Расчет напряжений на датчике тока

[собака с пивом]

Доброго дня. Я нашел в интернете схему датчика тока на шунте INA250A2 (Скинул схему ниже, Рис 1).
В документации написано, что датчик может мерить ток в обоих направлениях (проверял лично), если на ножку REF подать напряжение, равное половине напряжения питания датчика.
Я собрал подобную схему в Multisim и решил вывести уравнения для того, чтобы разобраться с этой схемой (Рис 2).

V+ - напряжение на неинверт. входе
V- - напряжение на инверт. входе
Vпит - напряжение питание нагрузки
Vref- опорное
Vin1 - напряжение, подающееся на неинверт. вход
R1 выступает за нагрузку (Rн).
Вот, что у меня получилось:

V+ = V- (согласно теории по ОУ)
Также считаем, что токи, которые текут во входы усилителя, равны нулю, поэтому можно записать следующие соотношения:
(Vref - V+)/R8 = (Vпит-Vin1)/ (Rн+R5);
(Vout-V-)/R7 = (0-V-)/R6

путем преобразований и учета, что V+ = V-, у меня получилось следующее:
Vout = (Vref+Vin1*R8)(R7+R6)/ (R6*(R8+Rн+R5))

на по факту я нашел только, скажем, "приращение" напряжения. Например, ставлю нагрузку на 50 Ом, Vin1 становится равным 0.01 В, тогда получаю
Vout = 0,42.
Но на выходе по факту напряжение 2,92, то есть как будто-бы Vout = (Vref+Vin1*R8)(R7+R6)/ (R6*(R8+Rн+R5)) + Vref

Выходит, я где-то очень сильно ошибся в расчетах, потому что я не нашел зависимости тока нагрузки от выходного напряжения. Можете подсказать, где в уравнениях я допустил ошибку? Потому что меня самого смущает, что сопротивление шунта я вообще как-то не учитываю.

[Реклама]

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

[Lexter]

1 час назад, собака с пивом сказал:

Можете подсказать, где в уравнениях я допустил ошибку?

Смещение V_REF - это виртуальный ноль. Напряжение на выходе отсчитывается относительно него. Соответственно, выходное напряжение как бы может быть положительным и отрицательным. При однополярном питании по-другому не сделаешь, чтобы "датчик может мерить ток в обоих направлениях".

 

1 час назад, собака с пивом сказал:

меня самого смущает, что сопротивление шунта я вообще как-то не учитываю

Разность V+ - V- = V_{ВХ ДИФФ} - это входное дифференциальное напряжение усилителя. Это и есть падение напряжения на резисторе-датчике тока, которое вы учитываете. Оно равно току, умноженному на сопротивление этого резистора.
Ваше "V_in1 - напряжение, подающееся на неинверт. вход" видимо и должно им быть, входным дифференциальным, а не напряжением на одном из входов. Тогда ваши формулы возможно правильные. 

Но формулы ваши не читал. Коэффициент усиления операционного усилителя с дифференциальным входом описан в любом учебнике, проверяйте сами.

Изменено 5 апреля пользователем Lexter

[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

[colorad]

2 часа назад, собака с пивом сказал:

Потому что меня самого смущает, что сопротивление шунта я вообще как-то не учитываю.

Действительно , странно )

Его надо учитывать в самом начале при расчете напряжения на нем . Можно так : (V1/R1+R2)*R2 . Это без учета входного сопротивление ДУ .

Далее считаете напряжение на 3(+) ноге . Потом на выходе ОУ .  

Потом разницу между выходом ОУ и половиной питания .

прим. Даже если ОУ однополярный , сделайте небольшое отрицательное смещение по питанию и сравните .

[Реклама]

Hongfa для различных применений в Компэл. Большой выбор в наличии!

Компания HONGFA - это не только крупнейший в мире производитель электромеханических реле, но также производитель конденсаторов, вакуумных прерывателей, трансформаторов и низковольтного коммутационного оборудования. На складе КОМПЭЛ регулярно поддерживаются около 100 самых популярных позиций электромеханических реле. Реле Hongfa могут заместить многие изделия производства недоступных брендов. Подробнее>>

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

[avv_rem]

А чего засмущались-то? И странностей я не вижу.

Схема – обычный простейший вычитатель напряжений.

А вот операционный усилитель – специального исполнения. У него на входе стоят транзисторы, включенные по схеме с ОК и они позволяют работать даже с входными напряжениями до МИНУС 0,6в.

С симуляторами будьте осторожны. Не все математические модели учитывают особенности схемотехники входных каскадов реального операционного усилителя.

Изменено 6 апреля пользователем avv_rem

[Реклама]

Тренды и лучшие решения для разработки зарядных станций в России

К 2029 году в России прогнозируется увеличение числа зарядных станций до 40 000. При этом отечественный рынок электротранспорта имеет климатические, потребительские и географические особенности. Для успешной разработки и построения инфраструктуры станций заряда в России идеальным вариантом является использование решений и электронных компонентов китайских производителей – лидеров индустрии электротранспорта и возобновляемой энергетики, которые уже представлены в КОМПЭЛ. Подробнее>>

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