Strommessung über Shunt und Operationsverstärker

[Rolf (Gast)]

Hallo,

ich brauche etwas Hilfe bei einer Schaltung für meine Bachelorarbeit.
Ich will den Strom eines AC-LED-Moduls messen. Dazu habe ich einen 0,1 
Ohm-Widerstand in Reihe geschaltet und die Spannung an die Schaltung 
(siehe Anhang) gelegt.
Die Ausgangsspannung habe ich an den Analog-Eingang des NI USB-6000 
gelegt. Das Ergebnis ist auf dem Screenshot zu sehen.

Die Verstärkung funktioniert an sich.
Aber aus welchem Grund schwingt der Sinus nicht um die 0V-Achse?
Und woher kommen die "Zacken" im Sinus?

Danke für eure Hilfe!

MfG Rolf

[F. F. (foldi)]

Rolf schrieb:
> Ich will den Strom eines AC-LED-Moduls messen.
C1 mal kleiner gemacht?
C2 vielleicht besser auch.

[Ulrich H. (lurchi)]

Die "Zacken" im Stromverlauf können  vom Kondensatornetzteil der LED 
Leuchte kommen. Die LEDs Lampen sind in der Regel keine Ohmschen lasten 
und können solche komische Formen geben.

Die gezeigte Verstärkerschaltung ist nur AC Gekoppelt, und hat halt 
einen DC Offset am Ausgang. De Nullpunkt muss man da also noch ausmessen 
und ggf. abziehen.

[Purzel H. (hacky)]

Die Zacken im Strom kommen natuerlich vom Spannungsabfall der LED. Die 
beginnt erst bei xxV zu leiten, und vorher sperrt sie. Wie einen Z-Diode 
eben. Dh bei Spannung kleiner als +- xxV ist der Strom gleich null.

[F. F. (foldi)]

Siebzehn Für Fuenfzehn schrieb:
> Die
> beginnt erst bei xxV zu leiten, und vorher sperrt sie.
Klingt logisch, aber wenn man sich die Grafik ansieht, dann ist das ja 
fast nichts an Spannungsunterschied. Dann müsste ein größerer Sprung zu 
sehen sein.
Für mich sieht das eher nach der Lade- und Umladezeit der Kondensatoren 
aus.
Würde da mal eher 100nF am Eingang und am Ausgang noch was kleineres 
probieren.
Am Ausgang würde ich erstmal gar keinen Kondensator hängen.

[Purzel H. (hacky)]

Koennen wir zum Strom auch noch die Spannung haben ?

[Steffen W. (derwarze)]

Du hast einen Wechselspannungsgekoppelten invertierenden Verstärker mit 
einer künstlichen Masse über R3 und R5. Also wird ohne Signal die 
Ausgangsspannung an OPV bei 6V liegen.
Um 0V(GND) herum schwingen kann das Signal nicht nur im Bereich von ca. 
1-11V (Der OPV ist ja kein RailtoRail), auch nach dem Kondensator wird 
es immer im positiven Bereich bleiben.
Hinter dem, eigentlich nicht notwendigen, Kondensator am Ausgang hängt 
dann der Offsett auch von Deiner Einganschaltung der Messeinrichtung ab 
die ja dann als Lastwiderstand fungiert.
Miss mit dem Oszi einfach mal direkt am Shunt und dann am OPV da siehtst 
Du dann ob Deine Schaltung so arbeitet wie gedacht.
Zum genauen Messen oder Regeln ist die Schaltung so wie sie ist wenig 
geignet.

[Tom K. (ez81)]

Das LED-Modul mal durch einen Widerstand ersetzen.


Wie genau sollen die übertriebenen Koppel-Kondensatoren die Zacken 
erzeugen?

Steffen Warzecha schrieb:
> auch nach dem Kondensator wird
> es immer im positiven Bereich bleiben.

... , wenn kein Widerstand nach Masse folgt. Das USB-600-Ding hat 1M 
gegen Masse und sollte eine reine Wechselspannung messen. Elko verpolt?

[Tom K. (ez81)]

Rolf schrieb:
> Strom eines AC-LED-Moduls
> Und woher kommen die "Zacken" im Sinus?

[Steffen W. (derwarze)]

> Das USB-600-Ding hat 1M gegen Masse

Somit hst Du also einen Hochpass mit 100µ und 1M am OPV Ausgang.
Da ja die OPV Spannung um 6V herum schwankt und nie 0V wird läd sich der 
Kondensator sehr langsam auf wird aber wegen des geringen 
Lastwiderstandes auch nur sehr langsam entladen so das ein Offset 
bleibt.
Ich nehme an das das Teil auch Gleichspannung messen kann so das der 
Offset da mit gemessen wird. Negativ gegen GND wird da nie was, wie 
auch.
Nimm mal einen 100nF Kondensator und einen Lastwiderstand im 
Kiloohmbereich und vergleiche das Messergebniss.

Hat Dein Messgerät so eine geringe Empfindlichkeit das es nicht direkt 
am Shunt messen kann?

[F. F. (foldi)]

Ich weiß nun nicht die Frequenz von deinem Eingang, aber dein Tiefpass 
sollte deutlich unter der Grenzfrequenz liegen.

[F. F. (foldi)]

Tom K. schrieb:
> Rolf schrieb:
>> Strom eines AC-LED-Moduls
>> Und woher kommen die "Zacken" im Sinus?

Nimmst du mal C1 weg?
Möchte mal sehen wie das aussieht.

[Tom K. (ez81)]

> Da ja die OPV Spannung um 6V herum schwankt und nie 0V wird läd sich der
> Kondensator sehr langsam auf wird aber wegen des geringen
> Lastwiderstandes auch nur sehr langsam entladen so das ein Offset
> bleibt.

Dann müsste der OP ca. 14s nach dem Einschalten gemssen haben.

[Tom K. (ez81)]

F. Fo schrieb:
> Nimmst du mal C1 weg?
> Möchte mal sehen wie das aussieht.

Fast genauso.

[F. F. (foldi)]

Damit ist dieser Beitrag die wohl richtigste Antwort.
Siebzehn Für Fuenfzehn schrieb:

Dann werde ich mir heute Abend noch mal den T&S ansehen und mal das 
Kapitel "Dioden" noch mal genauer anschauen.

Vielen Dank, Tom!

[F. F. (foldi)]

F. Fo schrieb:
> Ich weiß nun nicht die Frequenz von deinem Eingang,

... was natürlich völliger Blödsinn war, selbst ohne zu rechnen. :-)
Asche auf mein Haupt.

[F. F. (foldi)]

Tom K. schrieb:
> F. Fo schrieb:
>> Nimmst du mal C1 weg?
>> Möchte mal sehen wie das aussieht.
>
> Fast genauso.

Zumindest wissen wir jetzt, dass man sich einen Kondensator sparen kann. 
;-)

[Tom K. (ez81)]

Wenn der Stromverlauf am Eingang das Ziel der Entwicklung ist, schon. 
Will man die LEDs mit richtigem Gleichstrom betreiben (und keinen 
ekelhaften Stroboskopeffekt wie er durch die LED-Funzeln in meinem 
Treppenhaus fabriziert wird), ist C1 sinnvoll.

[Rolf (Gast)]

Danke für die vielen Antworten.

Ich habe gerade direkt am Shunt mit einem Oszi gemessen. Da kann ich 
leider nichts genaues erkennen...

Vielleicht ist die Methode mit dem Operationsverstärker nicht die 
Richtige. Wie würdet ihr das machen?

Also hier nochmal die Daten:
- AC-Strommessung(230V) bis 2A benötigt.
- Messung soll mit NI-USB6000 erfolgen:
  +/-10V-Analog-Input mit 5mV-Auflösung
- Genauigkeit sollte bei ca. 1mA sein

Danke schon mal!

[Amateur (Gast)]

Es ist doch erstaunlich, dass, wenn die Bachelorarbeit ansteht, die 
Diodenkennlinie, was Neues ist...
Die Meisten würden wohl sagen: Das sieht man doch!

[MaWin (Gast)]

Rolf schrieb:
> AC-Strommessung(230V) bis 2A benötigt

Man sollte galvanisch trennen. Dafür gibt es Stromwandeltrafos. Den 
richtigen aussuchen, z.B. bei LEM, und fertig ust das Messproblem.

[Harald W. (wilhelms)]

MaWin schrieb:

> und fertig ist das Messproblem.

Genau, mit einem Stromwandler hat man manchmal auch Probleme. :-)