Digital-Amperemeter für Co2-Laser

Während des Bau meines DIY-Co2-Lasers habe ich mir die ganze Zeit Gedanken darüber gemacht, wo ich das Analoge-Ampere-Meter für den Laserstrom anbringen kann.

Da mir die Analoge Optik des Amperemters nicht wirklich gefallen hat, habe ich dieses zunächst innerhalb des Schaltschrankes verbaut (Aus den Augen aus dem Sinn 😉 ). Die Kontrolle des Laserstroms ist jedoch wichtig um zu überprüfen, ob die Laser-Röhre in ihrem spezifizierten Arbeitsbereich betrieben wird. Sodass das keine zufriedenstellende Lösung auf Dauer darstellen konnte.

Also habe ich angefangen mir ein paar Überlegungen zu machen, wie ich den Laserstrom am besten messen kann. Wichtig dabei war mir, dass die Messung galvanisch getrennt von dem Hochspannungskabel geschieht, sodass eine gewisse Sicherheit gewährleistet ist.

Den vielversprechensten Stromsensor den ich zu einem sehr günstingen Preis gefunden habe ist der HCS-LSP-06A, welcher auf Aliexpress zu finden ist.

Einziger Nachteil an diesem Sensor ist sein Arbeitsbereich, welcher als +-6A angegeben ist. Der Laserstrom hingegen befindet sich in einem Arbeitsbereich von 0-30 mA… Die Hoffnung liegt nun darin, dass der Stromsensor noch innnerhalb von 0-30mA genau genug auflöst. Um dies zu überprüfen habe ich mir einen Messbau aufgebaut und programmiert um mir die Kennlinie des HCS-LSP-06A im Arbeitsbereich von 0-30mA auszugeben.

Automatisierter Messaufbau für die Kennlinien-Bestimmung



Glücklicherweise wie auf der Kennlinie sichtbar, weißt der Sensor einen linearen Zusammenhang zwischen dem Strom I und dem Ausgangssignal V_Out auf. Nachteil ist jedoch das das Ausgangssignal sehr präsize aufgelöst werden muss, da die die Änderung im mV Bereich stattfindet.

Da der Plan ist den Strom mithilfe eines STM32-Microcontrollers aufzunehmen und anschließend an ein Nextion-Display zu schicken, muss die Ausgangsspannung entsprechend verstärkt werden. Hier für habe ich einen INA188IDR Low-Noise Instrumentenverstärker mit einer 2.5 V Spannungsreferenz verwendet . Das verstärkte Ausgangssignal wird danach noch gefiltert und an den ADC des STM32 angelegt. Der komplette Schaltplan meines Amperemeters ist nachfolgend dargestellt:

Schaltplan Digital-Amperemeter
Vorschau Platine innerhalb KiCAD

Die Platine ist soweit bestellt… An dieser Stelle geht es in den nächsten Wochen weiter 🙂

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