Praktischer Leitfaden zur Stromerfassung mit Arduino: Berechnungen und Schaltungsdesign

Die Strommessung ist eine wesentliche Technik in der Elektronik zur Überwachung und Steuerung elektrischer Systeme. Mit Arduino ist es möglich, den Strom durch die Gestaltung geeigneter Schaltungen und die Durchführung von Berechnungen genau zu messen.

Grundlagen der aktuellen Sensing

Die Strommessung beinhaltet die Messung des Stromflusses der elektrischen Ladung durch einen Stromkreis. Ein gängiges Verfahren verwendet einen Shunt-Widerstand, der eine kleine Spannung erzeugt, die proportional zum Stromdurchgang ist. Arduino kann diese Spannung über seine analogen Eingangspins lesen.

Design der Schaltung

Die typische Stromerfassungsschaltung enthält einen Nebenschlusswiderstand, der in Reihe mit der Last geschaltet ist. Der Arduino misst die Spannung über diesem Widerstand. Um genaue Messungen zu gewährleisten, wählen Sie einen Widerstand mit einem niedrigen Widerstandswert, um die Leistungsverluste zu minimieren und gleichzeitig messbare Spannungspegel beizubehalten.

Beispielhafte Schaltungskomponenten:

• Shunt-Widerstand (z. B. 0,1 Ω)
• Arduino-Brennwand
• Verbindungsdrähte
• Stromversorgung

Berechnungen für die Strommessung

Die Spannung über dem Shunt-Widerstand (V_shunt) steht in Beziehung zum Strom (I) nach dem Ohmschen Gesetz: V_shunt = I × R_shunt Um den Strom zu finden, ordne die Formel um:

I = V_shunt / R_shunt

Arduino liest die Spannung als Analogwert (0-1023) und berechnet sich wie folgt:

V_gemessen = (Analoglesen / 1023) × Referenzspannung

Mit diesem, der Strom ist:

I = V_gemessen / R_shunt

Beispielrechnung

Wenn der Arduino eine Spannung von 0,5 V über einen 0,1 Ω Widerstand liest, ist der Strom:

I = 0,5V / 0,1Ω = 5A