Suche 16 Bit Adc mit I²C Interface

[Ratber]

Ja,das "Wie" ist das Ergebnis der Vorgaben.

Also erstmal die Vorgaben klären.
Um mal ne kleine Liste zusammenzustellen.....

-Erlaubter maximaler Spannungsabfall am Shunt (wenn möglich) ?

-Messbereich des zu messenden Stromes und die Art (Gleich-,Wechsel-,Mischspannung.ggf. Frequenz) ?

-Benötigte Auflösung des zu messenden Stromes.(zb. 0-20A mit 0.01A Auflösung

-Benötigte Genauigkeit

-Allgemeine Beschreibung was überhaupt gemessen werden soll.


Einige Werte hast du ja schon ganz oder Teilweise gegeben aber ich hab die entsprechenden Fragen dennoch mal eingestellt.
Ohne Informationen ist es eben schwer einen sinvollen Tip/Ratschlag zu geben.


Der 1mOhm Shunt zb. gibt bei zb. 20A nur 20mV ab und mit einem 16 Bit Wandler und einer Referenz von 1.27V wäre die Auflösung zwar theoretisch ok aber im Bereich von 20mV wird der Wandler kaum ein vernünftiges Ergebnis liefern.

Da wäre ein 0.01 oder 0.1 Ohm Shunt schon besser geeignet weil er leichter verarbeitbare 0.2 bzw. 2V liefert.

Vrstehste worauf ich hinaus will ?

[Razer]

Hallo an alle

Mein Projekt ist ein Prüfstand für Elektromodellmotoren (Gleichstrom).

Shunt ist eben nicht gut, da manche bürstenlose Regler mit einem Shunt aussteigen     Deshalb sollte, wenn ein Shunt verwendet wird dieser möglich klein sein.

Messbereich von 0 - 70A. Generell 0.01A Bei Strömen unter 10A wären 0.005 nicht schlecht.

Genauigkeit: <1%

Eventuell wäre es einfacher, das ganze Projekt für Strombereiche zu teilen. Wie bei einem Messgerät mit Bereichswahl. Optimal wäre natürlich Autrange über die Software.

Gruß Robert

[Ratber]

Ja,damit kann man mehr anfangen.

Shunt ist eben nicht gut, da manche bürstenlose Regler mit einem Shunt aussteigen

Also das kann ich mir nun garnicht vorstellen und nachvollziehen.
Ich benutze vom kleinstmotor bis zum Bürstenlosen Modell für Flugmodelle so ziemlich alles.
Lastungleichheiten aufgrund von Leitungs und Kontaktwiderständen sind nicht zu vermeiden und der geringe Widerstand eines Shunts schon garnicht.
Wenn du für deinen Motor die ganz normalen 4 bzw. 6mm² Leitungen in den Längen bis 300mm nimmst dann hast du alleien dort schon einen einzelnen Leitungswiderstand pro Strang von 1.35/0.9mOhm plus Kontaktwiderstände von 20-30mOhm an den Handelsüblichen Verbindern.
Also eine Ohmsche ungleichverteilung von +-10mOhm (Kein Kontakt ist gleich)
Ein 1 oder 10mOhm Shunt ist also unerheblich.

Messbereich von 0 - 70A. Generell 0.01A Bei Strömen unter 10A wären 0.005 nicht schlecht.

Bei bis zu 70A sind 10mA Auflösung unsinnig.
Du willst auf ca. 143 ppm auflösen und das bei einem Antrieb dessen Gegen-Emk um eine vielfaches höher liegt.
Sorry aber das wäre so als ob due im KFZ einen Tacho hast der auf 0.01 km/h auflöst.
Alleine der Temperaturabhängige Rollumfang des Reifens würde dir um den Faktor 100 nen Strich durch die Rechnung machen.
Dazu wäre diese Auflösung unerheblich.

Was Sinvoll ist ist auf 0.5 oder auch auf 0.2% aufzulösen und da hast du schon Schwankungen zu erwarten die kein deutliches Ergebnis erlauben.

Um 2 Messbereiche abzudecken wäre es vieleicht Sinvoll 2 Sensoren zu nehmen.
Den für +-75A haste ja schon.

Einen bis 10A (Besser 5A) findet sich sicher auch.

Mein Projekt ist ein Prüfstand für Elektromodellmotoren (Gleichstrom).

Das habe ich mir mit Hintergrund für zuletzt aufgehoben.

2% sind völlig ausreichend.

Es macht einfach keinen Sinn die Genauigkeit zu hoch zu treiben wenn die Art des Signals es nicht zulassen würde.

Für Kollektormotoren hast du Bürstenfeuer was keine einfache Messung zulassen würde.
Da wäre Filtern angesagt und die Tolleranzen der Bauteile begrenzen das Ganze eh auf 1% oder höher.

Bei Bürstenlosen also Drehstrommotoren ist die Signalform auf den Leitungen nicht gerade messfreundlich also hast du noch größere Tolleranzen zu erwarten.

Sorry aber "<1%" ist utopisch.


Nimm mal den 10 bzw 1 mOhm Shunt und schau dir das Signal mal auf nem oszilloskop an falls du eines hast oder drankommen kannst dann wirst du verstehen was ich meine.

Für Kollektormotore ist nur der ungefähre Strom wichtig und dr Rest läuft über Drehoment (Wirbelstrombremse oder Anderes) und Erwärmung.

Bei den Bürstenlosen ist der Strom selber auch nicht so wichtig aber die Symetrie (Unwucht im Drehmoment also unruhiger Lauf) und für die brauchst du keine genauen Sensoren sondern 3 Stück (Pro Phase einer) die möglichst gleiche werte liefern.

Natürlich machen auch 2 Sätze Sinn,je nachdem wie weit die Bereiche auseinander liegen.

Wenn du mit Shunt arbeitest dann ist der Verlust über den Shunt eigentlich uninteressant denn für deine Berechnungen misst du einfach die Spannungen "hinter" den Shunts und nicht davor.

Dann noch am Rande zum Rest um die Thematik "Motorenprüfstand":

Da gibt es noch Faktoren wie Erwärmung,damit verbundene Effekte wie Dehnung,Lagereigenschaften usw. und die allgemeine Dynamik des Probanden wie Bauform,Materialien in Bezug auf Magnetischem Fluss usw. die zu berücksichtigen sind.
Aber ich denke mal das meiste davon weißt du selber.

Jedenfalls sind 10mA Auflösung auf eine 70A Skala zwar nett aber kaum brauchbar.
Natürlich läst sich das alles erreichen aber der Aufwand steigt da schon um einiges an.

Das alles nur mal in loser folge zum nachdenken.
also kein Angriff auf dich.

[Razer]

Danke für die sehr ausführliche Antwort  

Ich hätte es mir nun so gedacht: 2 Messkreise.

1x 1mOhm Shunt für die großen Messungen
1x 10mOhm Shunt für Messungen <20A

Eventuell zu beiden Shunts einen Temperatursensor. Mein Ziel ist nun 1,5%. Ich hoffe ich kann die Nicht Linearität mit Hilfe der Temperatursensoren wegzurechnen.

Ist das so geeignet??

Ich hab jetzt durch Änderung des Hardwarelayouts noch Platz für einen SPI BAustein.  

Gruß Robert

[Ratber]

Ja,machbar ist im Grunde alles.
Nur muß man sich selber drüber klar werden was man wirklich braucht sonst verschwendet man unnötig Zeit und Geld.

1x 1mOhm Shunt für die großen Messungen
1x 10mOhm Shunt für Messungen <20A

Das sind maximal 0.2V für den 10mOhm und 0.075V für den 1mOhm.
Da sind Messverstärker fällig sonst wird auch ein 16-Bit Wandler nicht viel messen können oder du nimmst Symetrische Wandler die Positive und Negative (Relativ zur Masse) Spannungen messen können um den "Blinden Bereich" an den Messbereichsenden zu umgehen.
Das eine bedingt wieder Aufwand um die aufadierten Messfehler zu kompensieren und das andere geht wieder ins Geld und steigert ebenfalls den Schaltungsaufwand.

Was die Verluste angeht so sind bei 1mOhm 5.6 und bei 10mOhm 4W zu erwarten.Also nix Weltbewegendes.

Ja,was machen ?

Ich würde sagen ein Messverstärker wäre das Sinvollste.
Das ist im Grunde ein Operationsverstärker mit festem Verstärkungsfaktor als Differenzverstärker oder auch Einseitig.
Damit kannst du dir das Signal vom Shunt auf die Referenzspannung des Wandlers bringen um die Maximale Auflösung zu nutzen.
Es gibt auch fertige Messverstärker für solch eine einsatz.

Die Temperaturkompensation kann rechnerisch oder auch in der Schaltung erfolgen.
Die Linearität ist Softwaresache.

Ja,würde sagen,is kein Drama aber erfordert einwenig Rechnerei damit Genauigkeit und Auflösung nicht im Gegensatz zueinander stehen.

[Razer]

Hallo Ratber

Danke für die Hilfe  

Ich hab mal nach einem Messversärker gesucht. Der besteht aus 3 OPs.
Hier ein Bild: http://upload.wikimedia.org/wikipedi...%C3%A4rker.jpg

Ist das das Richtige???

Die Formel lautet: Ua = (Ue+ - Ue-)*(1 + (2R2/R1))

Welche Widerstandsgröße ist den für R2 und R1 zu empfehlen?? Denn ich hab die gleiche Verstärkung wenn ich für R1 100 und für R2 300 nehme und wenn ich für R1 10k und für R2 30k nehme.

Als Adc möchte ich gerne einen Max195 verwenden. (16Bit, Spi). Welche Verstärkung ist den da nötig?

Gruß Robert

[Ratber]

Ja,die Schaltung ist die Richtige.

2 Spannungsfolger und am Ende der Differenzverstärker mit fester Verstärkung (Hier über den R zwischen "-" und Ausgang)


Aber wie immer so gibt es auch hier das Problem das auch diese Schaltung wie jede Andere ihre Nichtlinearitäten und Temperaturabhängigkeiten hat.
(Ach neee ! Da erzähl ich ja was ganz neues)
Von der Temperaturdrift der Widerstände hängt die Genauigkeit ab also müssen diese eine geringe Temp.Drift haben.

Ein weiterer Faktor ist das Rauschen.
Nicht nur Halbleiter Rauschen sondern auch Widerstände (siehe "Widerstandsrauschen").

Dann noch der Offset der Operationsverstärker der mit in die Rechnung einfliessen muß.


Alles in allem steigt der Aufwand mit der Gewünschten Auflösung und Bandbreite sowie sonderwünschen wie "Gute Auflösung im Nullpunktbereich" an und treibt den Preis.

Für den Messverstärker würde ich ein fertiges Modell wie zb. den "AD620" empfehlen der genau diese Schaltung enthält.
Der Chip ist speziell für diese Aufgabe gedacht und auch ab Werk schon im Gehäuse abgeglichen sowie Temperaturkompensiert.
Alle anderen Relevanten Grössen sind ebenfalls berücksichtigt.
Also Pflegeleicht.

Was neben der Versorgung noch anzutackern ist ist der Widerstand für den Verstärkungsfaktor und schon is der Messverstärker fertig.

Den gibt es zb. bei Reichelt unter "AD 620 AN" für 7 Euronen.
Das ist natürlich nicht gerade besonders Billig aber du bist sicher schon selber auf den Trichter gekommen das Leistung (In diesem Falle Präzision) einen Preis hat.
Da kann man natürlich mit eigenarbeit etwas Sparen (Nicht wirklich) aber mal erlich,die Mühe und der Aufwand lohnen meist nicht.

Warum ?

Du schriebst von Bürstenlosen Motoren und die Angabe des Bereiches von bis zu 75A (Pro Strang.Sind ja drei da) also den derzeit so populären Modellen die man vornehmlich im Elektroflug antrifft (Jaja,schon gut.auch in anderen Bereichen) und die ihren Preis haben.
Wer also diese Motoren nutzt und über einen Prüfstand nachdenkt der hat höchstwarscheinlich schon mehrere Motoren in der Sammlung und angesichts der Preise dafür sind 7€ für nen Popeligen Messverstärker auch kein Akt mehr.

Schau dir mal das Datenblatt dazu an (Der AD620 hat auch viele Brüder und Schwestern unb unterschiedlichen Preislagen.Is ja nicht so das wir das nicht noch teurer bekommen könnten *gg*).
Die Werte sehen auf den ersten Blick Akzeptabel aus (Hab nicht die Zeit gefunden näher hinzuschauen)


So,habe fertig !

PS: Der Text ist etwas gewürfelt also lies 2x drüber.
Sorry

[oc2k1_]

Dann nimm einen kleinen Shunt und benutz einen Opamp als Vorverstärker, der die gemessene Spannung in den Bereich bring die der ADC messen kann oder nimm einen ADC, der eine niedriege Referenzspannung verwenden kann

[Ratber]

Danke für den Tip

[Razer]

Hallo an alle

So es ist nun ein bisschen voran gegangen. Als ADC möchte ich den ADS7825 von TI nehmen. Das ist ein 4 Kanal 16 Bit Adc mit paralleler und serieller Interface.

Siehe: http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ads7825.pdf ODer empfehlt ihr mir einen anderen??

Zum Ad620, welche VErstärkungen sind den sinnvoll?? Beim ADc kann hab ich eine interne Referenzspannung von 2,5V und eine externe von 2,3 - 2,7V.

Da würde für den 20A Kreis eine Verstärkung von 12 und für den 75A Kreis eine Verstärkung von 33 passen. Stimmt das so?

RG20 = ~4,53k (G=11,9051)
RG75 = ~1,54l (G=30,0779)

Welche Referenzspannung soll am AD620 angeschlossen werden?

An Vin- und Vin+ werden die Anschlüsse des Shunts angeschlosssen, oder (parallel zum Shunt)

Danke im Voraus

Gruß Robert



Gruß Robert