Spannung messen mit USB Powermeter

Hallo, ich habe mir einen USB Powermeter bestellt. Ich möchte nun die Spannungsmessung mittels einem Mikrokontroller auswerten und über einem Display anzeigen. Im Anhang ein Foto zum USB Powermeter. Also ich muss das Ding selbst verbinden und programmieren.

Kann mir kurz jemand sagen ob ich die Spannungsmessung so richtig verstanden habe:

Auf dem USB Powermeter ist diese IC verbaut: INA250A2PWR

Diese IC misst die Stromstärke in einem Gleichstrom-Kreis und gibt diese in Form einer analogen Spannung aus.
Dieser Chip hat einen Widerstand eingebaut, durch den der zu messende Strom fließt. Wenn ein Strom fließt, entsteht an dem Widerstand eine Spannungsdifferenz. Dabei fällt am Shunt eine sehr geringe Spannung ab da der Shunt Widerstand sehr gering ist. Der USB-Powermeter Verstärkt dieses Signal und gibt diese in Form einer analogen Spannung aus. Die Spannung die am Pin ausgegeben wird ist proportional zum Strom durch den Messwiderstand fließt. Das analoge Signal wird dann am Mikrokontroller im ADC in ein Digitales Signal umgewandelt und dementsprechend ausgewertet.

Stimmen meine Übverlegungen? Und kann mir jemand sagen wozu R1 und R2 auf dem USBPowermeter gut sind? Ist das ein Spannungsteiler?

Hallo,
Deine Überlegungen sind richtig.
Das ist ein Leistungsmesser , dazu wird Spannung und Strom benötigt. Der Spannungsteiler R1,R2 teilt die Spannung 5 V_in auf V_ADC= 5V_IN x R2/(R1+R2) damit Du sie auch mit einem 3,3 V Controller messen kannst. Nominal kommen da bei 5V an V_in dann 3,3V raus. Das Verhältnis musst DU dann bei der Berechnung der Leistung berücksichtigen.
Jetzt musst Du noch wissen wie die Skalierung des Stromes ist , aber das kannst Du sicher dem Datenblatt entnehmen. Du musst ja den Zusammenhang zwischen dem Strom und der Spannung I_ADC kennen.
Heinz

Danke für die Antwort. Also dann teilt der Spannungsteiler die Spannung so auf dass ich 3,3 Volt habe. Aber warum benötige ich da 3,3 Volt? Von welchem Controller ist da die rede, meinst du den Mikrocontroller? Also wo gehen diese 3,3 Volt dann hin? :slight_smile: Der Spannungsteiler teilt dann also die Eingangspannung vom USB Port auf?

Hallo,
ja es gibt eine Menge Mikrocontroller mit 3,3V .

Wenn Dich nur der Strom interessiert brauchst Du die Spannung nicht. Du kannst auch den Strom messen und mit 5V multiplizieren , dann hast Du ungefähr die Leistung. Die Spannung sollte ja eigentlich immer 5V sein und sie ist auch im Normalfall stabilisiert. Allerdings haben manchmal USB Ports immer 5V. Da kommt auch schon mal 4,5V vor. Wenn Du es genau haben willst misst Du die Spannung mit einem zweiten Analogeingang und multiplizierst das mit dem Faktor des Teilers wieder hoch.

Ok, also dann kommt aus dem Pin V_ADC 3,3 Volt raus den ich dann am Mikrocontroller reinspeise. Aber was ich nun nicht ganz verstehe ist wenn ich immer 3,3 Volt immer an dem Pin ausgebe und diesen am Mikrocontroller auswerte wie kann ich dann wissen wie hoch dann wirklich die gemessene Spannung ist? Also wenn ich dann den Leistungsmesser an ein Netzladegerät anstecke wird dann auch immer nur 3,3Volt an den Mikrokontroller geschickt? Normalerweise sollte da dann der Strom ja höher sein? Oder anders gesagt wenn ich einen USB-PD (USB Power Delivery) anstecke, wird dann auch nur 3,3 Volt an den Mikrocontroller geschickt?

Nebenbei: Benötigt man hier die 3,3 Volt da ein Mikrocontroller diese Spannung benötigt um diese "weiterzuverarbeiten"?

Und wie ist das gemeint mit der Skalierung des Stromes? Wie lautet da der Zusammenhang zwischen der Spannung und dem Strom?

Ohmsches Gesetz: Spannung = Widerstand * Strom
Literatur zu den Grundlagen

Gruß Tommy

Anhand des oben gezeigten Schaltbildes ist nicht zu erkennen, an welchem Pin/Anschluss du die gemessene Spannung oder den Strom in einer digitalen Form abnehmen kannst.
Ich vermute mal, dass du dein Projekt nicht wie gewünscht umsetzen kannst.
Oder gibt es noch weitere Schaltungen bzw. Informationen zu deinem Powermeter ?

Ja das Ohmsche Gesetz ist mir schon klar :slight_smile: Also ich kenne ja den Shunt Widerstand aber aber die zu messende Spannung und Strom sind mir ja nicht bekannt. Ich weiß bis jetzt nur dass ich 3,3 Volt aus V_ADC erhalte.

Hallo,
also am Pin V_DAC liegt eine Spannung an die um den Faktor 590/390 kleiner ist als die Spannung die an 5V_IN anliegt. Mehr steckt da nun wirklich nicht hinter, eventuell hab ich mich ja zu kompliziert ausgedrückt.

OK verstanden. Ich bin immer ein Freund von einfachen Ausdrücken. Nur um es wirklich gut zu verstehen: Dann benötigt man hier einen Spannungsteiler deshalb dass man ca. genau 3,3 Volt an dem Microcontroller schicken kann da dieser die Daten immer mit 3,3 Volt weiterverarbeitet (kann auch eine kleinere Spannung vorliegen? Und 3,3 Volt dürfen nicht überschritten werden?). Also wenn ich es übertreibe und am USB Port (warum auch immer, nur als Beispiel gedacht) eine Spannung von 10 Volt erhalte regelt es mir der Spannungsteiler so runter dass ich am Ausgang V_ADC um einen Faktor 590/390 niedrigere Spannung erhalte? Dann würde ich am Pin V_ADC 6,6 Volt erhalten? Und diese Spannung müsste ich dann wiederrum im Mikrocontroller so mit diesem Skalierungsfaktor (590/360) so umrechnen dass ich wiederrum 10 Volt weiter zum Display schicken kann?

@jassmin_89
Gibt es noch andere Infos ?
Bitte post #7 beachten.

Dieser Faktor ist aber > 1.

Du meinst sicher 390 / (200+390) = 390 / 590

Gruß Tommy

Vom Leistungsmesser ist dies das Gesamte Datenblatt mit dem Schaltbild am Anfang.


@Tommy56: Ja genau. Aber die Prozedur würde dann so ok sein? Bzw. am Microkontroller darf dann maximal am Input 3,3 Volt ankommen? Wenn eine höhere Spannung ankommt ist dies nicht gut?

Ich vermute dann mal, dass die Pin I_ADC und V_ADC die benötigten Infos an die Baugruppe J? Geben.

Das hängt vom Microcontroller ab. Bei manchen sind bis 5V möglich, bei manchen 3,3V und auch 1,1V tritt auf.
Welchen Microcontroller benutzt Du denn?

Gruß Tommy

xmc4500 relax kit, da steht schon einmal VDD3.3. Also ich vermute dann da dass da dann nicht mehr als 3,3 Volt anliegen dürfen da man da sonst etwas kaputt macht?

Dann wird es wohl 3,3V sein (ohne Gewähr).
Kann man das Teil mit der Arduino-IDE programmieren?

Gruß Tommy

@Tommy56 Ich muss mich da nochmals informieren.

Also dann kann ich festhalten:

  1. Maximale Spannung die am Mikrocontroller ankommen darf ist 3.3V. Falls eine höhere Spannung ankommt geht etwas kaputt. Ja/Nein

  2. Verstärkt diese IC Einheit INA250A2PWR bereits die Spannung? Ja/Nein

  3. V_ADC Pin liefert bereits die Spannung die die abgefallene Spannung des Shunts der IC Einheit enthält? Also die Spannung wird ja direct in der IC Einheit gemessen? Ja/Nein

Wäre Dankbar für eine Ja/Nein Antwort :slight_smile:

Die wird Dir so wohl keiner geben können, da dieser Prozessor hier unbekannt sein dürfte. Es ist kein Arduino und wohl auch nicht mit der Arduino IDE programmierbar.
Damit dürfte dieses Forum evtl. nicht der geeignete Ansprechpartner sein

Gruß Tommy

  1. Eingänge dürfen nur 3,3V bekommen. Datenblatt sagt bei absolute maximal ratings zwar 1V über Betriebsspannung, aber das würde ich nicht probieren. Dabei geht oft schon was kaputt.
  2. Der INA250A2 der auf der Messkarte verbaut ist liefert laut Datenblatt 500 mV/A. Bei 1A liegen somit 0,5V am Ausgang an.
  3. Der I_ADC Pin liefert die 500mV pro A der Wandler-ICs.

Gruß, Jürgen