ОУ для измерения падения напряжения на токовом шунте

[denkop]

Уперся в проблему усиления с токоизмерительного шунта. В ОУ большой дилетант, прошу сильно не пинать

В двух словах что имеем.

Нужно измерять ток 0-20А. Есть токоизмерительный шунт, 20А, 75мВ. Измеряемое напряжение подаётся на вход 10 разрядного ацп pic. Не вдаваясь в подробности работы ацп,

5В - ацп конвертирует в значение 1023

0В - ацп конвертирует в значение 0

т.е. 20A/1023=0.02А это максимальная точность которую можно получить от будушего амперметра с 10 разрядным ацп

Дальше если 0.075В соответствует 20А, то при токе 0.02А, напряжение на шунте будет равно 0,000075В.

А минимальное напряжение которое я могу подать на вход ацп, 5в/1024=0.05В. Получается нужно получить усиление 0.05В/0.000075В=667, что вообще наводит на сомнение что это можно сделать)...

Повторюсь, об ОУ имею представление только в общих расплывчатых чертах

Подскажите пожалуйста направление, а по возможности готовое решение для задачи, ну или скажите что это невозможно)

Заранее благодарен !!

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Falconist]

По поводу "первых шагов" к ОУ: http://cxem.net/beginner/beginner96.php

Если поставите прецизионный ОУ, то усиление 667 - не очень большая проблема. Те более, что можно использовать и два каскада, включенных последовательно, с реально приемлемым усилением. Если ОУ выполнены на одном кристалле, то тепловые смещения нуля для них будет происходить в одну сторону. А значит, два инвертирующих усилителя взаимно скомпенсируют эти погрешности друг для дуга.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[promavt]

на ОУ получить усиление 667 очень легко т.к. у ОУ макс. усиление 10000 и больше ( у идеального ОУ усиление вообще бесконечность).

Выложи схему твоего измерителя, шунт и прочее, тогда дам рекомендации.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[ТАП]

Все правильно у многих ОУ усиление больше 5000 по паспорту. Но обычно на полное усиление их не используют с целью устойчивости рабочей точки на выходе ОУ. Максимально усиление только в пороговых схемах - схемах сравнения, компараторах. Нужное усиление достигается применяя ООС буквально соотношением двух резисторов, входящих в эту ООС (отрицательная обратная связь). Более подробно http://www.mami.ru/kaf/aipu/theme3.php

[TDSS]

А почему 667 ? 5 / 0,075 = 66,66. OУ в дифференциальном включении. Схем можно кучу найти при желании.

[Falconist]

Действительно 66,7... Поверил "на слово".

Лично я бы взял сдвоенный ОУ, включил бы оба по инвертирующей схеме. Первый - повторитель с единичным усилением и достаточным входным сопротивлением, скажем, 100 кОм и низким выходным сопротивлением. Второй обеспечивает нужное усиление с приемлемыми номиналами резисторов. При таком включении температурные и временные сдвиги взаимно скомпенсируются.

[IMXO]

ТС желает получить точность 0,02А , а это потребует напряжение смещения ОУ <73мкВ , кто нибудь может назвать ОУ с такими параметрами....

[TDSS]

Для точности 0,02 уже нужен инструментальный усилитель. И прецизионный источник опорного питания для АЦП.

Изменено 18 августа, 2013 пользователем TDSS

[lazertok]

можно на компараторе, например LM393 - 4мв ... опробовал в симе с шунтом 75 мв (с делителями)

[IMXO]

Для точности 0,02 уже нужен инструментальный усилитель.

блин... я название реальной МС спрашивал с Uсм<73мкВ

можно на компараторе, например LM393 - 4мв ...

вы микровольты от мильвольт отличаете???

[lazertok]

туплю

Нужно измерять ток 0-20А.

с точностью 20 мА ...думаю нонсенс

проще иметь приделы 1, 5,10,20 А и соответственно шунты,

тогда можно говорить о точности в 20мА на приделе 1 А,

на приделах выше - точность будет соответственно загрублятся,

и схема будет проще, если падение на шунтах будет одинаково в заданных параметрах

Изменено 18 августа, 2013 пользователем lazertok

[TDSS]

IMXO, да пожалуйста, ad8555 - 10мкВ, INA333 - 25мкВ

Изменено 18 августа, 2013 пользователем TDSS

[denkop]

А почему 667 ? 5 / 0,075 = 66,66. OУ в дифференциальном включении. Схем можно кучу найти при желании.

сорь, верно, запарился

нашёл схему, примерно то что мне нужно, за исключением того что шунт 0.1ом, а соответственно и входное напряжение ОУ будет намного больше

http://ur5kby.at.ua/...2/2012-05-14-75

но при шунте 0.1ом при токе 20А и напряжении 20В, 2В падает на шунте, что совсем не приятное явление для будущего устройства...

собрал её в протеусе, вот схема (R4- шунт, RN - нагрузка):

за исключением, что оу взял lm358 (такие валяются дома пара штук) а не lm2904

прогнал несколько контрольных значений и померял что даёт на выходе ОУ. вот результаты:

0.02А - 0.050 В

0.04А - 0.054 В

0.1А - 0.066 В

0.2А - 0.086 В

1А - 0.247 В

2А - 0.449 В

5А - 1.054 В

10А - 2.062 В

15А - 3.071 В

20А - 3.508 В

Получается в пределе 1-15А, примерно линейная зависимость выходного напряжение ОУ от тока, а в пределах 0.02-1А и 20А почему то появляется большая погрешность

Подскажите как вылечить от нелинейности на макс и мин пределах измерения

> lazertok

а можно на схемку взглянуть?

Изменено 19 августа, 2013 пользователем denkop

[TDSS]

Инструментальный усилитель.

[denkop]

IMXO, да пожалуйста, ad8555 - 10мкВ, INA333 - 25мкВ

а эти звери уж больно дорогие) это же на крайний случай, хочется попробовать без них обойтись

> Инструментальный усилитель.

эээ?) не понял, что имеете ввиду?)

[TDSS]

По схеме можете RV1 покрутить, он как раз для смещения ОУ на низких токах. http://ru.wikipedia....льный_усилитель. На одном счетверенном ОУ можно собрать.

Изменено 19 августа, 2013 пользователем TDSS

[promavt]

RV1 изменяет Ku и никакого отношения к смещению не имеет, а вот погрешность при малых токах действительно из-за большого напряжения смещения у выбраного ОУ, попробуй применть 140УД13, это класный прецизионный ОУ с малым смещением, порядка 50мкв ( это максимум) но как правило он ещё меньшне, если этот не поможет то тогда только импорт.

[TDSS]

promavt, конечно не имеет, но втулили его в эту схему именно для этих целей.

[lazertok]

а можно на схемку взглянуть?

[promavt]

TDSS, втулить можно что угодно, у многих ОУ для балансировки смещения есть соответствующие выводы.

Прошу аргументировать ваше утверждение что его втулили для целей компенсации смещения.

[TDSS]

promavt, извиняюсь, это я недосмотрел авторскую схему, а именно цепь смещения.

denkop, обратите внимание на схему, там еще есть цепь начального смещения

[denkop]

Остались вопросы:

1. Зачем использовать смещение на входе? Получается мы поднимаем нижний предел возможного входного напряжения ОУ, не понимаю зачем, когда мы наоборот стремимся измерить как можно меньшее напряжение..

2. Почему в данной схеме, при верхнем пределе измерения 20А проявляется большая нелинейность? и как это можно вылечить?

3. Как выбирать ОУ? Конкретнее какой параметр искать в даташите, по которому можно судить начиная с какой величины входного напряжения усиление становится линейным?

4. Влияет ли выбранная величина усиления (меняется с помощью RV в моей схеме) на какие либо параметры (нелинейность, максимальное входное или выходное напряжение)?

[promavt]

Denkop - я же тебе всё написал, прошу читай внимательно ответы и советы,

1. смещение на входе в твоём случае не нужно, забудь об этом

2. помоему нелинейность появлялась в схеме на нижних пределах( малых токах)

3. в даташите нужно искать параметр с наименьшим входным напряжением смещение в твоём случае это напряжение должно быть единицы микровольт.

Другими словами - у операционного усилителя есть зона нечувстыительности, ну типа как у диода порог открывания, так вот пока входное напряжение на привысит этот порог ОУ не может усилить напряжение, ну это в общих чертах

4. величина сопротивления RV влияет на коеффициент усиления и как следствие на величину выходного напряжения, на нелинейность не влияет, максимальное входное напряжение связано с максимальным выходным напряжением обратно пропорционально коеффициенту усиления.

параметр напряжение смещения нуля

140ud13.pdf

Изменено 20 августа, 2013 пользователем promavt

[denkop]

Denkop - я же тебе всё написал, прошу читай внимательно ответы и советы,

1. смещение на входе в твоём случае не нужно, забудь об этом

2. помоему нелинейность появлялась в схеме на нижних пределах( малых токах)

3. в даташите нужно искать параметр с наименьшим входным напряжением смещение в твоём случае это напряжение должно быть единицы микровольт.

Другими словами - у операционного усилителя есть зона нечувстыительности, ну типа как у диода порог открывания, так вот пока входное напряжение на привысит этот порог ОУ не может усилить напряжение, ну это в общих чертах

4. величина сопротивления RV влияет на коеффициент усиления и как следствие на величину выходного напряжения, на нелинейность не влияет, максимальное входное напряжение связано с максимальным выходным напряжением обратно пропорционально коеффициенту усиления.

параметр напряжение смещения нуля

Практически исчерпывающий ответ)! Спасибо, буду пробовать!

Маленький вопрос, утолить любопытство) если смещение не нужно в моем случае, зачем оно присутствует в схеме авторской схемы измерения тока?

http://ur5kby.at.ua/news/voltampermetr_postojannogo_toka_w2/2012-05-14-75

[promavt]

задай этот вопрос автору