Shunt-Widerstand Strommessung

[Jakob L.]

Hallo jakob,
wenn ich ehrlich bin habe ich keine Verstärkerschaltung davor. Ich nehm in Kauf dass ich nur 0.5A/ADC Wert messen kann.

Je nach verwendetem ADC kann man schon mal einen Offset-Fehler von 1-2 Bits haben.

Wie genau berechnet man die Offsetspannung?

Man macht 2 Messungen, trägt diese in ein Diagramm ein und zeichnet dann eine Linie durch die beiden Messungen. Im Idealfall (kein Offset-Fehler) geht diese Linie durch den Ursprung. Anhand der Schnittpunkte der Linie mit den Achsen kann man den Offset-Wert ablesen. Wenn man mehr als zwei Messungen hat, dann sollten diese Punkte im Diagramm ungefähr auf einer Linie liegen (sonst hat man noch andere Fehler). Natürlich kann man die Offset-Spannung auch mathematisch ausrechnen.

Wie kann diese beim ADC entstehen. Als ich mit einem Multimeter gemessen hatte habe ich auch eine höhere Spannung am Pin gemessen als der ADC ausgibt. Kann das damit zusammenhängen? Danke

Ja. Durch den Vergleich zwischen der ADC-Ausgabe und der gemessenen Spannung am ADC-Pin kann man die Offset-Spannung ebenfalls bestimmen.

Für die ursprüngliche Aufgabenstellung (Abschaltung bei Überstrom) kann man auch einfach einen festen ADC-Wert bestimmen, ab dem der Motor abgeschaltet werden soll.

[homedom]

Also ich hatte das alles mal in eine Excel-Tabelle eingetragen. Ich werde morgen mal versuchen den y-Achsenabschnitt so gut es geht zu bestimmen. Werde wohl auch noch Messungen mit anderen Lasten machen um eine etwa genaue Linie hinzubekommen. Auf einen extra Stromsensor werde ich verzichten. Hier mal anbei noch das Diagramm:
Bild hier  
Die Zeile Widerstand kann irgnoriert werden.. hier habe ich den Widerstand aus Strom und Spannung errechnet. Danke schonmal für die schnelle Hilfe, ich melde mich wieder wenn ich noch einige Messungen gemacht habe. Wenn noch wer Tipps hat habe ich ein offenes Ohr. Danke

gruß, homedom

[Besserwessi]

Wenn der AD Wandler schon mehrfach misst kann man auch die zusätzliche Auflösung duch Oversampling nutzen. Also z.B. 16 Werte Aufsummieren und dann nicht duch 16 Teilen, sondern nur durch 4. Man bekommt so fast 2 zusätzliche Bits Auflösung. Die beiden Bits die man duch das Teilen duch 4 verwirft sind nicht aussgekräftig, weil das Rauschen der Summe von N Werten mit der Wurzel aus N ansteigt.

Ein bischen besser könnte es schon mit der 2,5 V referenz werden, statt einer 5 V Referenz.

Das Problem wird einfach der Offset sein. Hier ist der negativ und läßt sich nicht so einfach rechnerisch korrigieren, denn unter etwa 1 A wird der AD einfach 0 ausgeben. Eine Lösung wäre eine Verstärkerschaltung.

[homedom]

Also wenn ich das mal schnell richtig durchgerechnet habe liegt der Offset tatsächlich bei -0.01788. Da ich mich bei den Ampere Angaben aber auf die Wattzahl der Halogenlampen verlassen habe könnte es sein, dass das ganze Diagramm fehlerhaft ist. Ich werde also mal die korrekte Amperezahl messen und weitere Messungen durchführen. Verstärkungsschaltung will ich aufgrund der fertigen Platine vermeiden, auch wenn das die sauberste Lösung wäre. Die nächste Platinenversion bekommt einfach einen ASC714 drauf. Die Referenzspannung kann ich auch nicht ändern, da noch LiPo Zellen am ADC hängen. Vielen Dank

Gruß, homedom

[PICture]

Hallo!

Den Offset könnte man doch softwaremässig genauso wie hardwärmässig (OPV) korriegieren (abziehen). Beim OPV entsteht dazu unkorrektbarer Temperaturdrift.

[021aet04]

Zum Thema 4 Punkt Messung hat noch niemand geschrieben. Wenn ich das auf die Schnelle gesehen habe. Bei einer 4 Punkt Messung hast du 2 Anschlüsse für den Hauptstrom/Laststrom und 2 eigene nur für die Messung. Im DB ist ein Bild von einem empfohlenen Layout ( http://docs-europe.electrocomponents...6b80ddce06.pdf ). Das Layout ist rechts beim 1ten Blatt (Recommended Solder Pad Layout). Der Hauptstrom ist mit "Cu Trace" bezeichnet und der Messkreis ist mit "Sensing Trace" bezeichnet.

Der Grund dafür ist relativ einfach, wenn man weiß warum. Wenn man eine normale Messung nimmt (2 Punkt Messung) hat man den Spannungsabfall, der durch den Strom entsteht, der Leiterbahn in der Messung enthalten. Je höher der Strom desto mehr wirkt sich der Fehler aus.

Bei einer 4 Punkt Messung hat man 2 Anschlüsse für den Hauptstrom. 2 weitere sind für die Spannung, die am Shunt abfällt. Da der Messstrom, der zum ADC/OP o.Ä. geht sehr gering ist (durch hohen Eingangswiderstand) wird die Messung fast nicht (vernachlässigbar) beeinträchtigt.

Das ist auch der Grund, warum man bei niedrigen Widerstandsmessungen bzw genauen Messungen eine 4 Punkt Messung verwendet.

Bei den Bildern habe ich ein Stk Draht gemessen (den blauen). Das linke Bild ist eine normale 2 Punkt Messung. Das rechte Bild ist eine 4 Punkt Messung, die Leitungen habe ich zwar nicht ganz richtig angeschlossen (die Leitungen für die Spannungsmessung sind außen), das Bild ist aber nur zur Demonstration. So kann man schon richtig sehen, dass die beiden Messungen sehr abweichen (bei so niedrigen Widerständen)

MfG Hannes