Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Strom,Spannungsmessung brauch Hilfe dabei


von Klaus (Gast)


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Guten Morgen liebes Forum,

anbei eine Schaltung die mit einem Atmega32 realsiert werden soll.

Ich möchte gerne Strom und Spannung Messen an einem LED-Stripe.
Bei der suche bin ich dann auf die Differienzielle Messung gestoßen.

Kann mir jemand sagen ob der Messaufbau so funktionieren kann?

Was könnte ich evtl. oder nuss ich sogar anders machen.

Ich hab mir das jetzt so vorgestellt das ich erst die Spannung und
dann den Strom messen werde.

Also Differenze Einstellung:

Spannungsmessung an der LED
ADMUX = F2  ( ADC2=Positiv, ADC1 = Negativ )

Strommessung am SHUNT
ADMUX = F0  ( ADC0=Positiv, ADC1 = Negativ )

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Klaus schrieb:
> Was könnte ich evtl. oder nuss ich sogar anders machen.

Du musst unbedingt dafür sorgen, das der ATMega an seinen Eingängen nie 
mehr als VCC (+0,7V) Spannung sieht, 28 V oder so sind da absolut 
jenseits der maximalen Grenzen.
Lege also den Shunt ganz unten zwischen LED und GND und miss dann da 
(Lowside Shunt). Die Spannungsmessung musst du über einen 
Spannungsteiler führen, bevor der Mega sie sieht. Ein z.B. 1:6 Teiler 
wäre da richtig. Denke auch daran, das der ADC Eingang eine recht 
niederohmige Quelle sehen will. Ein 1M Widerstand im Messzweig ist da 
ein erhebliches Hindernis. Lt. Datenblatt ist m.W. ein Quellwiderstand 
von 10k empfohlen.
Die Drossel für AVcc ist gut, aber viel zu klein. Nimm da ruhig 100µH 
bis 470µH.

von MiWi (Gast)


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Klaus schrieb:
> Guten Morgen liebes Forum,
>
> anbei eine Schaltung die mit einem Atmega32 realsiert werden soll.
>
> Ich möchte gerne Strom und Spannung Messen an einem LED-Stripe.
> Bei der suche bin ich dann auf die Differienzielle Messung gestoßen.
>
> Kann mir jemand sagen ob der Messaufbau so funktionieren kann?
>
> Was könnte ich evtl. oder nuss ich sogar anders machen.
>
> Ich hab mir das jetzt so vorgestellt das ich erst die Spannung und
> dann den Strom messen werde.
>
> Also Differenze Einstellung:
>
> Spannungsmessung an der LED
> ADMUX = F2  ( ADC2=Positiv, ADC1 = Negativ )
>
> Strommessung am SHUNT
> ADMUX = F0  ( ADC0=Positiv, ADC1 = Negativ )

theoretisch ja, praktisch nein.

Denn: die Eingangsspannung am uc ist viel zu hoch, weil Du da defakto 
die 28V anliegen hast.

Mach die Messung auf der GND-Seite und es paßt, denn der Strom durch den 
Strang ist überall der gleiche und damit kannst Du auch die LED 
tauschen.

Nur - sehe unbedingt Schutzmaßnahmen vor die bei einer unterbrochenen 
LED die Überspannung vom uC fernhalten

Grüße

MiWi

von Klaus (Gast)


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Danke für die schnelle Antworten!

OK! hab mich wohl von meinem OSZI blenden lassen.
Ich bin davon ausgegangen, dass der µC das gleiche sieht ca. 3.6V
an der LED. Das ist wohl ein irrtum gewesen.

Ich werde eure Vorschläge berücksichtigen und eine neue Schaltung 
einstellen.

von Klaus (Gast)


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Matthias Sch. schrieb:
> Die Spannungsmessung musst du über einen
> Spannungsteiler führen, bevor der Mega sie sieht.

Hallo Mattias!

Ich bin etwas unsicher! Muss eigentlich nicht für jeden Eingang
ein Spannungsteiler ran und Schutzbeschaltung oder tatsächlich
nur bei der Spannungsmessung.

von Karl H. (kbuchegg)


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Klaus schrieb:
> Matthias Sch. schrieb:
>> Die Spannungsmessung musst du über einen
>> Spannungsteiler führen, bevor der Mega sie sieht.
>
> Hallo Mattias!
>
> Ich bin etwas unsicher! Muss eigentlich nicht für jeden Eingang

?
Wer ist 'jeder Eingang'?

Bis jetzt wissen wir ja nur von 3 benutzen Eingängen, nämlich die, die 
du für ADC benutzen willst.

Legst du den Shuntwiderstand zwischen GND und erster LED, dann ist dein 
einer Bezugspunkt für die Strommessung GND und der andere .... na, ok. 
Soviel Spannung wird über dem Shunt schon nicht abfallen, dass du über 
das Limit von +5V (plus ein paar Zerquetschte) kommst.
Und der dritte Eingang ... auf den gehst du ja mittels Spannungsteiler 
von den 28V ran.

Diese 3 sind also soweit in Ordnung.

Welche Eingänge hast du also noch, die eine Absicherung brauchen oder 
brauchen könnten?
Grzundsätzlich haben die Pins Schutzdioden, die eine Überspannung bzw. 
Unterspannung nach Vcc oder GND ableiten können. Nur: diese Schutzdioden 
können nicht beliebig viel Strom transportieren. Begrenzt man also 
diesen Strom zb durch einen Widerstand, dann kann man auch 230V an einen 
Digitaleingang anschliessen, ohne dass er kaputt geht. Macht Atmel ganz 
genau so - und die müssen ja wissen, wie ihre IC funktionieren.

von Klaus (Gast)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Welche Eingänge hast du also noch, die eine Absicherung brauchen oder
> brauchen könnten?

Da noch mehrere LED-Stripes parallel ran kommen war angedacht
den Gesamt Strom und Spannung zu erfassen.

Jetzt noch ne weitere Schaltung!

Jetzt hoffe ich das ich nichts Verkehrt gemacht habe.

Spannungsmessung:
Variante 1 mit Spannungsteiler.
Variant1 2 wieder Direkt aber an der Letzten LED.

Wäre Variante 2 nicht sinnvoller?

Der Strom durch alle LED beträgt etwa 3,4 - 3,6V bei 20 - 25mA.

von iTroll (Gast)


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Klaus schrieb:
> Messung2.PNG

Wie soll man auf dieser Briefmarke irgendetwas lesen?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Klaus schrieb:
> Spannungsmessung:
> Variante 1 mit Spannungsteiler.
> Variant1 2 wieder Direkt aber an der Letzten LED.

Was soll Variante 2 denn bezwecken? Die Spannung an einer LED wird bis 
auf ein paar mV immer die gleiche sein, wenn der Strom einigermassen 
konstant ist. Allein sinnvoll ist also Variante 1. Da deine Strommessung 
übrigens nun GND als Bezugspunkt hat, kannst du dir die differentielle 
Messung sparen und wieder auf Single-Ended gehen. GND hat der ADC eh 
schon intern als Bezugspunkt.

von Viktor N. (Gast)


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Und weshlab sollen mehrere LED gemessen werden ? So spannend sind deren 
werye nun auch wieder nicht. Miss eine, die unterste. Und unten dran 
soll der Shunt sein.
Also : GND - Shunt - LED1 - LED2 - - - - - Vorwiderstand - Speisung.

von Klaus (Gast)


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Jetzt bin ich doch etwas verwirrt  Matthias!

Matthias Sch. schrieb:
> Du musst unbedingt dafür sorgen, das der ATMega an seinen Eingängen nie
> mehr als VCC (+0,7V) Spannung sieht, 28 V oder so sind da absolut
> jenseits der maximalen Grenzen.
> Lege also den Shunt ganz unten zwischen LED und GND und miss dann da
> (Lowside Shunt).

Hab ich das etwa falsch umgesetzt?
Weil, du das hier geschrieben hast

Matthias Sch. schrieb:
> Da deine Strommessung
> übrigens nun GND als Bezugspunkt hat, kannst du dir die differentielle
> Messung sparen und wieder auf Single-Ended gehen.

Jetzt noch mal! Wenn ich es richtig Kapiert habe mit der Differnziellen
Messung könnte man doch Verschiedene Spannungen messen ohne sich
auf GND beziehen zu müssen.

Oder sollte ich den AGND als Bezugspotential nicht GND anschliessen
sondern zwischen LED und SCHUNT??

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Klaus schrieb:
> Oder sollte ich den AGND als Bezugspotential nicht GND anschliessen
> sondern zwischen LED und SCHUNT??

Nein. AGND und GND sind und bleiben auf dem gleichen Potential, nämlich 
Masse. Aber es ist natürlich nicht nötig, das Potential von Masse zu 
messen, sondern nur, was oben am Shunt gegen Masse zu messen ist. Also 
reicht es, lediglich den ADC0 Eingang mit dem oberen Ende des Shunts zu 
verbinden und die Verbindung zischen ADC1 und Masse zu streichen.

von Karl H. (kbuchegg)


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Klaus schrieb:

>
> Jetzt noch mal! Wenn ich es richtig Kapiert habe mit der Differnziellen
> Messung könnte man doch Verschiedene Spannungen messen ohne sich
> auf GND beziehen zu müssen.

Das ändert aber nichts daran, dass sich beide Spannungen im Bereich 0 
bis Vcc bewegen müssen. Und zwar bezogen auf GND bzw. AGND.

> Oder sollte ich den AGND als Bezugspotential nicht GND anschliessen
> sondern zwischen LED und SCHUNT??

AGND ist die Masse der Versorgung des ADC (genauer: des Ports an dem der 
ADC sitzt) und hat mit der Messung als solcher überhaupt nichts zu tun.

Wenn du differentiell misst, hast du den einen Vorteil, dass du 
eventuell einen Verstärker zwischenschalten kannst, wenn du nur kleine 
Spannungsdifferenzen messen willst. Details dazu weiß dein Datenblatt.

von amateur (Gast)


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Ein Shunt ist eine feine Sache, wenn man der Stromfluss möglichst wenig 
beeinflussen will. Ist aber bereits ein 150Ohm Reihenwiderstand 
vorhanden, so fördert dieser nur den Umsatz der Bauteileindustrie und 
erschwert Dir das Messen.
Also noch flüssiger als Wasser.

von Jörn P. (jonnyp)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:
> AGND ist die Masse der Versorgung des ADC (genauer: des Ports an dem der
> ADC sitzt) und hat mit der Messung als solcher überhaupt nichts zu tun.

Bevor ihr euch nun weiter dran hochzieht: Der Mega32 kennt keinen AGND 
sondern nur GND. Gilt übrinx auch für Mega8, 16 und noch ein paar 
Andere.
Für die meisten Anwendungen ist es nicht relevant, für einige aber 
schon.
Der Fehler tauchte in alten eagle libraries auf, ist aber dort schon 
seit Jahren beseitigt. Vielleicht sollten sich manche Leute bei cadsoft 
mal eine neue atmel.lbr ziehen.

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