Strom über ein Shunt messen

  • Hallo zusammen,


    ich bin noch relativ neue in der ganzen Sache, habe aebr schon das eine oder andere mit einem raspberry gemacht.

    Montan stehe ich aber vor einem kleinen Problem, was ich so nicht bedacht habe. Ich möchte gerne einen externen Stonfluss messen. Heißt ich habe eine 12V Batterie an diese ist in der Minusleitung ein Shunt eingebaut worüber ich mit einem Batterie Monitor den Stromfluss messen kann (1mv=1A) dieser Batterie Monitor kann sowohl entladeströme als auch ladeströme messen.

    Ich habe mir einen A/D Wandler gekauft und habe das auch alles zum laufen gebracht, er misst auch ganz okay ca. 4% Abweichung zu meinem Multimeter (Flunke 175) also für mich okay. So jetzt hatte ich die ganze Zeit nur entladeströme bis dann auf einmal die Sonne kam (Photovoltaikanlage die dann mehr Strom brachte als ich in diesem Moment verbrauchte) mein Batterie monitor zeigte natürlich einen Ladestrom an ca. 2A. Aber der Raspberry zeigte plötzlich 0mv an.

    Was für mich jetzt auch logisch ist es ändert ja die Polarität und dann müsste ich ja die Anschlüsse tauschen (habe ich auch gemacht dann ging es natürlich wieder) aber das kann ich ja schlecht jedes Mal machen, weil eigentlich soll der Pi den Stromfluss sowohl Positiv als auch Negativ messen und loggen.

    Meine Frage an euch wie kann ich das realisieren?

    ich muss als Messung den Shunt nutzen (oder über einen Hall-Sensor) da ich ströme bis 90A habe.

    Ich hoffe ihr könnt mir da weiter helfen.


    Gruß Leo

  • Ich würde vorschlagen einen Präzisionsgleichrichter, auch als aktiver Gleichrichter benannt, vor deinem AD-Wandler zu setzen. Dieser ist eigentlich für Wechselspannung gedacht, nutzt dir hier aber ebenso, da du ja positive und negative Spannungen messen möchtest. Ausgegeben wird immer eine positive Messspannung.


    Kleine Anregung und Hintergrundwissen dazu:

    Präzisionsgleichrichter

  • Hallo,

    erstmal danke für die Antwort, darüber habe ich auch schon nachgedacht, hat aber wie ich finde drei probleme:

    1. Woher weiß ich bzw. der Pi dann das es eine Negative bzw. postive Spannung ist? Damit ich dann daraus den schluss ziehen kann ob Entladestrom oder Ladestrom vorhanden ist?

    2. Da ich im MV bereich arbeite gibt es fast keine Präzisionsgleichrichter.

    3. Durch so ein Bauteil würde das Messergbins wieder beeinflust werden

  • Alle Einwaende sind richtig. Aber es waere die einfachste Loesung :)


    Die kompliziertere Loesung: die Spannung vom Nullpunkt wegschieben, oder ein Wandler der auch negative Spannungen messen kann.


    Ein fertiges Schema habe ich nicht im Kopf, da muesste ich erst mal gruebeln...


    Positive und negative Spannungen koennte man messen wenn man eine entsprechend hohe negative Betriebsspannung hat um den Wandler zu versorgen. Und es braucht einen Wandler der den entsprechenden Bereich messen kann.


    Die Spannung verschieben koennte man einen entsprechend vorgespannten Opamp. Ohne Strom muesste die Schaltung die halbe Eingangsspannung des Wandlers liefern, bei maximalem Lade- oder Entladestrom die maximale Eingangsspannung, und in die andere Richtung die minimale Spannung.

  • Hmm, vielleicht geht es sogar ohne Opamp:


    Ein Spannungsteiler zwischen Shunt und +3.3V koennte die gewuenschte Verschiebung produzieren.


    Allerdings ist das eine heikle Schaltung, denn ein Strom der hoeher als erwartet ist, koennte den Wandler oder sogar den Raspi killen...

  • Die kompliziertere Loesung: die Spannung vom Nullpunkt wegschieben

    nicht so schwer, vor dem AD Wandler einen positiven Offset raufgeben


    90A = 90mV maximal +-?


    Shunt Spannung über 10k Ohm mit 90mV+ undieren also 3,3V auf 100mV teilen 3,2k auf 100 Ohm und auch mit 10k auf R2R Verstärker oder auf den AD Wandler.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • 2. Da ich im MV bereich arbeite gibt es fast keine Präzisionsgleichrichter.

    Für Megavolt (MV) kenne ich auch keinen aktiven Gleichrichter. Für den Millivolt-Bereich (mV) aber schon.


    Es ist sicher möglich beim Präzisionsgleichrichter auch die Polung zu generieren und anzuzeigen. Ein Opamp kann das leicht bewerkstelliegen. Liegt positive Spannung am nichtinvertierenden Eingang an, steuert der auch am Ausgang nach positiv durch. Ein LED-Treiber zeigt das an.

    Liegt negative Spannung am nichtinvertierendem Eingang , kommt keine positive Spannung aus dem Opamp heraus, der LED-Treiber steuert die LED nicht an (aus).

  • Es ist sicher möglich beim Präzisionsgleichrichter auch die Polung zu generieren und anzuzeigen

    man muss nicht mal gleichrichten, einfach einen Addierverstärker aufbauen, die Mittenspannung ist NULL, Null ist der maximale Entladestrom

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Ich habe genau so etwas schon aufgebaut - anbei der Schaltplan. Der "Trick" ist, dass ich einen invertierenden und nicht invertierenden OPV "parallel" geschaltet habe und mit jedem in einen eigenen ADC des uC fahre. Sehr einfach aber funktioniert. So weiß man natürlich auch, ob der Strom gerade entnommen oder geladen wird...

  • man muss nicht mal gleichrichten, einfach einen Addierverstärker aufbauen, die Mittenspannung ist NULL, Null ist der maximale Entladestrom

    Danke für die Antwort, aber das verstehe ich nicht so ganz, kannst du mir das erklären wie das geht?

    Für Megavolt (MV) kenne ich auch keinen aktiven Gleichrichter

    Sorry war mit dem Handy geschreiben und und da wurde das M automatisch groß....

  • Sorry war mit dem Handy geschreiben und und da wurde das M automatisch groß....

    Einfach vor dem abschicken nochmal Korrektur lesen. ;)Ist nur ein Bit anders...


    M -> 1001101

    m -> 1101101


    Da wir im Computerbereich, mit Programmen etc. unterwegs sind, macht ein Bit viel aus.

    Bei manchen Zeitgenossen nur den Unterschied zwischen angetrunken und schon besoffen :whistling:

  • Danke für die Antwort, aber das verstehe ich nicht so ganz, kannst du mir das erklären wie das geht?

    an deinem Shunt kommt ja je nach Zustand + oder - raus, wie war das bei -90A entladen -90mV?


    wenn du nun bei -90mV +90mV rauflegst also addierst bekommst du 0mV, dein PC weiss durch den ADC also 0mV ist 90A Entladestrom!


    wenn geladen wird mit 90A hast du am shunt +90mV und da immer noch +90mV raufgelegt sind kommen also am ADC 180mV an aber der PC weiss das 180mV eben 90A laden entspricht.


    und wenn weder entladen oder geladen wird, am Shunt 0mV sind ja immer noch die +90mV Offset addiert, also bedeuten 90mV 0A Stom


    Ein Steckbrett, ein kleines Labornetzteil, ein R2R OPV und einige Grundschaltungen später

    https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210152.htm


    statt einem R2R kann man auch einen symetrischen OP nehmen der braucht dann +- Versorgung, das bekommt man mit einem DC/DC Wandler der +- auswirft

    https://www.reichelt.de/dc-dc-…pEALw_wcB&&r=1#av_tabtech


    gibt es mit verschiedenen Eingangs und Ausgangsspannungen.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • wenn ich das jetzt richtig verstanden habe

    absolut nein, was sagt das Bild vom Addierverstärker?

    Erkenne den Unterschied.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • absolut nein, was sagt das Bild vom Addierverstärker?

    Erkenne den Unterschied.

    Okay dann verstehe ich das nicht... Ich erkenne den Unterschied ja, für mich ergibt das aber keinen Sinn (sorry so gut bin ich Elektrotechnik nicht) wäre es für dich evtl. möglich ein Schema wie ich es machen müsste damit es geht, hochzuladen damit ich es verstehe ?

  • evtl. morgen, hier ist gerade kein Schaltplan Editor greifbar


    aber was erkennst du nicht?

    das deine 2 auf OP + und - gehen was durch + & - nicht mal eine Addition ist, während im Link die Addition alle auf einen Eingang wirken?


    Auch in Mathe ist eine Addition immer 2x +

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Okay dann verstehe ich das nicht...

    och warum?

    schau doch mal genau hin


    hier sind 3 die addiert werden, wenn du nur 2 hast nimm einfach einen weg.


    https://www.elektronik-kompend…s/slt/schalt/02101521.gif


    natürlich immer bezogen auf GND (das heisst die unterste Leitung, wenn der Shunt auf - sitzt)

    Die andere Shuntleitung an einen Eingang, der Offset von 90mV besser 100mV auf den 2ten Eingang (warum 100mV? weil auch R2R OPV an Rand schlecht werden)

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Also ich habe mich noch mal drüber nachgedacht, ich habe es jetzt verstanden war Gesten irgendwie der Wurm drin. Jetzt muss ich nur noch den richtigen OPV finden der passt. Dann werde ich das mal testen, wenn es alles geplant hat werde ich dann nochmal melden. Noch mal vielen Dank an alle die mir bei dem Problem geholfen haben.

  • ich habe es jetzt verstanden

    das freut mich, zum richtigen OPV


    eine R2R rail to rail ist nicht leicht zu finden und besonders an den rail VCC und GND nicht sehr genau, deswegen ist es ratsam den offset etwas höher zu legen, das auch verstanden?

    Du weisst ja was dein Ergebnis am ADC bedeuten soll.

    Den Messbereich -90mV bis +90mV bzw. nach Addition kannst du auch im Addierer so verstärken das ein besserer Wert für den ADC herauskommt also von 0V bis 3V das erklärt die Grundschaltung Addierer.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)