Ahoi zusammen, ich baue einen Datenlogger (bislang auf AVR-Basis), um LiIon-Ladegeräte zu bewerten. Ich rechne mit einem Strom von 1A - 0,05A und die Spannungslage ist zwischen 0 und 4,3V. Aus fünf 0R47 habe ich einen 0R094 gelötet. Direkte Messungen mit der ATmega328-Bandgap-Referenz liefern schon brauchbare Ergebnisse, jedoch recht grob aufgelöst und am unteren Rand mit großer Ungenauigkeit. Also habe ich mir ein paar OpAmps bestellt, bis jetzt sind MCP6001 angekommen. Den habe ich nach Datenblatt aufgebaut, die überall gleiche Schaltung als nichtinvertierenden Verstärker. Die Widerstände haben (nachgemessen) 100,2kOhm respektive 10,09kOhm. Ich würde daher eine Verstärkung von 11 (präzise: 10,93) erwarten. Am Shunt messe ich jetzt jedoch 0,070V, am OpAmp-Ausgang 0,999-1,003V. Also eine Verstärkung um etwa den Faktor 14,3. Damit wird es jetzt natürlich schwer, 1A zu messen, aber das ist erst mal zweitrangig. Ich verstehe OpAmps noch nicht richtig, kann die Datenblätter nur recht rudimentär deuten. Daher finde ich keinen Hinweis, warum mein Spannungsteiler nun zu einer doch 30% größeren Verstärkung führt. Testweise hatte ich 10nF an der Versorgung (alle Komponenten - Lade-IC, Arduino-Nano-Board, OpAmp werden via USB gespiesen), jedoch ändert das gar nichts. Hat da jemand eine Idee? Wie kommt das, wie ändere ich das? Danke schon mal!
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Dirk K. schrieb: > messe ich jetzt jedoch 0,070V Womit gemessen? Multimeter? :/ In dem Spannungsbereich würde ich nichts mehr glauben ^^ und für deine erwartete Spannungsverstärkung von 11 müsste die Spannung am Shunt ja nur etwa 0,09 statt 0,07 betragen. Aussagekräftiger wäre es einen definierten Strom durch den Shunt zu schicken und dann die Ausgangsspannung des OPs sich anzugucken.
Dirk K. schrieb: > ...... wie ändere ich das? Indem du erst mal einen Schaltplan hier postest. Sonst können wir nur raten, und das willst du sicher nicht, oder?
"Standardschaltung für nichtinvertierenden Verstärker": https://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:Op-verstaerker-b.png Genau das habe ich aufgebaut. Alle Komponenten haben gemeinsame Masse. Ue kommt vom Shunt, Ua geht an den ATmega-Eingang. 08/15. Gustav: den Unterschied zwischen 0,090V und 0,070V traue ich dem Multimeter schon zu. Ist zwar nur ein VC97, aber bislang konnte ich mich auf dessen Ergebnisse recht gut verlassen. Erwartung und Messung kamen sonst immer gut hin :) ... muss ich mir wohl doch mal ein Labornetzteil zulegen, langsam ist es so weit. Danke für den Input so weit, Messungenauigkeit hatte ich zwar erwartet, aber so gravierend eher nicht.
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Dirk K. schrieb: > "Standardschaltung für nichtinvertierenden Verstärker": Diese Schaltung ist nicht (allgemein) geeignet eine Shunt-Spannung zu messen. Daher müsstest du etwas weniger faul sein und die komplette Schaltung zeigen.
Ihn dünkt', er säh' 'nen Drahtverhau, in einem Teller drin: Er guckt noch mal und merkt', es war ein Board mit etwas Zinn. "Was eben rätselhaft", sprach er, "Itzt fass' ich's mit Gewinn."
S. Landolt schrieb: > Ihn dünkt', er säh' 'nen Drahtverhau, > in einem Teller drin: > Er guckt noch mal und merkt', es war > ein Board mit etwas Zinn. > "Was eben rätselhaft", sprach er, > "Itzt fass' ich's mit Gewinn." Danke sehr. Ich denke diese Antwort ist richtiger als meine.
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Achja. Nun gut - als ob das den Unterschied machen würde. Ua vom OpAmp geht an den µC-Eingang, da LTSpice zufällig grad keinen µC da hat, ist da keine eingezeichnet. Lader hat es auch nicht, also durch einen generischen Widerstand symbolisiert.
Dein OpAmp hat einen "output swing", d.h. er kann üblicherweise in den Grenzen seiner Eingangsspannung eine Ausgangsspannung erzeugen, erreicht die Versorgungsspannungen aber "normalerweise" nicht ganz; d.h. er würde zwar 0.77V ausgeben, kann aber nicht weniger als 1V. Hier wäre interessant, was für einen OP du genommen hast. Und der Tipp für dich, einen "Rail-to-Rail"-Verstärker zu kaufen.
Ja, macht gewaltigen Unterschied! Diese Schaltung geht nicht, da hätten wir lange raten können.
Der MCP6001 ist R2R-I/O: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21733j.pdf
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Ichich schrieb: > Hier wäre interessant, was für einen OP du genommen hast. So wie ich es lese, hat er einen OPV, der an die rails rankommt: Dirk K. schrieb: > Also habe ich mir ein paar OpAmps bestellt, bis jetzt sind MCP6001 > angekommen. Den habe ich nach Datenblatt aufgebaut, Rudi schrieb: > Ja, macht gewaltigen Unterschied! Diese Schaltung geht nicht, da hätten > wir lange raten können. Kannst du das genauer erklären? @ Dirk: dein Shunt beträgt nur 94mOhm, die Zuleitung haben verglichen damit keinen vernachlässigbaren Widerstand. Evtl. hast du mit dem Messgerät nur den Spannungsabfall am Shunt gemessen, mit dem OPV aber den Spannungsabfall an Zuleitung und Shunt (beliebter Fehler). Das hängt von deiner Leiterführung ab, die ich in deinen bisherigen Bildern nicht wirklich erkennen kann.
Ichich schrieb: > erreicht > die Versorgungsspannungen aber "normalerweise" nicht ganz; d.h. er würde > zwar 0.77V ausgeben, kann aber nicht weniger als 1V. > Hier wäre interessant, was für einen OP du genommen hast. Und der Tipp > für dich, einen "Rail-to-Rail"-Verstärker zu kaufen. Das hat er gemacht, denn der MCP6001 ist ein Rail to Rail Typ: http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?product=MCP6001 Dirk K. schrieb: > bis jetzt sind MCP6001 > angekommen. Den habe ich nach Datenblatt aufgebaut, die überall gleiche > Schaltung als nichtinvertierenden Verstärker. MfG Paul
Achim S.: Die Zuleitung ist für Ue ist tatsächlich etwas lang und hat zwei Übergänge (DuPont-Strippe als Verlängerung). da könnte ich einen zumindest besseren Verbinder aus zwei Pins löten. Danke sehr - der Hinweis ist hilfreich! :)
Achim S. schrieb: > Evtl. hast du mit dem Messgerät > nur den Spannungsabfall am Shunt gemessen, mit dem OPV aber den > Spannungsabfall an Zuleitung und Shunt (beliebter Fehler). Das hängt von > deiner Leiterführung ab, die ich in deinen bisherigen Bildern nicht > wirklich erkennen kann. Sehr richtig. Deswegen sollte man an einem Shunt - wenn man schon einen OP verwendet - die Spannung diferentiell messen. Übrigens: ein oder mehrere Abblock-Cs sind auch in einer analogen Schaltung sehr von Vorteil. Das weglassen solcher spricht Bände über die Mentalität des Fricklers.
Ach ja, noch eine Ergänzung: ein Teil des Fehlers kann natürlich auch vom Offset des OPV-Eingangs kommen. Der ist beim MCP6001 mit bis zu 4,5mV nicht ganz klein. Das erklärt nicht die vollen 20mV, die du bezogen auf den Eingang daneben liegst, aber immerhin ein knappes Viertel davon.
Dirk K. schrieb: > Achim S.: Die Zuleitung ist für Ue ist tatsächlich etwas lang und hat > zwei Übergänge (DuPont-Strippe als Verlängerung). da könnte ich einen > zumindest besseren Verbinder aus zwei Pins löten. Die Zuleitung niederohmig machen, ist auf jeden Fall schon mal gut. Ansonsten würde ich dir empfehlen: nimm eine Kalibrierkurve auf, bei der der Zuleitungswiderstand schon mit eingeschlossen ist. Dann rechne in der Folge mit dem Gesamtwiderstand von Zuleitung und Shunt, nicht mehr alleine mit den 94mOhm. Voraussetzung ist natürlich, dass der Zuleitungswiderstand immer gleich bleibt (also keine Steckverbinder... mitgemessen werden).
Boardbewunderer (Gast) schrieb: > Übrigens: ein oder mehrere Abblock-Cs sind auch in einer > analogen Schaltung sehr von Vorteil. Das weglassen solcher > spricht Bände über die Mentalität des Fricklers. Dirk K. schrieb: > Testweise hatte ich 10nF an der Versorgung (alle Komponenten - Lade-IC, > Arduino-Nano-Board, OpAmp werden via USB gespiesen), jedoch ändert das > gar nichts.
Achim S: Ich habe den Offset jetzt als einigermaßen Konstant angenommen und rechner den schon heraus - in der Kurve im ersten Beitrag ist das schon als Korrektur mit drin. Die Zuleitung werde ich dann noch mal stark korrigieren respektive den fliegenden Aufbau mal alles auf einem einzelnen Platinchen neu umsetzen.
> Dirk K. schrieb: >> Testweise hatte ich 10nF an der Versorgung (alle Komponenten - Lade-IC, >> Arduino-Nano-Board, OpAmp werden via USB gespiesen), jedoch ändert das >> gar nichts. USB-Versurgungen sind die reinlichsten Spannungen überhaupt. Die kommen nämlich meist aus dem PC, und da geht es sehr sauber zu!
Mein Vorschlag: Miss mal die Op-Ausgangsspannung wenn der shunt stromlos ist.
Entschuldigung, hat etwas gedauert - immer stört die Arbeit beim Basteln ;) OpAmp im Leerlauf, Shunt 0,000V -> Ua 11mV. Stabil, kein Hin- und Hergehüpfe. Ich hab mit dem Spielzeug-Scope DSP Nano 201 draufgeguckt - max. 0,02Vp-p, 1,34V, bei ~900-1000mA über den Shunt. Die "Linie" ist normal, nicht fett, sieht für mich nicht nach Schwingen aus.
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Ich messe Stroeme zB bis 7A mit 10 mOhm Shunts, messe so Spannungen bis 50mV, verwende aber MCP617, einen bipolar OpAmp mit 150uV Offsetspannung. Die Leitungsfuehrung ist natuerlich anders, und es geht. Gut. Verstaerkung 33. Der Grund des kleinen Shunts .. Verlustleistung. Bei 10A, ja Ueberlast, schon 1W. Die muss man erst wegbringen.
Dirk K. schrieb: > Die "Linie" ist normal, > nicht fett, sieht für mich nicht nach Schwingen aus. Na um Schwingungen zu sehen musst du ja nur von DC auf AC umstellen, dann wird der Gleichanteil rausgefiltert ;)
Damit wollte ich eigentlich darauf hinaus, das hochfrequentes Schwingen wahrscheinlich durch mehrere "abweichende" Punkte auf dem 320x240-Display erkennbar wären, also einer fetten Linie. :)
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Um das so halbwegs zum Abschluss zu bringen - wahrscheinlich ist die freifliegende Verkabelung Hauptursache für dieses Phänomen. Heute sind meine 0R03-Shunts sowie das Labornetzteil angekommen, also habe ich das grade noch mal auf einer einzigen Platine aufgebaut (auf dem Foto fehlt noch der 47k/10k-Spannungsteiler für die Batteriespannung). Das liefert auf den Punkt die per 220k/10k eingestellte Verstärkung mit Faktor 23. Damit kann ich nun bis 1,5A Ladestrom messen, und die Ergebnisse sind auch plausibel und stabil. Auszug:
1 | Starting measurements. USB Vcc: 4768 mV. |
2 | s; Vbat; mA; mAh; |
3 | 1;2788;0;0; |
4 | 2;3805;0;0; |
5 | 3;3799;0;0; |
6 | 4;3805;0;0; |
7 | 5;4071;745;0; |
8 | 6;4071;736;0; |
9 | 7;4071;742;0; |
10 | 8;4065;737;0; |
11 | 9;4065;736;1; |
12 | 10;4065;733;1; |
13 | 11;4071;733;1; |
14 | 12;4071;734;1; |
15 | 13;4071;734;1; |
Dirk K. schrieb: > Um das so halbwegs zum Abschluss zu bringen - wahrscheinlich ist die > freifliegende Verkabelung Hauptursache für dieses Phänomen. Wir haben nie Zeit, etwas vernünftig aufzubauen, aber immer Zeit, etwas noch einmal zu bauen. ;-) Dirk K. schrieb: > Damit kann ich nun bis 1,5A Ladestrom messen, und die Ergebnisse sind > auch plausibel und stabil. Was lange währt, wird endlich gut. MfG Paul
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