Схема измерения тока на оу
Содержание:
- 1 Новое семейство высокоточных ИОНов от TI
- 2 Прецизионный ОУ с однополярным питанием, e-Trim™ точностью и низким уровнем шума
- 3 Особенности применения операционных усилителей при однополярном питании
- 4 Задача измерения тока в положительном проводе возникает в автомобильных, коммуникационных, бытовых и промышленных устройствах. Представленные на рынке интегральные высоковольтные усилители разности и токоизмерительные усилители успешно решают эту задачу. Однако каждый из них имеет свои особенности. В данной статье подробно рассматриваются характеристики данных приборов и даются рекомендации разработчику по выбору наиболее подходящего усилителя для конкретной задачи.
- 5 Рис. 1. Шунт в «положительном» проводе схемы управления соленоидом
- 6 Рис. 2. Шунт в «положительном» проводе мостовой схемы управления двигателем
- 7 Рис. 3. Шунт в «положительном» проводе трехфазной схемы управления двигателем
- 8 Рис. 4. Упрощенная схема усилителя AD8206
- 9 Рис. 5. Структурная схема усилителя AD8210
- 10 Рис. 6. Входной фильтр
Плюсы данной схемы: маленькое входное синфазное напряжение; входной и выходной сигнал обладают общей «землей»; очень простота техническая реализация с одним источником питания. Минусы: в нагрузке отсутствует прямая связь с «землей»; нет возможности коммутации нагрузки ключом в отрицательном полюсе; существует вероятность поломки измерительной схемы при коротком замыкании. Осуществлять измерение тока в отрицательном полюсе нагрузки достаточно просто. Для этой цели подходит много стандартных операционных усилителей, используемых для работы при однополярном питании устройства. Выбор конкретного типа усилителя обуславливается необходимой точностью, на которую сильно влияет смещение нуля ОУ, его температурный дрейф и погрешность установки. В начале шкалы измерений появляется значительная погрешность преобразования, объясняемая ненулевым значением минимального выходного напряжения ОУ. Для исключения этого серьёзного минуса необходимо двухполярное питание усилителя. |
Приветствую Вас уважаемые форумчане! Встала задача сделать цифровой амперметр, но в инете встречаются категорически схемы с шунтом по массе. Мне нужно чтобы шунт стоял по плюсу. Напряжение питания 15 вольт. Максимальный ток — 10А. В голову приходит только поставить два делителя (до 5 В макс): один до шунта, другой — после. Завести оба сигнала на МК и читать уже там по разнице напряжений. Показания получатся — плюс минус ведро. Задаю вопрос потому, что думаю на ОУ, с коими я не знаком в принцыпе, можно реализовать схему более красиво. Буду признателен если кто нибудь подскажет как именно ? Новое семейство высокоточных ИОНов от TIПо своей точности и эффективности новое семейство ИОНов REF50xx приближаются к скрытым (buried) зенеровским диодам, но при этом имеют более [[низкую стоимость]] Прецизионный ОУ с однополярным питанием, e-Trim™ точностью и низким уровнем шумаTexas Instruments представила [[оперативной усилитель]] с однополярным питанием Особенности применения операционных усилителей при однополярном питанииТенденции применения электронных компонентов направлены на снижение энергопотребления и стоимости, поэтому в современных изделиях используется однополярное питание, и с каждым годом значения питающих напряжений уменьшаются. В статье рассмотрены основные проблемы, с которыми сталкивается разработчик при использовании операционных усилителей в схемах с [[однополярным питанием]]. 7 апреля Задача измерения тока в положительном проводе возникает в автомобильных, коммуникационных, бытовых и промышленных устройствах. Представленные на рынке интегральные высоковольтные усилители разности и токоизмерительные усилители успешно решают эту задачу. Однако каждый из них имеет свои особенности. В данной статье подробно рассматриваются характеристики данных приборов и даются рекомендации разработчику по выбору наиболее подходящего усилителя для конкретной задачи.очное измерение тока в положительном проводе требуется во многих устройствах, в том числе в схемах управления двигателями, соленоидами, в схемах управления питанием, например в DC/DC-преобразователях и устройствах контроля батарейного питания. В таких схемах измерение тока в положительном (а не в «земляном») проводе позволяет расширить возможности диагностики сбоев (определение коротких замыканий), обеспечить измерение тока через демпфирующие диоды и неразрывность заземления, так как в этом случае не требуются резистивные шунты в заземляющей цепи. Рис. 1. Шунт в «положительном» проводе схемы управления соленоидомРис. 2. Шунт в «положительном» проводе мостовой схемы управления двигателемРис. 3. Шунт в «положительном» проводе трехфазной схемы управления двигателемВо всех показанных выше конфигурациях синфазный сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ) на шунтовом резисторе имеет размах от нуля до положительного напряжения питания. Параметры ШИМ-сигнала (период, частота и время нарастания/спада импульсов) определяются сигналами управления полевыми транзисторами. Таким образом, схемы, обеспечивающие дифференциальное измерение сигнала на шунтовом резисторе, должны сочетать в себе такие свойства: иметь высокий коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС) и быть способны работать при высоком синфазном напряжении, обладать высоким коэффициентом усиления, высокой точностью и малой величиной смещения, чтобы на выходе получить точное значение измеренного тока через нагрузку. AD8206 (см. рис. 4), интегральный усилитель разности, работает при высоком синфазном напряжении (до 65 В) за счет встроенного входного резистивного делителя с коэффициентом 16,7 : 1, так что входное напряжение находится в приемлемых для усилителя A1 пределах. К сожалению, этот резистивный делитель в той же степени ослабляет и входной дифференциальный сигнал. Чтобы обеспечить общее усиление 20, усилители A1 и A2 должны обеспечить усиление 334. Рис. 4. Упрощенная схема усилителя AD8206Данный прибор производит двунаправленное измерение тока за счет смещения напряжения выходного усилителя в соответствующий диапазон. Смещение обеспечивается путем подачи внешнего напряжения с низкоимпедансного источника на прецизионный резистивный делитель, подключенный к положительному входу усилителя A2. Полезное свойство данного усилителя — способность усиливать дифференциальное входное напряжение при отрицательном синфазном напряжении на входе до –2 В. Это обеспечивается схемой смещения 250 мВ, показанной на рисунке 4. Рис. 5. Структурная схема усилителя AD8210Очевидное различие заключается в том, что во входной схеме отсутствуют резистивные делители напряжения, предназначенные для работы с высоким синфазным напряжением. Во входном усилителе применены высоковольтные транзисторы, которые можно изготавливать в технологическом процессе XFCB. Напряжение пробоя VCE этих транзисторов не ниже 65 В, таким образом, синфазное напряжение на входе может достигать 65 В. Из-за ослабления сигнала на входе полоса частот многих усилителей разности составляет около 1/5 полосы аналогичного токоизмерительного усилителя. Однако такой полосы частот достаточно для большинства случаев. Например, многие схемы управления соленоидами работают на частоте ниже 20 кГц, хотя в схемах управления двигателями нужна более высокая частота в связи с наличием значительных шумов. Дело в том, что в схемах управления соленоидами обычно важно только среднее значение тока, и поэтому полосы, которую обеспечивают усилители разности, вполне достаточно. Однако в схемах управления двигателями важно знать мгновенное значение тока; таким образом, токоизмерительный усилитель с его более широкой полосой будет точнее. Различия в архитектурах входных цепей этих усилителей также приводят к разным значениям КОСС. Усилитель разницы обычно имеет на входе резисторы с точностью 0,01%. Такая степень точности обычно обеспечивает гарантированную величину КОСС 80 дБ на постоянном токе. Если используется внешняя фильтрация, архитектура усилителя сильно влияет на работу схемы. Входной фильтр, предназначенный для «сглаживания» шума и выбросов тока, обычно реализуется, как показано на рисунке 6. Рис. 6. Входной фильтрТак как в усилителе независимо от архитектуры на входе имеются точно подогнанные резисторы, то любые внешние дополнительные сопротивления нарушают баланс, что приводит к появлению погрешности усиления и ухудшению КОСС. Обычно можно воспользоваться следующими формулами: где Rin — это входное сопротивление усилителя, указанное в техническом описании. При измерении тока в положительном проводе питания разработчик должен учитывать возможные эффекты, которые могут привести к тому, что усилитель выйдет из допустимого диапазона сигналов. Обычно такой усилитель работает при входном дифференциальном напряжении не более нескольких сотен милливольт, падающих на низкоомном шунтовом резисторе, но выживет ли усилитель, если в случае аварии к входу усилителя будет приложено несколько вольт? В силу своей архитектуры усилитель разности гораздо более устойчив к таким воздействиям и, как правило, продолжает функционировать, после возвращения системы в нормальный режим работы. Резисторы входного делителя просто отводят ток на землю; при напряжении 65 В усилитель AD8206 с его резисторами 200 кОм будет отводить на землю ток 325 мкА. Во многих случаях необходимо защитить токоизмерительную схему от напряжения обратной полярности, особенно в автомобильных устройствах. Наличие резистивного делителя в усилителе разности — фактор, способствующий его выживанию. Тем не менее, разработчик должен учитывать допустимые напряжения и иметь в виду, что защитные диоды на входе откроются только при большом отрицательном напряжении. В схемах, где нужно получить высокую точность контроля тока, а сами токи невелики, при выборе усилителя необходимо принимать во внимание входной ток. Например, в схемах с батарейным питанием обе описанные архитектуры пригодны для измерения тока в положительном проводе. Однако когда система и питание усилителя отключены, а входы усилителя остаются подключенными к батарее, ток будет стекать на землю через входной резистивный делитель (в таких усилителях, как AD8206). Но в токоизмерительных усилителях с их высоким синфазным импедансом (более 5 МОм для AD8210) ток практически не будет потребляться. Измерение тока в положительном проводе широко применяется в автомобильных, коммуникационных, бытовых и промышленных устройствах. Интегральные высоковольтные усилители разности и токоизмерительные усилители, широко представленные на рынке, успешно выполняют эту функцию. Разработчику необходимо внимательно относиться к выбору наиболее подходящего усилителя в зависимости от требуемых характеристик и допустимых режимов работы. Принципы выбора суммированы в приведенной ниже таблице 1. |
Отправить ответ