverstärker und ein paar Widerstände dazu nehmen. Mal im Wiki bereich nachlesen.
Den Ladezustand von Bleiakus kann man einigermaßen anhand der Spannung beurteile. In der Regel wird man aber eine Spannungsteiler brauchen um den Messbereich des AD-wandlers zu kommen.

**Christoph2** · 08.04.2008, 22:33

Hallo!
Die Lösung mit dem Differenzverstärker gefällt mir sehr gut.

Hast du diese Schaltung gemeint, mit den 3 Operationsverstärkern?
https://www.roboternetz.de/wissen/in...4rkerBild7.gif

Hat die nur den Vorteil dass die signale die gleiche laufzeit haben? Was bringt das eigentlich? Diese Schaltung kommt auch mit 2 Op amps aus: (die rechte von den beiden)
https://www.roboternetz.de/wissen/in...4rkerBild3.gif

Kannst du mir einen Standardtyp sagen, den man für den Zweck gut verwenden kann?

Um wieviel kosten diese fertigen Differenzverstärker mehr? Das mit dem Widerstandsberechnen würde ich mir nämlich gerne sparen.

lg christoph

**jwarta** · 09.04.2008, 00:42

Hallo,
bei TI gibt's recht interessante Infos zu kompletten Strommess-IC, die den Strom ueber Shunt messen. Ist auch fuer Motorapplikation geeignet.
http://focus.ti.com/analog/docs/genc...ontentId=28020

**Besserwessi** · 09.04.2008, 16:48

Die Instrumenteation Amplifier kosten einiges mehr (so ab etwa 5 EUR) haben aber meistens eine sehr gut gleichtaktunterdrückung. 4-fach Operationsverstärker sind dagegen billig, man braucht aber noch 5 Widerstände dazu.
Für die Motoranwendung hat man vor allem Probleme mit den großen gleichtakt Signal. Da wird man wahrscheinlich eine negative Hilfsspannung brauchen, selbst Rail-Rail OPs werden kaum reichen. Wegen der PWM Modulation muss der Verstärker dazu auch noch recht schnell sein.

**Jon** · 09.04.2008, 18:32

Mal eine ganz blöde Zwischenfrage: Welchen Motortreiber verwendest du? Viele haben nämlich schon einen Ausgang dabei, an dem man proportional zum Strom der an einem Kanal fließt eine Spannung messen kann.

jon

**Christoph2** · 09.04.2008, 21:01

Ich verwende den L293D. Im Datenblatt habe ich nichts von so einem Ausgang gefunden.

Ich habe mal eine Zeichnung gemacht, wie ich mir das vorstelle. Unabhängig davon, was ich jetzt als differenzverstärker verwende, ist die Schaltung richtig?

Code:

  +12V
                                                                +-----
    |                                                           |  VCC
    |      o-----o                                              |
    |   +--|MOTOR|---+----------+-------+                       |
    |   |  |     |   |          |       |                       |
    |   |  o-----o   |          |       |                       |
    |   |            |          |       |                       |
    |   |            |         .-.4,7   |                       |
    |   |            |         | |kOhm  |                      o+----o
    |   |            |3 Ohm    | |      |   U1                 |     |
  o-----------o     .-.        '-'      |     o-------o        |     |
  |           |     | |         |       +-----| Diff  |        |  A  |
  |   L293    |     | |         |             | erenz |    ADC |     |
  |           |     '-'         |             | verst |--------|  V  |
  o-----------o      |          |       +-----| aerker|        |     |
    |   |            |         ---1000  |     o-------o        |  R  |
    |   |            |         --- uF   |   U2   |             |     |
    |   |            |          |       |        |             |     |
    |   |            |          |       |        |             |     |
    |   |            |          |       |        |             o|----o
    |   |            |          |       |        |              |
    |   +------------+----------+-------+        |              |
    |                                            |              |
    |                                            |              |
    |                                            |              |
    |                                            |              |
    |                                            |              |
                                                 |              |
  GND                                            +--------------+------
                                                                  GND

Was ist ein Gleichtaktsignal? Wenn du das PWM signal meinst, dann sollte das ja über den Kondensator geglättet werden, oder?

Eigentlich wäre mir schon die billige 4-fach op-amp Variante lieber, aber wie schwer ist es, die widerstände richtig zu dimensionieren?
Muss man die extra berechnen oder gibts da tabellen oder irgendwelche standardwerte?

lg christoph