Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Arrow Multisolution Day
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Atmega, pomiar prądu typu high-side

Adam Ś. 16 Wrz 2016 23:24 2421 26
  • #1 16 Wrz 2016 23:24
    Adam Ś.
    Poziom 12  

    Hej :)

    Muszę dokonywać pomiaru prądu za pomocą uC. Wartość prądu ma dochodzić do 6A, ale ich nie przekraczać. Pierwsze co nasuwa się na myśl to pomiar prądu za pomocą rezystora - a dokładniej, pomiar spadku napięcia na tym rezystorze.
    Mam jednak kłopot bo pasowałoby umieścić ten rezystor pomiarowy na linii dodatniej czyli inaczej mierzyć prąd metodą high-side.

    Przejrzałem już kilka wątków ale na ogół większość decydowała się na stosowanie metody low-side, co u mnie nie wchodzi w grę. Pozostali stosowali jakieś specjalne wzmacniacze typu AD8217, które faktycznie nadają się do high-side, ale są trudno dostępne a jeśli już to drogie. Gdzieś widziałem też zastosowanie czujnika hallotronowego ASC712, ale wyczytałem, że jest bardzo niedokładny i się nie nadaje.

    Trafiłem całkowicie przypadkiem na układ przetwornika ADC HX711. Przetwornik jest niby 24-bitowy i dwukanałowy. Niby umożliwia pomiar napięcia różnicowego, więc chyba do high-side by się nadawał.
    Tak się właśnie zastanawiam czy gdyby ten przetwornik wpiąć bezpośrednio pod rezystor pomiarowy to czy coś takiego by zadziałało? W sensie, że bezpośrednio tym przetwornikiem odczytywać wartość napięcia na rezystorze.

    Czy mógłbym mi ktoś powiedzieć czy dobrze kombinuję?
    Planuję użyć rezystora 0,1Ω 5W, co przy prądzie 6A dawałoby spadek napięcia równy 0,6V. Czy taki przetwornik nadaje się dla takiego zakresu 0V - 0,6V?

    0 26
  • Arrow Multisolution Day
  • #3 17 Wrz 2016 00:27
    Adam Ś.
    Poziom 12  

    Świetnie, ale to też widziałem i jakoś za specjalnie z dostępem nie ma szału, a nawet ośmielam się twierdzić, że oprócz Farnella to nie ma tego nigdzie, podobnie jak AD8217...

    1
  • #4 17 Wrz 2016 00:43
    atom1477
    Poziom 43  

    Adam Ś. napisał:
    Trafiłem całkowicie przypadkiem na układ przetwornika ADC HX711. Przetwornik jest niby 24-bitowy i dwukanałowy. Niby umożliwia pomiar napięcia różnicowego, więc chyba do high-side by się nadawał.
    Tak się właśnie zastanawiam czy gdyby ten przetwornik wpiąć bezpośrednio pod rezystor pomiarowy to czy coś takiego by zadziałało? W sensie, że bezpośrednio tym przetwornikiem odczytywać wartość napięcia na rezystorze.

    Jeżeli to Twoje napięcie High-Side mieści się w zakresie dozwolonych napięć wspólnych przetwornika HX711 (czyli do 5V) to tak.
    Wszystko zależy od tego jakieś dokładności i szybkości pomiarów oczekujesz.
    Może wystarczy zastosować odpowiedni wzmacniacz różnicowy. Taki jak INA117 (jest dostępny w TME). A dalej mierzyć za pomocą ADC z mikrokontrolera.

    0
  • Arrow Multisolution Day
  • #5 17 Wrz 2016 02:00
    rb401
    Poziom 33  

    Adam Ś. napisał:
    Mam jednak kłopot bo pasowałoby umieścić ten rezystor pomiarowy na linii dodatniej czyli inaczej mierzyć prąd metodą high-side.


    Tylko nie wiadomo jaką dokładność pomiaru realnie potrzebujesz.

    A co, na przykład z rozwiązaniem na INA209 lub INA219 ? Analogówka plus przetwornik w jednym, z małym spadkiem napięcia. Łatwa obsługa programowa.
    W małych ilościach INA209 były na A. Za to INA219 jest lepiej opisana praktycznie plus biblioteki, bo są moduliki do Arduino na nich.

    0
  • #6 17 Wrz 2016 12:31
    Adam Ś.
    Poziom 12  

    atom1477 napisał:
    Jeżeli to Twoje napięcie High-Side mieści się w zakresie dozwolonych napięć wspólnych przetwornika HX711 (czyli do 5V) to tak.


    Wczoraj jak natrafiłem na HX711 to było już trochę późno i zapomniałem sprawdzić jakie napięcie ten przetwornik toleruje, no i jednak się nie nadaje bo napięcie względem masy wynosi ok. 12V.

    atom1477 napisał:
    Może wystarczy zastosować odpowiedni wzmacniacz różnicowy. Taki jak INA117 (jest dostępny w TME). A dalej mierzyć za pomocą ADC z mikrokontrolera.


    taaa... i mieć jakieś 50zł (wliczam przesyłkę) mniej w kieszeni...
    rb401 napisał:
    A co, na przykład z rozwiązaniem na INA209 lub INA219 ?


    hmm... o tych układach jeszcze nie wiedziałem. Faktycznie wydają się być łatwe w zastosowaniu, bez problemu zadziałają przy 12V i co najważniejsze kosztują 1/4 tego co INA117.

    Częstotliwość pomiaru na pewno nie będzie mi potrzeba większa niż 2Hz, a dokładność byłoby świetnie gdyby udało się uzyskać 10mA, ale w ostateczności 100mA.

    0
  • #7 17 Wrz 2016 12:50
    simon71
    Poziom 19  

    Jeśli nie jest potrzebna bardzo duża dokładność to można zastosować: ZXCT1107. To koszt rzędu 3zł.

    0
  • #9 17 Wrz 2016 13:38
    atom1477
    Poziom 43  

    Nie napisałeś jakie napięcie wspólne chcesz mierzyć.
    INA117 mierzy do 200V, więc fakt że kosztuje 4 razy tyle co INA209 / INA219 (mierzące do 28V) to nie jest zdzierstwo producenta tylko zwykły koszt lepszego produktu. I 50zł za taki układ to nie było by wcale drogo.
    Ale skoro chcesz mierzyć tylko 12V to wystarczy zwykły wzmacniacz różnicowy zrobiony na LM385. Albo na jakimś innym wzmacniaczu o mniejszym napięciu niezrównoważenia lub z końcówkami do korekcji napięcia niezrównoważenia (np. TL071).

    0
  • #10 17 Wrz 2016 17:20
    dziubdziuś
    Poziom 3  

    Cześć wszystkim :-) Jestem tutaj nowy i nie chcę zakładać osobnego tematu dla jednego pytania, więc się podepnę.
    Też mam pytanie związane z pomiarem prądu. Dysponuję jednym scalakiem INA219, który tutaj też był już wymieniany. Scalak mam jeden a potrzebuję mierzyć prąd na trzech liniach - własnej budowy zasilacz regulowany trój kanałowy i każdy kanał regulowany osobono 3V - 12V.

    Czy dałoby się zastosować przełącznik analogowy typu CD4066 aby przełączać napięcia z trzech rezystorów pomiarowych i podawać je na wejście INA219?

    0
  • #11 17 Wrz 2016 18:08
    atom1477
    Poziom 43  

    Dało by się. Ale przy tak niskim napięciu nie ma sensu pchać tam układu INA219 jaki kluczy 4066. Lepiej dać wzmacniacze różnicowe na LM324 czy czymś precyzyjniejszym.

    0
  • #12 17 Wrz 2016 18:52
    2675900
    Użytkownik usunął konto  
  • #13 17 Wrz 2016 20:39
    dziubdziuś
    Poziom 3  

    Ja chcę mierzyć tylko prąd, ale na tych trzech niezależnych kanałach. Dlatego myślałem aby zastosować klucze analogowe i za ich pomocą przełączać jeden z trzech rezystorów pomiarowych do układu INA219.
    Chodzi mi o coś takiego:

    Atmega, pomiar prądu typu high-side

    Pytanie tylko czy klucz analogowy taki jak np. CD4066 nie będzie wprowadzał jakichś zakłóceń dużych?

    0
  • #14 17 Wrz 2016 20:50
    2675900
    Użytkownik usunął konto  
  • #15 17 Wrz 2016 20:56
    atom1477
    Poziom 43  

    Wtedy klucz traci sens. Tu raczej dziubdziuś-iowi chodzi o to żeby uniknąć konieczności stosowania niezależnych wzmacniaczy.
    No więc da się to zrobić. Klucze nie wprowadzą znaczących zniekształceń.
    Ale zamiast układów 4066 lepiej użyć 4053 (wystarczą 2 zamiast 3).

    0
  • #16 17 Wrz 2016 21:57
    dziubdziuś
    Poziom 3  

    Dokładnie, chodzi mi o to co pisze atom1477 :-)
    Dzięki za informacje o 4053 :-) Tylko teraz tak bo napięcie wyjściowe z zasilacza może osiągać na każdym z kanałów nawet ok 12V, a z tego co widzę to 4053 toleruje na wejściu napięcie do 5V. I druga sprawa to na rezystorach pomiarowych będą odkładać się napięcia w milivoltach, więc jeśli taki klucz spowoduje odchyłkę w tych napięciach to pomiar prądu będzie niedokładny...

    0
  • #17 18 Wrz 2016 00:13
    atom1477
    Poziom 43  

    4053 toleruje napięcia do jakichś 18V.
    Może znalazłeś dane układu HEX4053.
    A ja mówiłem o klasycznym starym CD4053:
    http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4051b.pdf
    Klucze nie wprowadzą odchyłek większych niż jakieś mV gdy się to odpowiednio podłączy (gdy nie będzie dużych prądów przepływających przez klucze (przy czym dużym prądem był by już kilka µA)).
    Przy zasilaniu 15V można uzyskać rezystancje kluczy poniżej 200Ω w całym zakresie napięć wejściowych. Więc jeżeli prądy wejściowe będą mniejsze niż 5µA to wprowadzany błąd napięcia nie przekroczy 1mV.
    INA219 ma prądy wejściowe akurat większe bo aż 20µA, ale oba wejścia mają taki sam prąd więc błędy powodowane tymi prądami się mniej więcej skompensują. Błąd wyniknie tylko z prądu niezrównoważenia obu wejść oraz z różnic rezystancji obu stron klucza w 4053 (która to różnica przy zasilaniu 15V zgodnie z datasheetem nie przekracza 5Ω).

    0
  • #18 18 Wrz 2016 14:24
    Adam Ś.
    Poziom 12  

    atom1477 napisał:
    Nie napisałeś jakie napięcie wspólne chcesz mierzyć.


    Jak już pisałem napięcie wynosi ok 12V ale prądy mogą dochodzić do 5A (dla pewności do 6A). Zdecyduję się na INA219 bo nie jest wygórowana - jakieś 7zł a przynajmniej będzie pewniejsze niż jakieś cudowanie na wzmacniaczach i wbudowanym ADC w mikrokontroler ;)
    Dziękuję za pomoc!

    Widzę, że temat się trochę rozrósł :)
    Z tego co widzę w datasheet układu CD4053 może on być zasilany do 20V więc bez obaw da radę. A co do wprowadzanych zniekształceń to przecież przetwornik INA219 też mają wbudowany klucz analogowy ;P

    0
  • #20 20 Wrz 2016 20:12
    Adam Ś.
    Poziom 12  

    Z tym, że u nas w kraju najłatwiej dostać INA219 lub INA209. INA226 sam bym wolał nabyć ale w cenie 1 sztuki mam 2 sztuki INA219 ;)

    0
  • #21 21 Wrz 2016 15:06
    robiw
    Poziom 26  

    Za to jakie możliwości!!! Ja zamówiłem jako darmowe sample... Robiw

    0
  • #22 23 Wrz 2016 20:06
    Adam Ś.
    Poziom 12  

    robiw napisał:
    Za to jakie możliwości!!! Ja zamówiłem jako darmowe sample... Robiw


    Ja próbowałem kilka dni temu zamówić sample ale nie idzie już chyba tego zrobić. Przynajmniej u mnie się nie dało. Dodałem INA226 do listy ale miałem informację na czerwono:

    Your account does not have access to samples. Please remove the highlighted devices, or, purchase these parts in order to checkout. To learn more click here.

    A jeszcze kilka lat temu udało mi się u nich uzyskać sample...

    0
  • #23 26 Gru 2016 20:40
    Kamil 1
    Poziom 16  

    Witam.

    Dołączę się do wątku.
    Również planuję wykonać pomiar prądu w następujący sposób: układ typu current monitor z wyjściem analogowym (napięcie na wyjściu zależne od zmierzonego prądu) + ADC w AVR.

    Mam możliwość zakupienia układu AD8211. W związku z tym, że to będzie moja pierwsza zabawa z pomiarem prądu a tym bardziej z tym układem, mam więc kilka pytań.

    1. Z tego co widzę na schematach w datasheet układu AD8211 jest tam wszędzie zaznaczone obciążenie indukcyjne. Czy ten układ więc jest odpowiedni tylko dla pomiaru prądu w np. silnikach, a dla innych obciążeń jego stosowanie jest nie zalecane?

    2. Z tego co widzę to dla wymienionego tu układu INA219 w jego dokumentacji jest podana wartość Vshunt - czyli maksymalna różnica napięć wejściowych dla poprawnego pomiaru. Wynosi ona tam np. 320mV, a więc trzeba dobierać wtedy rezystor pomiarowy tak aby to napięcie na nim nie przekraczało tych 320mV. A jak to jest w tym układzie bo nie mogę się dopatrzyć? Domyślam się, że tutaj czegoś takiego nie ma i trzeba tylko uważać aby napięcie wyjściowe nie wyszło poza zakres ADC (ale wolę zapytać).

    Bardzo proszę o wyrozumiałość i jakąś odpowiedź :)

    0
  • #24 26 Gru 2016 21:29
    atom1477
    Poziom 43  

    1. Można go używać dla dowolnych obciążeń.
    2. 320mV to jest właśnie maksymalna wartość napięcia która pozwoli nie wychodzić poza zakres ADC.

    0
  • #25 26 Gru 2016 21:54
    Kamil 1
    Poziom 16  

    Dzięki za odpowiedź.
    Tak się jeszcze zastanawiam jakie rozwiązanie byłoby lepsze - czy zastosowanie układu AD8211 czy może wzmacniacza operacyjnego np. AD820. Ten pierwszy układ ma wzmocnienie 20 krotne, więc trzeba bawić się w dobieranie odpowiedniej wartości rezystora pomiarowego, co może być kłopotliwe. W przypadku wzmacniacza można wzmocnienie dobrać samemu. Myślicie, że układ AD820 byłby lepszy do tego celu?

    0
  • #26 26 Sty 2017 19:48
    Franek k
    Poziom 15  

    Podepnę się. Mam pytanie, który z tych układów będzie lepszy do pomiaru prądu?

    LT6105
    LTC6102
    LT1787

    0
  • #27 27 Sty 2017 22:19
    kisoft
    Poziom 13  

    Największy problem z pomiarem prądu na rezystorze pomiarowym jest wpływ temperatury na pomiar . Przy prądzie 6A moc tracona na rezystorze 0,1 om to 3,6 W , sporo i będzie miało to wpływ na pomiar, dodatkowo jeszcze temperatura z innych źródeł np transformatora , mostka ew. przetwornicy i innych rzeczy które mogą wydzielać ciepło. Stosowanie 24 bitowych przetworników a/c i bardzo drogich wzmacniaczy operacyjnych to chyba przesada do takiej metody pomiaru. Wystarczy Atmega i jej 10 bitowy przetwornik w miarę przyzwoity wzmacniacz pomiarowy oraz pomiar temperatury rezystora i odpowiednia korekta pomiaru.

    0