KFZ-Stromerfassung mit ADC über Masseband?...

[Marcel Mueller]

Am 14.01.22 um 00:01 schrieb Jürgen Hüser:

Am 13.01.2022 um 22:48 schrieb Rolf Bombach:

Sich kein Offset durch Thermospannungen einzufangen, dürfte Teil der
Kunst sein.

Da mach ich mal ein fettes Ausrufungszeichen dahinter.

Warum seht ihr da solch ein Problem bezüglich Thermospannungen?

Warum sollten beide Enden des Massebandes dieselbe Temperatur haben,
wenn die Sonne auf die Karosserie brutzelt oder der eisige Fahrtwind kühlt?

Zu den jeweiligen U und I Werten habe ich also jeweils noch die
zugehörige Temperatur.
Sollten da also tatsächlich zwei oder gar dreistellige µV auftauchen die
im Zusammenhang mit der Temperatur stehen, reden wir über vielleicht 2-3
Zeilen Software.

Die absolute Temperatur ist irrelevant. Es sind Temperaturdifferenzen,
die die Messung stören.

Seit einiger Zeit bin ich aber von diesen internen ADC\'s mit ihren
häufig nur 10Bit eher weg richtung externe ADC\'s mit 16Bit.
Nun, mit dem MCP3421 komme ich nun mit 18Bit, bzw. 17Bit+Sign aber schon
knapp in den einstelligen µV-Bereich.

Die meisten ADCs mit vielen Bits haben auch viel mehr Bits mit Noise
oder DNL. Weniger ist manchmal mehr.
Wenn Du einige LSB Rauschen hinzufügst, kannst du auch einfach über
viele Messungen mitteln. Das gibt auch mehr Bits, aber ohne störende
Artefakte. Falls Du irgendwo einen (groben) DAC-Port hast, kannst Du
sogar Sliding-Scale machen, womit sich nahezu alle typischen Fehler von
ADCs ausmitteln.

Die Genauigkeit der Schaltung steht halt ein Stück weit mit dem
Stromverbrauch in Konkurrenz.

Hmm, muss ich mir morgen nochmal durch den Kopf gehen lassen ob mir
diese Current-Sense-Amps was bringen mit dem bisher geplanten ADC.

Naja, man kann damit üblicherweise das Bezugspotential auf einen
beliebigen Nullpunkt umsetzen. Darunter auch Uref/2.

Wenn ich mich noch richtig erinnere von einem Projekt vor vielen Jahren,
brauchte man von den INA21x für Lade+Entladeströme zwei Stück.

Das sehe ich nicht.

Der kann -0,3V Common mode. Arbeitshypothese: Der Anlasser zieht zwar
mal 200A, aber üblicherweise lädt man nicht mit 200A. ;-)
Also holst Du die Versorgungsspannung von der Batterie und musst nur mit
kleinen negativen Spannungen beim laden rechnen. Dann klemmst du Ref auf
Uref/2 vom ADC und bekommst eine gut symmetrische Lösung bei der sich
auch der Drift der ADC-Referenz nicht auswirkt.


Marcel

 

[Marte Schwarz]

Hi Marcel,

Warum seht ihr da solch ein Problem bezüglich Thermospannungen?

Warum sollten beide Enden des Massebandes dieselbe Temperatur haben,
wenn die Sonne auf die Karosserie brutzelt oder der eisige Fahrtwind kühlt?

Warum ist das wichtig?
Das Masseband ist üblicherweise aus Kupfer. Wenn man daran zwei
Kupferleitungen anschließt, die an einem Punkt des Messgerätchens
zusammenlaufen, an dem das Kupfer die gleiche Temperatur hat, dann ist
die Thermospannung dort exakt 0V.

Die absolute Temperatur ist irrelevant. Es sind Temperaturdifferenzen,
die die Messung stören.

Richtig und zwar an dem Punkt, an dem die Messung stattfindet, also an
den Beinchen des ADCs. Es interessiert nicht der Temperaturverlauf
entlang der Schleife, solange auf dem Weg das Material einheitlich ist.
Einfach noch einmal den Seebeckeffekt nachschlagen.

Marte

 

[Hartmut Kraus]

Am 13.01.22 um 16:48 schrieb Jürgen Hüser:

Mich stört es nur das mich Ströme >>100A nicht wirklich interessieren,
sondern eher Lade-/Entladeströme angefangen von Standbyverbrauch der
Fahrzeugelektronik bis hin zu den üblichen Differenzströmen zwischen
Verbrauchern und Lichtmaschine.
Also Oberkante eher so 40A.

Könnte eng werden. Den Anlasser nicht vergessen.

 

[Axel Berger]

Marcel Mueller wrote:

Warum sollten beide Enden des Massebandes dieselbe Temperatur haben,
wenn die Sonne auf die Karosserie brutzelt oder der eisige Fahrtwind kühlt?

Kupfer ist sehr gut wärmeleitend und das Band ist kurz. Natürlich ist
die Tempoeratur nie exakt gleich, aber gleich genug, um als
Fehlerbestandteil keine große Rolle zu spielen.

Wie hoch ist den die Spannung eines Thermoelementes bei richtig großen
Temperaturen?


--
/¯\\ No | Dipl.-Ing. F. Axel Berger Tel: +49/ 221/ 7771 8067
\\ / HTML | Roald-Amundsen-Straße 2a Fax: +49/ 221/ 7771 8069
 X in | D-50829 Köln-Ossendorf http://berger-odenthal.de
/ \\ Mail | -- No unannounced, large, binary attachments, please! --

 

[Hanno Foest]

On 14.01.22 19:00, Marcel Mueller wrote:

Warum seht ihr da solch ein Problem bezüglich Thermospannungen?

Warum sollten beide Enden des Massebandes dieselbe Temperatur haben,
wenn die Sonne auf die Karosserie brutzelt oder der eisige Fahrtwind kühlt?

Warum sollte es eine Thermospannung geben, wenn überall das gleiche
Material ist?

[...]

Der kann -0,3V Common mode. Arbeitshypothese: Der Anlasser zieht zwar
mal 200A, aber üblicherweise lädt man nicht mit 200A. ;-)

Kurz gegoggelt: Zwischen 100 und 250 Ampere.

Hanno

--
The modern conservative is engaged in one of man\'s oldest exercises in
moral philosophy; that is, the search for a superior moral justification
for selfishness.
- John Kenneth Galbraith

 

[Leo Baumann]

Am 13.01.2022 um 16:48 schrieb Jürgen Hüser:
[...]

https://www.ebay.de/itm/Voltmeter-Amperemeter-New-1-Rot-Blau-DC-0-100V-10A-50A-100A-Digital-LED-/194498327063?var=0&mkevt=1&mkcid=1&mkrid=707-53477-19255-0&campid=5338268676&toolid=10044&customid=CjwKCAiA24SPBhB0EiwAjBgkhh60i-RPyvu0zWVUY0DuxqRFXtyWPgtMST2deyux6hsjQSENcCrtsBoCehIQAvD_BwE

 

[olaf]

Hanno Foest <hurga-news2@tigress.com> wrote:

[...]
Der kann -0,3V Common mode. Arbeitshypothese: Der Anlasser zieht zwar
mal 200A, aber üblicherweise lädt man nicht mit 200A. ;-)

Kurz gegoggelt: Zwischen 100 und 250 Ampere.

Mein Anlasser meines kleinen Motorrads zieht im Winter ueber 230A. Bei
Autos wuerde ich je nach Typ und Motor mal locker das doppelte
erwarten.

Die Idee mit dem Kupferband kommt mir im uebrigen auch immer mal
wieder, man muesste sich halt nur mal aufraffen.

Es gab dazu vor 2-3Jahren mal einen laengeren Artikel in einer
Ami-Zeitschrift wo jemand das mit sehr viel Aufwand gemacht hat um
Probleme mit der temperaturabhaengig zu umgehen. Die Sache ich halt
das man am liebsten auch gerne irgendwie halbwegs glaubwuerdig noch
1mA messen koennen wuerde, seufz.


Olaf

 

[Marcel Mueller]

Am 14.01.22 um 20:56 schrieb Marte Schwarz:

Warum sollten beide Enden des Massebandes dieselbe Temperatur haben,
wenn die Sonne auf die Karosserie brutzelt oder der eisige Fahrtwind
kühlt?

Warum ist das wichtig?
Das Masseband ist üblicherweise aus Kupfer.

Ist es? Das korrodiert doch weg. Ich hätte eher auf irgendeine Legierung
getippt, zweifelsohne mit Kupfer.

Wenn man daran zwei
Kupferleitungen anschließt, die an einem Punkt des Messgerätchens
zusammenlaufen, an dem das Kupfer die gleiche Temperatur hat, dann ist
die Thermospannung dort exakt 0V.

Ja, wenn du dasselbe Material hast, passiert da nicht viel.

Entweder muss die Temperatur an allen Übergangspunkten gleich sein oder
das Material. Auf der Platine ist es die Temperatur.

Am Ende ist es die Frage, wie genau man messen will. Wenn 10µV nicht
stören, muss man sich wenig Sorgen machen. Bei 1µV würde ich schon genau
aufpassen wollen.


Marcel

 

[Marcel Mueller]

Am 14.01.22 um 21:57 schrieb Hartmut Kraus:

Am 13.01.22 um 16:48 schrieb Jürgen Hüser:
Mich stört es nur das mich Ströme >>100A nicht wirklich interessieren,
sondern eher Lade-/Entladeströme angefangen von Standbyverbrauch der
Fahrzeugelektronik bis hin zu den üblichen Differenzströmen zwischen
Verbrauchern und Lichtmaschine.
Also Oberkante eher so 40A.

Könnte eng werden. Den Anlasser nicht vergessen.

Das fällt dann aber nur unter Komponentenschutz, solange er den Messwert
nicht braucht.


Marcel

 

[Rolf Bombach]

Peter Heitzer schrieb:

Warum keine Messung mittels Hallsensor. LEM hat nette Sensoren dafür.
Für kleinere Ströme wäre die HMSR Serie evtl. interessant.
Vielleicht könnte man auch etwas mit Pollin 180071 basteln, in dem man
parallel zum Masseband noch einen dünneren Draht verlegt, den man durch den
Differenz-Stromsensor führt.

Das kapiere ich jetzt nicht ganz. Wie willst du das berechnen?

--
mfg Rolf Bombach

 

[Frank Scheffski]

olaf schrieb am Sat, 15 Jan 2022 07:04:11 +0100:

Die Idee mit dem Kupferband kommt mir im uebrigen auch immer mal
wieder, man muesste sich halt nur mal aufraffen.

Es gab dazu vor 2-3Jahren mal einen laengeren Artikel in einer
Ami-Zeitschrift wo jemand das mit sehr viel Aufwand gemacht hat um
Probleme mit der temperaturabhaengig zu umgehen.

In einer uralten ELV (198x) war mal eine Bauanleitung für so ein
Gerät.
Die hatten damals immer so exotische \"Präzisionstemperatursensoren\"
SAX1000 oder so ähnlich im Portfolio und haben damit den
Temperaturkoeffizienten des Massebands kompensiert. Anzeige war IIRC
bis 199.9A mit einem ICL7107 und mit den seinerzeit recht guten TLC271
wurde das Signal verstärkt.
Hab jetzt mal kurz gesucht, aber leider nichts gefunden.
Es war aber die Ära, in der die Schaltpläne, anders als bei Elektor,
noch richtig durchdacht waren und die Geräte taten, was sie
versprachen.

MfG

Frank

 

[Wolfgang Martens]

Bei Kupfer mit dem Temperaturkoeffizienten 3.9E-3 / K wird das
mit den Nachkommastellen nichts.
Wie viel Temperaturänderung erwartest Du denn, insbesondere bei den
kleineren Strömen?Zwischen -15°C im Winter und 45°C im Sommer ändert sein Kupfershunt

den Widerstand um 23%. Das ruiniert unkompensiert die Genauigkeit.

 

[Wolfgang Martens]

Derzeit überlege ich wie ich mir eine U/I-Erfassung für meine
KFZ-Batterie (12V/PKW) bauen kann.
Die Spannung über die Batteriepole erfassen ist problemlos.
Jedoch schwanke ich bei dem I-Mesbereich.

Statt einen zusätzlichen Shunt ein zu fügen, dachte ich eher an die
Erfassung des Massebandes
Warum keine Messung mittels Hallsensor. LEM hat nette Sensoren dafür.

Aufpassen: Die meisten DC Hallstromsensoren die 100A vertragen, haben
einen Offsetdrift-TK, der bei -15...45°C schon mal einige 100mA ausmacht.

 

[Marte Schwarz]

Hi Marcel,

Das Masseband ist üblicherweise aus Kupfer.
Ist es? Das korrodiert doch weg. Ich hätte eher auf irgendeine Legierung
getippt, zweifelsohne mit Kupfer.

Normalerweise so rein wie möglich. Jetzt sag mir ncoh, warum Kupfer da
nennenswert korrodieren sollte. Im Zweifelsfall wirft man da eine Runde
Lack, Fett oder ähnliches drauf.

Dann schau doch mal, welche unterschiedlichen Seebeck-Koeffizienten
verschiedene Kupferlegierungen haben...

Ja, wenn du dasselbe Material hast, passiert da nicht viel.

Entweder muss die Temperatur an allen Übergangspunkten gleich sein oder
das Material.

Die Übergangspunkte sind völlig egal, solange an den Materialübergängen
zum Kupfer einigermaßen die gleiche Temperatur herrscht. Du willst doch
keine mK auflösen.

Am Ende ist es die Frage, wie genau man messen will. Wenn 10µV nicht
stören, muss man sich wenig Sorgen machen. Bei 1µV würde ich schon genau

1 µV bei einer einigermaßen ähnlichen Materialpaarung, da darf viel
Temperaturgradient kommen.

Marte

 

[Helmut Schellong]

On 01/15/2022 14:56, Marte Schwarz wrote:

Hi Marcel,
Das Masseband ist üblicherweise aus Kupfer.
Ist es? Das korrodiert doch weg. Ich hätte eher auf irgendeine Legierung getippt, zweifelsohne mit Kupfer.

Normalerweise so rein wie möglich. Jetzt sag mir ncoh, warum Kupfer da nennenswert korrodieren sollte. Im Zweifelsfall wirft man da eine Runde Lack, Fett oder ähnliches drauf.

Es gibt konfektioniertes Masseband und unkonfektioniertes Kupfergewebeband im Handel.
Masseband ist meistens verzinnt.
Beides gibt es verzinnt und unverzinnt.

> Dann schau doch mal, welche unterschiedlichen Seebeck-Koeffizienten verschiedene Kupferlegierungen haben...

https://de.wikipedia.org/wiki/Thermoelement

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e1/Thermocouple_voltages.PNG


--
Mit freundlichen Grüßen
Helmut Schellong var@schellong.biz
http://www.schellong.de/c.htm http://www.schellong.de/c2x.htm http://www.schellong.de/c_padding_bits.htm
http://www.schellong.de/htm/bishmnk.htm http://www.schellong.de/htm/rpar.bish.html http://www.schellong.de/htm/sieger.bish.html
http://www.schellong.de/htm/audio_proj.htm http://www.schellong.de/htm/audio_unsinn.htm http://www.schellong.de/htm/tuner.htm
http://www.schellong.de/htm/string.htm http://www.schellong.de/htm/string.c.html http://www.schellong.de/htm/deutsche_bahn.htm
http://www.schellong.de/htm/schaltungen.htm http://www.schellong.de/htm/rand.htm http://www.schellong.de/htm/bsd.htm

 

[Hanno Foest]

On 15.01.22 07:04, olaf wrote:

Der kann -0,3V Common mode. Arbeitshypothese: Der Anlasser zieht zwar
mal 200A, aber üblicherweise lädt man nicht mit 200A. ;-)

Kurz gegoggelt: Zwischen 100 und 250 Ampere.

Mein Anlasser meines kleinen Motorrads zieht im Winter ueber 230A. Bei
Autos wuerde ich je nach Typ und Motor mal locker das doppelte
erwarten.

Ich bezog mich aufs Laden, was ja auch der meßtechnische Kontext ist.

Hanno

--
The modern conservative is engaged in one of man\'s oldest exercises in
moral philosophy; that is, the search for a superior moral justification
for selfishness.
- John Kenneth Galbraith

 

[Marte Schwarz]

Hi Helmut,

> https://de.wikipedia.org/wiki/Thermoelement

Ja, und nun? Wie viel Kelvin Temperaturgradient erwartest Du bei den
Stellen, bei denen es tatsächlich ein Thermoelement gibt? Wenn Du da
über 1 Kelvin kommst musst Du Dich schon ziemlich anstrengen.

Und dann musst Du schon ziemlich gut danach suchen, welche
Materialpaarung etwas abwirft.

https://de.wikipedia.org/wiki/Thermoelektrische_Spannungsreihe

Mit Gold, Silber und Kupfer wirst Du Dich ganz schwer tun ;-)
Selbst wenn Du Lötstellen nimmst, wo Zinn und ähnliches eine
Thermopaarstrecke zwischen Kupfer und Kupferdraht ausbildet. Welchen
Temperaturgradienten erwartest Du da? Bei einer Klemmung siehts noch
düsterer aus. Da verpreßt Du ja auch nur zwei gleichartige Metalle
untereinander. Am Schlimmsten wären hier Schraubverbindungen mit
Pressösen, wo tatsächlich einige mm Strecke eines Thermoelektrisch
aktiven Paares auftreten kann. Aber wieder betrachtet: Zwischen Kupfer
und Kupfer, welche Temperaturdifferenz wird es da geben? Wenn man das
nicht gezielt falsch macht, dann ist die Thermoelementdiskussion ganz
schnell vom Tisch.

Marte

 

[Helmut Schellong]

On 01/16/2022 12:23, Marte Schwarz wrote:

Hi Helmut,

https://de.wikipedia.org/wiki/Thermoelement

Ja, und nun? Wie viel Kelvin Temperaturgradient erwartest Du bei den Stellen, bei denen es tatsächlich ein Thermoelement gibt? Wenn Du da über 1 Kelvin kommst musst Du Dich schon ziemlich anstrengen.

Und dann musst Du schon ziemlich gut danach suchen, welche Materialpaarung etwas abwirft.

https://de.wikipedia.org/wiki/Thermoelektrische_Spannungsreihe

Mit Gold, Silber und Kupfer wirst Du Dich ganz schwer tun ;-)
Selbst wenn Du Lötstellen nimmst, wo Zinn und ähnliches eine Thermopaarstrecke zwischen Kupfer und Kupferdraht ausbildet. Welchen Temperaturgradienten erwartest Du da? Bei einer Klemmung siehts noch düsterer aus. Da verpreßt Du ja auch nur zwei gleichartige Metalle untereinander. Am Schlimmsten wären hier Schraubverbindungen mit Pressösen, wo tatsächlich einige mm Strecke eines Thermoelektrisch aktiven Paares auftreten kann. Aber wieder betrachtet: Zwischen Kupfer und Kupfer, welche Temperaturdifferenz wird es da geben? Wenn man das nicht gezielt falsch macht, dann ist die Thermoelementdiskussion ganz schnell vom Tisch.


Ich hatte mein Posting hauptsächlich wegen Nachfolgendem geschrieben:

|Normalerweise so rein wie möglich. Jetzt sag mir ncoh, warum Kupfer da nennenswert korrodieren sollte.
|Im Zweifelsfall wirft man da eine Runde Lack, Fett oder ähnliches drauf.
| Es gibt konfektioniertes Masseband und unkonfektioniertes Kupfergewebeband im Handel.
| Masseband ist meistens verzinnt.

Verzinnung verhindert Korrosion.

Thermoelement-Probleme sehe ich nicht bei einem Masseband als Shunt.
Sogar die Temperaturabhängigkeit von Kupfer ist _dort_ kaum ein Problem.

In der Industrie sollte ich ab einem Strom von 100 A ohne Nachkommastellen anzeigen.
Bei einem Strom von ≤99,9 A habe ich 1 Nachkommastelle angezeigt.
(Die Auflösung ist 16 Bit => ±32767)

Die Kunden wollen eine unnötig genaue Anzeige gar nicht haben.
Das geht denen auf den Keks.
Die wollen eine _Bewegung_ der Werte genügend genau erfassen.


--
Mit freundlichen Grüßen
Helmut Schellong var@schellong.biz
http://www.schellong.de/c.htm http://www.schellong.de/c2x.htm http://www.schellong.de/c_padding_bits.htm
http://www.schellong.de/htm/bishmnk.htm http://www.schellong.de/htm/rpar.bish.html http://www.schellong.de/htm/sieger.bish.html
http://www.schellong.de/htm/audio_proj.htm http://www.schellong.de/htm/audio_unsinn.htm http://www.schellong.de/htm/tuner.htm
http://www.schellong.de/htm/string.htm http://www.schellong.de/htm/string.c.html http://www.schellong.de/htm/deutsche_bahn.htm
http://www.schellong.de/htm/schaltungen.htm http://www.schellong.de/htm/rand.htm http://www.schellong.de/htm/bsd.htm

 

[olaf]

Hanno Foest <hurga-news2@tigress.com> wrote:

>Ich bezog mich aufs Laden, was ja auch der meßtechnische Kontext ist.

Ja, aber der AD-Wandler kommt besser auch mal mit 2-3V am Eingang klar
falls auch angelassen wird.

Olaf

 

[Axel Berger]

olaf wrote:
> Ja, aber der AD-Wandler kommt besser auch mal mit 2-3V am Eingang klar

Eingänge zu schützen gehört nun wirklich zum Handwerk. Aber drei Volt
auf wenigen Zentimetern Masseband? Nach dem Spannungseinbruch des Akkus
selbst können es vielleicht maximal sechs Volt für den Gesamtverlust in
allen Leitungen sein. Irgendwas soll schließlich noch ankommen.

Vor sehr vielen Jahren habe ich eine Zündung, Vorwiderstandsspule mit
Relaisüberbrückung des Vorwiderstandes, noch kein Transistor, so
optimiert, daß der Motor mit drei Volt anspringen konnte. Drei Volt
waren das gemessene Minimum bei schwacher Batterie, mit dem der Anlasser
gerade so eben noch durchdrehte. Bei späteren Transistor- und
Kondensatorzündungen gehörte dieseölbe Mindestspannung zu den
Anforderungen. Damit hatten sie zu funktionieren, auch bei kalten Kerzen
und großen Elektrodenabständen.


--
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