Topic: Genauer messen, - wie? (Read 768 times)

herbk · Oct 30, 2020, 10:29 am

Hallo,
wie der Titel schon sagt, ich hadere gerade etwas mit der Genauigkeit beim Messen...
Das Problem das sich mir stellt, ist: ich muss Strom im Bereich von 0 (wenigen mA) bis über 20.000mA relativ genau messen können
Dass sich das Problem der Auflösung mit einem externen AD Wandler lösen lässt ist mir klar. Was mir aber (dank fleißigem lesen in diesem Forum) auch klar ist: ohne eine zuverlässige Referenzspannung nutzt das auch nicht sooo viel.

Die Frage ist jetzt: welchen DC DC Wandler könnte ich verwenden, damit ich eine, auch bei wechselnden Temperaturen, stabile Spannung bekomme?
Ich verwende eigentlich generell externe, geregelte Stromquellen, aber halt die üblichen Fernost DC DC Wandler.
Für "normale" Messbereiche reicht das je, aber bei so weiten Messbereichen....

Danke und Gruß
Herbert

noiasca · Oct 30, 2020, 11:06 am

kein DC DC Wandler sondern eine Referenzspannungsquelle

uwefed · Oct 30, 2020, 11:17 am

Gar keinen. Ein DC/DC Wandler hat bis zu 100mV Rippel. (Wechselspannungsanteil auf der Gleichspannung).
Du brauchst eine Referenzspannungsquelle die auch super genau sein soll (1 mA ist bei 20000 Vollausschlag so um 0,005%. Das wird teuer.

Grüße Uwe

uwefed · Oct 30, 2020, 11:58 am

Mehrere Meßbereiche mit Automatisher Umschaltung erhöht auch drastisch die Meßgenauigkeit von kleinen Strömen.
Grüße Uwe.

(deleted) · Oct 30, 2020, 12:25 pm

(deleted)

Rentner · Oct 30, 2020, 12:44 pm

Hallo,

von welchen Genauigkeiten und Temperatur Bereichen redest Du denn ? Was die Themaik Auflösung betrifft ist es ja relativ einfach.

Heinz

herbk · Oct 30, 2020, 04:43 pm

Quote from: uwefed on Oct 30, 2020, 11:58 am

Mehrere Meßbereiche mit Automatisher Umschaltung erhöht auch drastisch die Meßgenauigkeit von kleinen Strömen.
Grüße Uwe.

Hi Uwe,
ja, daran hatte ich auch schon gedacht, - und würde auch vollkommen genügen: bei 10A interessieren 50mA nicht mehr wirklich...

Ich habe gerade ein wenig nach Referenzspannungsquelle gesucht und bin darauf gestoßen, dass der ADS1115 eine eigene Referenzspannung enthält... Wäre also auch mal einen Versuch wert.
Da fällt mir aber dann noch eine Frage ein: Wie präzise sind eigentich diese Stromsensoren? (Die üblichen Hall Sensoren die es in den Varianten +- 5, +-20 und +-30A gibt) Liefern die so feine Spannungsunterschiede das sich ein Auslesen mit einem 16 Bit AD Wandler lohnt?

uwefed · Oct 30, 2020, 10:05 pm

Quote

Da fällt mir aber dann noch eine Frage ein: Wie präzise sind eigentich diese Stromsensoren? (Die üblichen Hall Sensoren die es in den Varianten +- 5, +-20 und +-30A gibt) Liefern die so feine Spannungsunterschiede das sich ein Auslesen mit einem 16 Bit AD Wandler lohnt?

Das steht im Datenblatt des Wandlers.

Beim ADC712 steht zB:
total output error 1.5% at TA= 25°C
Wobei er einen Offset von 0,5* Vcc hat. Das Bedeutet daß Variationen der Versorgungsspannung auf das Meßergebnis einfließen, weil die Ausgangsspannung bei 0A nicht konstant ist.

Grüße Uwe

(deleted) · Oct 31, 2020, 06:40 am

(deleted)

herbk · Oct 31, 2020, 08:37 am

Guten Morgen,
Danke, den Bericht hatte ich schon mal gelesen, aber nicht mehr in Erinnerung... Ja, der hilft schon weiter.

Quote

Wobei er einen Offset von 0,5* Vcc hat. Das Bedeutet daß Variationen der Versorgungsspannung auf das Meßergebnis einfließen, weil die Ausgangsspannung bei 0A nicht konstant ist.

Das bedeutet im Klartext: eine stabile VCC verbessert auch beim Stromsensor die Genauigkeit (eigentlich logisch)...
Könnte man die Restwelligkeit eines DC DC Wandlers nicht mit einem Zusätzlichen Kondensator verbessern?

Dieses springen um den Nullpunkt, bzw die hohe Messabweichung im unteren mA Bereich sind das was mich am meisten stört. Ich werde mal probieren wie viel sich das verbessern lässt wenn man für diesen Bereich einen 5A Sensor nimmt.
Oder: Was könnte ich da als alternative zum ACS712 verwenden? Wolle hat ja verschiedene Stromsensoren getestet und ist vom INA219 recht überzeugt. Da finde ich aber leider nur I2C Module bis max 3.2 A, was zu wenig ist.

(deleted) · Oct 31, 2020, 09:04 am

(deleted)

herbk · Oct 31, 2020, 09:48 am

Ich habe Wolles Bericht zum Ina219 Modul gerade noch mal überflogen, - verstehe ich das richtig, dass das Modul bereits digitale Werte an den Arduino schickt?

(deleted) · Oct 31, 2020, 10:27 am

(deleted)

Doc_Arduino · Oct 31, 2020, 11:59 am

Hallo,

du musst erstmal wissen welche Messauflösung du benötigst.
Wenn du den Shunt bzw. den Messaufbau auf max. 20A auslegst, bekommst du
mit 10Bit eine Auflösung von 20'000mA / 1024 = 19,5mA pro Bit.
mit 12Bit eine Auflösung von 20'000mA / 4096 = 4,88mA pro Bit.
mit 16Bit eine Auflösung von 20'000mA / 65536 = 0,31mA pro Bit.
Bei den INAs bleibt am Ende die halbe Auflösung übrig, sprich 15Bit, für jede Polarität. Das Layout erfordert entsprechende Sorgfalt, sonst misst du nur Rauschen. Desweiteren musst du wissen welche Messgenauigkeit es am Ende sein soll. Auflösung != Genauigkeit. Baust du einen umschaltbaren Messbereich, kommt zusätzlicher Schaltungsaufwand hinzu und zusätzliche Widerstände in die gesamte Berechnung. Stört das vielleicht deine Messgenauigkeit? Alles Dinge die man vorab für sich klären sollte. Nur mal so als Gedankenstütze.

Rentner · Oct 31, 2020, 03:10 pm

Hallo,

siehe #5

Auflösung ist aber nur ein Thema , Linearitätsfehler, Offsetfehler, Temperatur kommen noch dazu. Wobei vieles von dem kann man auch noch "wegrechnen" wenn es halbwegs konstant ist.

Du musst doch erst mal wissen was Du willst, Eckdaten , dann kann man den "optimalsten" Sensor aussuchen, Dabei hilft dann meisst das Datenblatt. Wobei optimal sich zum einen auf die Technik und zum anderen auf die Kosten bezieht. Spätestens an der Stelle ist dann ein Kompromiss gefragt.

Dann muß man mal was realisieren und sehen ob das den Ansprüchen genügt.

Heinz