im Rahmen meiner Studienarbeit muss ich eine Ansteuerschaltung für eine elektronische Last (aufgebaut mittels MOSFETs) optimieren. Als Problem stellt sich dabei ein hoher Störpegel, den ich aus dem Leistungsteil auf den Messleitungen der Shunts bekomme. Als Shunts werden 5 Isabellenhütte RTO-B 5mOhm in Vierleiter-Technik verwendet, die parallel geschaltet sind. In der Art der parallelschaltung vermute ich die Ursache der Stoerungen:
Die Anschluesse, durch die der Messstrom fliesst, sind natuerlich parallel geschaltet. Die Messanschluesse werden ueber 10 Ohm pro Anschluss parallel geschaltet, um Ausgleichsstroeme zu verhindern. Das sieht dann in etwa so aus:
Shunt+ ---+---+---+---+---- | | | | | 10R 10R 10R 10R 10R | | | | | R R R R R
Deine Schaltung ist in Ordnung, die Stoerungen haben also eine andere Ursache (und du wirst sie auch nicht los :-( ). Es reicht an einem Widerstand zu messen. Was optimierst du ? Das Regelverhalten per Cx wie in der de.sci.electronics FAQ:
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unter "elektronische Last"
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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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MaWin ( snipped-for-privacy@privacy.net) wrote: : Deine Schaltung ist in Ordnung, die Stoerungen haben also eine : andere Ursache (und du wirst sie auch nicht los :-( ).
Die Uni ist ein guter Stoersender, mit einer kurzen Drahtschleife am Scope messe ich ca. 30mVpp 'Rauschen'.
: Es reicht an einem Widerstand zu messen.
Gut, die Verkuerzung der Schleife duerfte den Stoerpegel doch etwas reduzieren.
: Was optimierst du ? : Das Regelverhalten per Cx wie in der : de.sci.electronics FAQ:
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: unter "elektronische Last"
Es werden 20 MOSFETs vom Typ FB180SA10 angesteuert, die eine hohe Gate-Kapazität (zusammen etwa 214nF) besitzen. Die Schaltung ist vom Prinzip her so wie F24.1. in der FAQ, aber diskret aufgebaut mit Offset-Korrektur. Zu Optimieren ist die Geschwindigkeit und Genauigkeit. pSpice und Realität haben da doch schon Unterscheide ;)
Das ganze ist zum "quaelen" von Batterien gedacht.
seid mir nicht b=F6se, wenn ich frage: der OP hat doch geschrieben, er verwende 5mOhm Shunts. Dann frage ich mich, was f=FCr einen Zweck es haben soll, diese 5mOhm-Widerst=E4nde in Reihe zu 10-Ohm-Widerst=E4nde= n zu schalten und dann dort die Spannung zu messen. Geht es um die Messgenauigkeit (Toleranz der 10 Ohm-Widerst=E4nde im Vergleich zu den Shunts? Also ich stehe momentan etwas im Walde!
Oh, das sehe ich jetzt auch. Ich vermute mal, dass die Auskopplung über die 10 Ohms erfolgt, Mittelwertbildung über die Summation. Der eigentliche Leistungszweig düfte dann nicht mitgezeichnet worden sein und demnach bezieht sich mein Hinweis bzgl. der Leitungsführung auf diesen Leistungszweig. Das erklärt auch, wo die restlichen Anschlüsse der Vierpole im Schaltplan geblieben sind...
Udo Piechottka ( snipped-for-privacy@t-online.de) wrote: : > er verwende 5mOhm Shunts. Dann frage ich mich, was für einen Zweck : > es haben soll, diese 5mOhm-Widerstände in Reihe zu 10-Ohm-Widerständen : > zu schalten und dann dort die Spannung zu messen. : Oh, das sehe ich jetzt auch. Ich vermute mal, dass die Auskopplung über : die 10 Ohms erfolgt, Mittelwertbildung über die Summation. Der eigentliche : Leistungszweig düfte dann nicht mitgezeichnet worden sein und demnach : bezieht sich mein Hinweis bzgl. der Leitungsführung auf diesen : Leistungszweig.
Genau, ich habe nur den Teil gezeichnet, der mir Probleme bereitet. Der Leistungszweig ist natuerlich direkt parallelgeschaltet. (Ging das das dem Ursprungsposting nicht so klar hervor? Gut, habe es am spaeten Abend geschrieben)
Ich befuerchte, dass ich mir ueber die Verbindungen der Messanschluesse zusaetzliche Stoerungen einfange und wuerde daher gerne die Leiterschleife so kurz wie moeglich halten. Wie schon geschrieben ist unsere Uni ein schoener Stoersender.
Was mir nicht ganz klar ist: Wie willst Du Dir bei dermassen niederohmigem Kram noch grossartig Störungen von aussen einfangen? Das geht imho nur wenn längere Leitungen von den Messanschlüssen der Shunts zu einem hochohmigen Eingang führen. Falls das Teil mit PWM o.ä. arbeitet musst Du eh filtern.
Übrigens: Nur einen der Shunts zum Messen zu verwenden kann bös ins Auge gehen, bei 5mOhm wird es schon recht schwierig die Teile gleichmässig zu Kontaktieren, auf die Verdrahtung hat ja schon jemand hingewiesen. Mal ganz Abgesehen von der Sicherheit, wenn das Teil den Istwert innerhalb einer Regelung misst.
Kann der OP vielleicht noch einmal seine Schaltung, ggfs vereinfacht mit Quelle senke und Shunts skizzieren? I blicke auch nicht, wo der Sinn dieser vielen Widerstände liegen soll. 20 Ohm in Reihe zu einem 5mOhm
4Polwiderstand zu schalten, der dann gar nicht abgegriffen wird scheint mir schon schwer abstrus.
Ich denke die Grundschaltung und die Überlegung dazu sieht so aus (was anderes würde auch keinen Sinn ergeben): Alle Schunts mit ihren Hochstromanschlüssen parallel, die Messanschlüsse im Prinzip auch, nur tritt eben -bei derart niedrigen Widestandswerten- mit ziemlicher Sicherheit eine Ungleichverteilung der Ströme auf. Dazu reicht das eine Lötstelle schon etwas massiver als eine andere ausfällt, die ganze Verdrahtung ist kaum gleichmässig hinzubekommen. Damit nun keine Ausgleichsströme (oder eben nur sehr kleine) über die Messanschlüsse fliessen (die diese überlasten oder das Messergebnis verfälschen) legt man zu diesen eben noch je einige Ohm in Reihe und schaltet erst dann zusammen. Dann hat man einen Mittelwert der Messspannung, braucht nicht grossartig auf die Verdrahtung/Leiterbahnführung zu achten. Wenn mal ein Shunt ausfällt oder eine Leitung bricht hat man auch nicht direkt einen Wegfall des kompletten Signals.
findest Du nicht, dass dazu das Verhältnis von 10 Ohm *2 zu 5mOhm nicht ein wenig mit der Kanone auf Spatzenjagd gegangen wird? Warum soll ich mein Signal künstlich so schlecht machen? dann gehe ich doch lieber her und messe den Spannungsabfall über den 20 Ohm, da brauche ich im Zweifel noch keine
4-Leitertechnik, weil mich da ein paar mOhm wenig stören.
Es wird wohl auch mit 1 oder gar 0,1Ohm gehen, hängt halt davon ab wie gross die zu messenden Ströme und damit die Spannungen und eben deren Ungleichheit ist. Aber was soll an dem Signal schlechter werden? Das bischen Rauschen was dazu kommt wird vermutlich kaum stören, da gibts wohl gravierendere Störquellen.
Warum nimmt er wohl 5mOhm und auch noch mehrere davon parallel? Da müssen ziemlich fette Ströme am Werk sein, kannst ja mal ausrechnen um wivielfach höher die Leistung an 20 Ohm wäre.
Die Skizzierte Schaltung des o.p. im Geiste einfach um den Lastkreis ergänzen, dann erkennst Du was gemeint ist, und siehst das im gezeichneten Messkreis die 20Ohm keine Rolle für die zu messende Spannung spielen. Aus sicht eines (relativ) hochohmigen Messeinganges hast Du zwar die Quellimpedanz erhöht, sie ist aber absolut immer noch sehr niedrig.
Eine alternative für die Messung hoher Gleichströme wäre ein LEM-Wandler, aber der hat neben ein paar Vorteilen eben auch einige Nachteile.
Ich glaube nicht, daß die Shunts und/oder ihre zusätzliche Beschaltung der Grund für Deine Störungen sind. Hier fließt ja überall nur Gleichstrom, und solange die (Übergangs-)Widerstände konstant sind, sollte auch die Ausgangsspannung so sein.
Ich würde mal eher ein Problem mit einer Masseschleife vermuten, da bei Shunt-Strommessung ja keine galvanische Trennung zwischen Leistungs- und Meßkreis möglich ist. Überprüf noch mal Deine Masseführung und auch deren Ausführung (Verdrahtung).
Warum soll ich an einem 5 mOhm Widerstand die Spannung mit 4-Leitertechnik messen, wenn ich eine Spannung über den in reihe liegenden 20-Ohm messen kann. Die Spannung dort ist viel größer, der Bahnwiderstand ( der bei 5 mOhm tatsächlich stören würde) ist bei korrekter Leiterbahnführung bei 20 Ohm auch ziemlich egal. Wozu dann also die teuren 5 mOhm Messshunts ?
keine
die 20 Ohm hat er doch drin, d.h. die Leistung wird dort verbraten. A propos Braten, das wäre jetzt aber so ziemlich der einzige Vorteil, den ich erkennen kann: Wenn turbogenau sein muss, dann können die Bratwiderstände weniger eng toleriert werden, aber mit der Symmetrie ists dann auch nicht mehr weit her. Und die Teile parallelschalten hieße ja eigentlich entsprechend niederohmigere zu verwenden... Mit der Stromauftrennung kann ichs dann aber auch vergessen. Es sei denn, ich summiere die Messpannungen hochohmig mit dem Messverstärker. Dann lass ichs wieder gelten. Sonst sehe ich kein Gewinn. Nur größerer Aufwand, aber ein Stück Redundanz.
ergänzen,
Doch relativ zu dem Spannunsabfall an den 20 Ohm ist das Signal einfach nur klein ;-) und wenn an den 20 Ohm richtig viel Spannung wegfällt, dann ist das eine Heizung, kein Messystem.
Quellimpedanz
Die Quellimpedanz an den 5 mOhm ist signifikant kleiner, nicht größer.
Die 20Ohm liegen nicht in Reihe mit dem starken Meßstrom.
Gegen 5mOhm sind die 2*10 Ohm hochohmig, sie dienen auch zum summieren und sind _nicht_ vom Meßstrom durchflossen. Ad prallelschalten: Klar könnte der OP einen 1mOhm verwenden, vielelicht hat er den einfach nicht (bekommen)
"Martin Lenz" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@kreuzgruber.com...
ich versuchs mal mit nem Orginalzitat: Shunt+ ---+---+---+---+---- | | | | | 10R 10R 10R 10R 10R | | | | | R R R R R Gegen 5mOhm sind die 2*10 Ohm hochohmig, sie dienen auch zum summieren
Du meinst zum aufteilen. Dann teilt sich der Strom durch die Shunts gemäß der Toleranzen der 2* 10 Ohmwiderstände ergo muss ich da auch auf hohe Genauigkeit achten, oder alle 5 mOhm auswerten und differenziell Summieren, viel Spaß. Ich habs ja immer noch nicht verstanden, wo das Problem liegen soll, warum nicht die Spannung an Shunt+ und Shunt- zu messen, da messe ich an 4 Ohm den Spannungsabfall, das ist allemal hochohmig genug, um bei korrekter Leiterbahnführung ohne 4-Leiterwiderstände auszukommen.
ergo fließt auch kein Strom durch R und ich brauch auch kein 4-Leitershunt, weil ohnehin nix zu messen ist...
Der OP hat, wie schon mehrmals geschrieben, die Lastklemmen der Shunts _überhaupt_nicht_ gezeichnet, was du hier siehst ist _nur_ der Meßkreis. Der hohe Strom wird also über entsprechnede Klemmen direkt an -R- angelegt, er fließt _nicht durch -10R-.
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