Hallo Ich möchte mir eine Messbox bauen um damit 4 x Spannung und 4 x Strom messen zu können. Die Daten werden per PICO erfasst und an ein LCD sowie den PC geschickt. In Profilab schreibe ich dann die Wert mit. Erfasst werden sollen 4 x V bis 50V sowie 4 x A bis 5A. Damit ich das Brummen vom PC nicht bekomme, habe ich diesen Teil der Schaltung galvanisch aufgebaut. Das funktioniert auch soweit erstaunlich gut :-) Ich habe negative Erfahrung mit den Eingängen des ADS1115 gemacht. Er belastet den Spannungsteiler doch schon sehr stark und dann noch nicht einmal linear, je nachdem wie der PGA eingestellt ist belastet er den Spannungsteiler unterschiedlich. Deshalb habe ich den Rail-to-Rail Opamp dazwischen geschaltet. Dann hatte ich eine Zener als Schutz davor, was mir das Signal auch verhagelt hat. Hier hatte ich dann die Idee mit den Schottky's aufgegriffen. Den Entwurf gibt es in Summe 2 mal plus Pico, alles auf einer Eurokarte. Ich kann durch Bestückung wählen, ob V oder A gemessen werden soll. Da man min. 5 Platinen bestellen muss in China, ich aber nur eine brauche, habe ich das Layout so geplant das man auf den verbleibenden 4 Karten mal schnell sich was zusammen bauen kann wenn man einen ADC braucht. *Jetzt zu meiner allgemeinen Frage:* Sieht hier jemand einen grundsätzlichen Fehler in der Schaltungsidee? Auf dem Steckbrett läuft alles, aber das heißt ja nichts :-) Gibt es noch Denkfehler in dem Ansatz den ich gewählt habe? Als Dank würde ich den Bauvorschlag später hier kommplett reinstellen, falls jemand so etwas mal sucht.
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Hallo Uwe, folgende Punkte sind mir bei der ersten Sichtung des Schaltplans aufgefallen: Du versorgst die ASC712 mit 3,3V, dafür sind sie lt. DB nicht spezifiziert. Der Versorgungsspannungsbereich wird von 4,5V bis 5,5V angegeben, typisch also 5V. Der ASC712 liefert als Source 3mA, das sollte eigentlich ausreichen, also die Impedanzwandler überflüssig machen. R2R wäre bei dem Opamp übrigens nicht notwendig, die Ausgangsspannung des ASC bewegt sich im Bereich von Vcc/2 +/- ca. 1V. Bei Vcc = 5V also von ca. 1,5V bis ca. 3,5V, wenn die +/- 5A abgedeckt werden. Er driftet etwas wenn sich die Umgebungstemperatur ändert. Zudem ist seine Ausgangsspannung unmittelbar von der Versorgungsspannung abhängig, die sollte daher sehr stabil sein. Zum Thema Drift und rauschen das ASC712 gibt es hier im Forum einen interessanten Thread. Mal sehen ob ich den noch finde. Du hast nur ein sehr kleines Spannungsfenster zur Auswertung. Evtl. würde ich für die Strommessung einen anderen Ansatz wählen..z.B. Shunt und OPC zur Verstärkung. Bei den SCL/SDA fehlen aus meiner Sicht die Pullup-Widerstände. Unmittelbar an U1 fehlt ein Ablockkondensator, C6 sitzt mir zu weit weg. Der Plan ist schön und übersichtlich gezeichnet. Ich würde allerdings immer von links nach rechts zeichnen, also Eingänge nach links.
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Uwe K. schrieb: > Ich habe negative Erfahrung mit den Eingängen des ADS1115 gemacht. Er > belastet den Spannungsteiler doch schon sehr stark und dann noch nicht > einmal linear, je nachdem wie der PGA eingestellt ist belastet er den > Spannungsteiler unterschiedlich. Unfug, dessen Eingangsimpedanz ist hoch genug, mit über 100kOhm zuverlässig zu messen. > Sieht hier jemand einen grundsätzlichen Fehler in der Schaltungsidee? Die ist dermaßen unsinnig, dass weitere Kommentare nicht lohnen. ACS712 sind für Betrieb an 3,3V nicht geeignet. ACS712 mit 5V betreiben, Teiler 30k-20k an den Ausgang und direkt auf den ACS1115, der auf 2048mV eingestellt wird.
Ich hätte das ganze anders realisiert, mit vier INA237. Die messen den Strom via Shunt, die Spannung direkt bis 85V, Du bekommst eine Leistungsmessung mit dazu, und das ganze mit I2C Interface, d.h. den ganzen Analogkrimskrams brauchst Du nicht. Mit den beiden Adresspins kannst Du 16 dieser Bausteine an einen I2C-Bus anschließen. Als Shunt ginge bzw. ein 20mOhm 2W Widerstand bis etwa 7A. Link: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina237.pdf fchk
Frank K. schrieb: > Ich hätte das ganze anders realisiert, mit vier INA237. > Die messen den Strom via Shunt, die Spannung direkt bis 85V, Du bekommst > eine Leistungsmessung mit dazu, und das ganze mit I2C Interface, d.h. > den ganzen Analogkrimskrams brauchst Du nicht. Mit den beiden Adresspins > kannst Du 16 dieser Bausteine an einen I2C-Bus anschließen. > > Als Shunt ginge bzw. ein 20mOhm 2W Widerstand bis etwa 7A. > > Link: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina237.pdf In diese Richtung würde ich auch gehen.
PS: Als USB-I2C Interface ginge ein MCP2221A oder ein FT260. MCP2221A: https://ww1.microchip.com/downloads/aemDocuments/documents/APID/ProductDocuments/DataSheets/MCP2221A-Data-Sheet-20005565E.pdf FT260: https://ftdichip.com/wp-content/uploads/2023/11/DS_FT260.pdf Da braucht es auch keinen Pico dafür, den kannst Du Dir sparen. fchk
Hallo Jörg Oh! Die Versorgungsspannung! Habe ich nicht berücksichtigt. Danke!! Meine Idee ist, entweder die ASC zur Strommessung ODER den Spannungsteiler zu nutzen, also aufzulöten. Im Einsatzfall der ASC könnte ich den OPS überspringen, stimmt. Baue ich um! Danke!! Bei 1Meg/68k führt der ADS115 dazu das die Spannung um 10mV zusammen bricht, daher die Idee mit dem Inpedanzwandler. Lege ich den Spannungswandler niederohmiger aus, belastet er meine Schaltung. Hmm, sind die ASC suboptimal für meinen ANwendungsfall? Ich möchte die Ströme nicht bezogen auf GND messen. Die Potentialfreiheit und die 1,2mR haben mich veranlasst diesen zu nehmen. Wenn ich drei Ströme in der selben Schaltung messen möchte, benötige ich doch je Kanal die Potentialtrennung, oder sehe ich das flasch? Ich probiere grade den Recom0505s in Verbindung mit dem 3,3V Längsregler. Die ASC direkt aus dem Recom zu speisen macht aber dann keinen Sinn! Die Ausgangsspannung vom DCDC ist nicht so stabil. Ok, die Strommessung stellt eine Herausforderung dar, mein Ansatz ist Mist. Die Pullups, oh nein, und auf beiden Seiten vergessen! :-) !! Danke!!
Hallo Franz Ohh!! Den kannte ich nicht. Das ist ja sehr interessant, das macht viel mehr Sinn als meine Spannungsteiler Gebims... VBus wird vermutlich gegen GND gemessen, In- und In+ werden vermutlich als Differenzialsignal ausgewertet, sind die beiden Eingänge hochohmig gegen GND? Ich möchte den Strom messen an einer Stelle wo ich ca. 50V gegen GND habe. Im TI Datenblatt finde ich nur die 1MR für VBUS, aber nichts zu den IN Anschlüssen... Danke für den Tipp!
Uwe K. schrieb: > Hmm, sind die ASC suboptimal für meinen ANwendungsfall? Ich möchte die > Ströme nicht bezogen auf GND messen. Die Potentialfreiheit und die 1,2mR > haben mich veranlasst diesen zu nehmen. Wenn ich drei Ströme in der > selben Schaltung messen möchte, benötige ich doch je Kanal die > Potentialtrennung, oder sehe ich das flasch? Ja klar, aber mit meinem Ansatz mit den INA237 setzt Du eben vor jeden Kanal einen I2C-Isolator und einen DCDC mit nachgeschaltetem LDO. Überhaupt gar kein Problem. Und da musst Du nichts umlöten, das Teil misst eben Spannung zwischen VBUS und GND und den Strom zwischen IN+ und IN- und dem Shunt, jeweils abwechseln pro Takt. Wobei der Strom auch negativ werden darf, ohne dass Du eine negative Versorgungsspannung brauchst. Da bricht auch nichts zusammen, das geht einfach so. Den isolierten GND solltest Du trotzdem immer anschließen, damit der Differenzverstärker richtig arbeitet. Die Hall-basierten Sensoren sind zwar sehr praktisch, weil sie galvanisch isoliert sind, aber sie haben auch prinzipbedingte Probleme. Da sie das schwache Magnetfeld des Strompfades messen, können sie relativ einfach gestört werden, und Du hast ein prinzipbedingtes Rauschen drauf. Klar, auch Widerstände rauschen prinzipbedingt grundsätzlich immer, aber da sind in diesem Fall Zehnerpotenzen dazwischen, unter anderem auch, weil die für die Messung notwendige Spannungsverstärkung viel geringer ist. fchk
Uwe K. schrieb: > Hallo Franz Frank, bitteschön. > VBus wird vermutlich gegen GND gemessen, In- und In+ werden vermutlich > als Differenzialsignal ausgewertet, sind die beiden Eingänge hochohmig > gegen GND? Ich möchte den Strom messen an einer Stelle wo ich ca. 50V > gegen GND habe. Im TI Datenblatt finde ich nur die 1MR für VBUS, aber > nichts zu den IN Anschlüssen... Ja, der Chip ist ja extra für High-Side Messungen ausgelegt. Bis zu 85V gehen. GND muss aber unbedingt angeschlossen werden. fchk
Hmm analog zum CH341A. Wollte aber mal den Pico zur Anwendung bringen:-)
Ach, jetzt habe ich deinen Ansatz kapiert! Hmm, dann reduziert sich das Ganze ja auf ein paar Bauteile: Den INA237, I2C Isolator, DCDC, LDO und ein paar Blockerkondensatoren. Sollte das sooooo easy umzusetzen sein???
Vielen Dank FRANK! :-) Ich werde mich erst einmal in die INA2xx einlesen! Das eröffnet ja ganz andere Möglicheiten! LG Uwe
Uwe K. schrieb: > Oh! Die Versorgungsspannung! Habe ich nicht berücksichtigt. Danke!! > .. > Bei 1Meg/68k führt der ADS115 dazu das die Spannung um 10mV zusammen > bricht, daher die Idee mit dem Inpedanzwandler. Lege ich den > Spannungswandler niederohmiger aus, belastet er meine Schaltung. Liegt vermutlich an der zu geringen Versorgungsspannung der ASC712. > Hmm, sind die ASC suboptimal für meinen ANwendungsfall? Ich möchte die > Ströme nicht bezogen auf GND messen. Die Potentialfreiheit und die 1,2mR > haben mich veranlasst diesen zu nehmen. Die Teile haben zu viele Nachteile. Aber das Thema ASC712 ist vermutlich durch für Dich. > Wenn ich drei Ströme in der > selben Schaltung messen möchte, benötige ich doch je Kanal die > Potentialtrennung, oder sehe ich das flasch? Du kannst auch ICs nehmen die differential messen können. Der LTC2309 als Beispiel kann beides, also massebezogen (8 Eingänge) oder differential (4 Eingänge). https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/2309fd.pdf > Ich probiere grade den Recom0505s in Verbindung mit dem 3,3V > Längsregler. Die ASC direkt aus dem Recom zu speisen macht aber dann > keinen Sinn! Die Ausgangsspannung vom DCDC ist nicht so stabil. Wie gesagt, eine Änderung der Spannungsversorgung wirkt sich direkt auf den Ausgang auf. > Ok, die Strommessung stellt eine Herausforderung dar, mein Ansatz ist > Mist. Mist nicht, aber eben nicht die beste Lösung. Für viele Anwendungen kann der ASC.. auch eine gute Alternative sein.
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Hi >Da sie das schwache Magnetfeld des Strompfades messen, können sie >relativ einfach gestört werden, und Du hast ein prinzipbedingtes >Rauschen drauf. Klar, auch Widerstände rauschen prinzipbedingt >grundsätzlich immer, aber da sind in diesem Fall Zehnerpotenzen >dazwischen, unter anderem auch, weil die für die Messung notwendige >Spannungsverstärkung viel geringer ist. Hast du belastbare Messungen für diese Aussagen? Wenn Ja, für welche Stromsensoren gelten die (z.B Kompensations-Stromwandler etc.). In meiner ehemaligen Firma habe ich fast 30 Jahre LEM-Stromwandler (von ein paar A bis 2kA) eingesetzt. Und damit nie Probleme gehabt. MfG Spess
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