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

Jaki wzmacniacz operacyjny do pomiaru prądu (pomiary 0 - 450mV)

mariomario 31 Gru 2016 19:05 1215 14
  • #1 31 Gru 2016 19:05
    mariomario
    Poziom 18  

    Witam,

    chcę zbudować jak najdokładniejszy amperomierz w oparciu o rezystor o rezystancji 0,05Ω /4W dokładności 1% oraz mikrokontroler (pomiar za pomocą ADC). Zakres napięcia wejściowego 0-20V oraz 0-10A.

    Pytanie następujące - czy wzorując się na poniższym schemacie, lepiej będzie użyć wzmacniacza operacyjnego rail-to-rail in/out np. MCP6002 czy może jednak wystarczy do tego celu zwykły LM358 lub LM324 ? Pytam gdyż wyczytałem, że te "zwykłe" LM358/LM324 mierzą poprawnie jedynie napięcia na wejściu powyżej 0,3V a mi zależy na dokładnym pomiarze już od 0V.
    Ewentualnie jakie wzmacniacze operacyjne byście polecili do takiego schematu ?

    Jaki wzmacniacz operacyjny do pomiaru prądu (pomiary 0 - 450mV)

    0 14
  • #3 01 Sty 2017 10:18
    mariomario
    Poziom 18  

    Czytałem, ale nie ma tam odpowiedzi na moje pytanie - czy lepszy będzie rail-to-rail MCP6002 czy wystarczy zwykły LM358 ?

    0
  • Pomocny post
    #4 01 Sty 2017 10:26
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21733j.pdf
    http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/LM358-D.PDF
    Odpowiedź na pytanie - bez różnicy, obydwa równie dobrze sobie radzą z Uwe=0.
    Ale różnie sobie one radzą z Uwy=0 (i Uwy zbliżonymi do zera) - i właściwie to radzą sobie źle, oraz obydwa mają spory offset co może dać błąd nawet >100mA.

    0
  • Pomocny post
    #5 01 Sty 2017 10:33
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Oba mają maksymalny offset ok 5mV warto poszukać czegoś z mniejszym offsetem.

    mariomario napisał:
    Pytam gdyż wyczytałem, że te "zwykłe" LM358/LM324 mierzą poprawnie jedynie napięcia na wejściu powyżej 0,3V a mi zależy na dokładnym pomiarze już od 0V.
    To źle wyczytałeś, w dokumentacji nic takiego nie ma.

    0
  • #6 01 Sty 2017 10:40
    mariomario
    Poziom 18  

    trymer01 napisał:
    http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21733j.pdf
    http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/LM358-D.PDF
    Odpowiedź na pytanie - bez różnicy, obydwa równie dobrze sobie radzą z Uwe=0.
    Ale różnie sobie one radzą z Uwy=0 (i Uwy zbliżonymi do zera) - i właściwie to radzą sobie źle, oraz obydwa mają spory offset co może dać błąd nawet >100mA.


    Chodzi o ten wykres z DS MCP6002 ?
    Jaki wzmacniacz operacyjny do pomiaru prądu (pomiary 0 - 450mV)

    Co do tego offsetu - to ten offset (ok 5mV) można by chyba jakoś w mikrokontrolerze kompensować ? bo rozumiem, że gdy wzmacniacz operacyjny wzmacnia x10 sygnał wejściowy X to na wyjściu mamy napięcie większe czyli X+ (5mV * wzmocnienie 10x)


    jarek_lnx napisał:
    Oba mają maksymalny offset ok 5mV warto poszukać czegoś z mniejszym offsetem.

    mariomario napisał:
    Pytam gdyż wyczytałem, że te "zwykłe" LM358/LM324 mierzą poprawnie jedynie napięcia na wejściu powyżej 0,3V a mi zależy na dokładnym pomiarze już od 0V.
    To źle wyczytałeś, w dokumentacji nic takiego nie ma.


    Tę informację znalazłem na jakimś zagranicznym forum, dlatego zainteresowałem się tematem.
    Nie wiem czy coś źle interpretuję, ale w DS LM358 jest coś takiego:
    Jaki wzmacniacz operacyjny do pomiaru prądu (pomiary 0 - 450mV)


    "Oba mają maksymalny offset ok 5mV warto poszukać czegoś z mniejszym offsetem."
    W takim razie jakie wzmacniacze proponujesz ? Zależy mi na możliwie jak największej dokładności takiego wzmacniacza.

    0
  • Pomocny post
    #7 01 Sty 2017 11:17
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    mariomario napisał:
    Chodzi o ten wykres z DS MCP6002 ?

    Nie, o http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21733j.pdf - tabela str. 3 "maximum output voltage swing" - minimum =Vss+25mV - czyli Uwy nie schodzi poniżej 25mV.
    Dla Lm358 - 20mV ale patrz https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/General/LM358.pdf str. 7 wykres "Output characteristcs current sinking"
    mariomario napisał:
    Co do tego offsetu - to ten offset (ok 5mV) można by chyba jakoś w mikrokontrolerze kompensować ?

    Nie to się kompensuje w WO (czytaj "zerowania wzm. operacyjnych").
    mariomario napisał:
    Nie wiem czy coś źle interpretuję, ale w DS LM358 jest coś takiego:

    Źle, to wykres Uwe w zależności od Uzas. Dla zasilania pojedynczego - widać, że Uwe może sięgać masy, ale musi być niższe od +zas. o ok. 1V.
    Znajdziesz WO o niskim offsecie, ale nie istnieje WO, który zasilany pojedynczo da Uwy=0.
    Najłatwiej - np. OP07 (łatwodostepny, tani, niski offset) ale wymaga zasilania symetrycznego, albo co najmniej ujemnego -4V.

    0
  • Pomocny post
    #8 01 Sty 2017 11:19
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    mariomario napisał:
    W takim razie jakie wzmacniacze proponujesz ? Zależy mi na możliwie jak największej dokładności takiego wzmacniacza.
    To weź jakiś z automatycznym zerowaniem przykładowo microchip ma MCP6V01, oczywiscie mozesz wziąć inny typ albo od innego producenta chyba każdy producent ma takie wzmacniacze z offsetem liczonym w uV i wzmocnieniem >120dB z takim wzmacniaczem dokładność zależy (prawie) wyłącznie od rezystorów.

    mariomario napisał:
    Co do tego offsetu - to ten offset (ok 5mV) można by chyba jakoś w mikrokontrolerze kompensować ? bo rozumiem, że gdy wzmacniacz operacyjny wzmacnia x10 sygnał wejściowy X to na wyjściu mamy napięcie większe czyli X+ (5mV * wzmocnienie 10x)
    A jak wyjdzie mniejszy od zera to na uC nie skompensujesz.
    mariomario napisał:
    Nie wiem czy coś źle interpretuję, ale w DS LM358 jest coś takiego:
    I z tego wynika że wejścia mogą zejść poniżej ujemnego zasilania.

    0
  • #10 01 Sty 2017 11:49
    mariomario
    Poziom 18  

    trymer01 napisał:
    W TME jest TC913 http://www.tme.eu/pl/Document/34ca9efd4f2e81e37bdde791b2b50da0/tc913a_b.pdf - ale kosztuje 15zł, a OP07 + ICL7660 razem kosztują połowę tego.
    I powtarzam - na żadnym WO zasilanym pojedynczo nie uzyskasz Uwy=0.


    Chyba zdecyduję się na OP07 + ICL7660 a zakupię je od chińczyków 10szt OP + 10szt ICL to koszt ~2$ z darmową dostawą :)

    Następnie podłączę to jak na schemacie poniżej (tylko wcześniej rezystory wyliczę w http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html )
    Jaki wzmacniacz operacyjny do pomiaru prądu (pomiary 0 - 450mV)

    0
  • #11 01 Sty 2017 12:20
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    trymer01 napisał:
    I powtarzam - na żadnym WO zasilanym pojedynczo nie uzyskasz Uwy=0.
    A co powiesz na taki układ:
    Jaki wzmacniacz operacyjny do pomiaru prądu (pomiary 0 - 450mV)
    Oczywiście wyjście nie osiągnie więcej jak +4,3V ale zero jak najbardziej.
    A co do ceny MCP6V71 możn kupić w TME za 5,5zł i ma do 8uV offsetu OP07 do 150uV

    0
  • #12 01 Sty 2017 12:50
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    jarek_lnx napisał:
    A co powiesz na taki układ:

    Sposobami się da zrobić, jasne.
    Np. można zrobić t.zw. "sztuczną masę" - oczywiście nie taką jak we wzm. m.cz (dla sygnałów zmiennych) - dioda w końcówce GND stabilizatora 5V katodą do minusa, z anody ewent. opornik podciągający do +Uwe albo do masy - to zależy od bilansu prądów - WO zasilany z minusa a masa sygnału na anodzie diody.
    Tyle, że to sposoby, wymagają WO typu R2R i dokładnego - a obie te cechy powodują że taki WO jest drogi i trudniej dostępny. A taki OP07 +ICL7660 ....
    jarek_lnx napisał:
    A co do ceny MCP6V71 możn kupić w TME za 5,5zł i ma do 8uV offsetu OP07 do 150uV

    No i tu zależy jakiej dokładności chcemy, bo OP07 kosztuje coś ok. 1 zł. A w Chinach grosze (dosłownie).

    0
  • #13 04 Lut 2017 11:48
    marcosx
    Poziom 10  

    Bardzo dobrze sprawuje się OPA735 schemat z noty katalogowej
    na stronie 12. Sprawdzone działa.

    0
  • #14 04 Lut 2017 12:37
    Rzuuf
    Poziom 43  

    Mam "konkurencyjną" propozycję: są dostepne handlowo gotowe moduły woltomierza LED 3 cyfry, w cenie poniżej 10,- złotych, może nie warto budować czegoś o podobnej funkcjonalności, a dostępnego za tani grosz?
    Te moduły są oparte o specjalizowany mikrokontroler z przetwornikiem A/D.
    Czułość przetwornika jest ok. 70mV dla odczytu 1,00. Maksymalny wyświetlany zakres jest 30,0, przesuwanie przecinka jest automatyczne (w programie).
    Jeżeli dasz tylko kawałek drutu oporowego między wejście analogowe procesora, a masę układu, to masz gotowy amperomierz, o dokładności lepszej, niż 1% i +/-1 cyfra (trzeba "dostroić" tylko opornik drutowy, lub równolegle do niego dać niskoomowy wieloobrotowy potencjometr, z którego będziesz pobierał sygnał).

    A katalog (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2904-n.pdf) oczywiście podaje zakres napięcia wejściowego dla "rodziny" LM2904, LM358A od -0,3V. Przy okazji: może by tak na wejściu dać prostownik idealny, a na drugiej połówce WO sygnalizację napięcia ujemnego ...

    0
  • #15 04 Lut 2017 13:20
    krzysiek_krm
    Poziom 33  

    Witam,

    mariomario napisał:
    Witam,

    chcę zbudować jak najdokładniejszy amperomierz w oparciu o rezystor o rezystancji 0,05Ω /4W dokładności 1% oraz mikrokontroler (pomiar za pomocą ADC). Zakres napięcia wejściowego 0-20V oraz 0-10A.

    Pytanie następujące - czy wzorując się na poniższym schemacie, lepiej będzie użyć wzmacniacza operacyjnego rail-to-rail in/out np. MCP6002 czy może jednak wystarczy do tego celu zwykły LM358 lub LM324 ? Pytam gdyż wyczytałem, że te "zwykłe" LM358/LM324 mierzą poprawnie jedynie napięcia na wejściu powyżej 0,3V a mi zależy na dokładnym pomiarze już od 0V.
    Ewentualnie jakie wzmacniacze operacyjne byście polecili do takiego schematu ?

    Jaki wzmacniacz operacyjny do pomiaru prądu (pomiary 0 - 450mV)

    jeżeli pomiar ma być bardzo dokładny, proponuję zastosować gotowy układ do pomiaru prądu z wykorzystaniem szeregowego rezystora, ewentualnie gotowy układ wzmacniacza różnicowego. Takie układy mają kalibrowane fabrycznie rezystory sprzężenia (dokładnie ich stosunek), dzięki temu uzyskują bardzo dobre parametry. Wzmacniacz różnicowy robiony "na piechotę" jest dosyć wrażliwy na rozrzut rezystancji w sprzężeniu. Offset offsetem, ale rozrzut tych rezystorów może zabić wzmocnienie różnicowe i tłumienie sygnału wspólnego. Żeby uzyskać parametry oferowane przez gotowe układy scalone, trzeba używać rezystorów o tolerancji praktycznie niemożliwej do osiągnięcia w normalnym handlu.
    Chyba, że układ będzie natywnie kalibrowany, wówczas wystarczy użyć układów o dostatecznie dobrej stałości parametrów w funkcji temperatury i czasu.

    Pozdrawiam

    0