Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Jak wzmocnic spadek napiecia na R??

rokoko 28 Mar 2006 21:10 6388 34
  • #1
    rokoko
    Level 20  
    Witam serdecznie!

    Moj problem dotyczy wzmocnienia spadku napięcia na rezystorze..... otoz owy rezystor bedzie sluzyl do pomiaru pradu, maxymalny spadek na nim to 1,5V. Chcialbym zbudowac wzmacniacz roznicowy, ktory wzmacnialby to napiecie 3x. Caly problem tkwi w tym, ze nie potrafie wyprowadzic wzoru na wzmocnienie wzmacniacza, jak on wienien byc podpiety do rezystora (z ktorej strony U+ a z ktorej U-)?? Dodam ze rezystor jest na biegunie ujemnym zasilacza.
    Prosze pomozcie..... znalazlem schemt takiego wzmacniacza..... ale nie wiem jak z tym dalej ruszyc.
  • #4
    irek2
    Level 40  
    jak nie masz ujemnego zasilania to musi byc to opamp typu LM358 lub LM324.
    Nie wiem tylko po co chcesz wzmocnic ten sygnal?
  • #5
    rokoko
    Level 20  
    Spadek na rezystorze bedzie mi potrzbny do pomiaru pradu zasilacza za pomoca uC. Wydaje mi sie, ze spadek na poziomie max. 1,5V nie da tak dobrej "dokladnosci" pomiaru dlatego rozwazam zastosowanie wzmacniacza. Posiedzialem troche na Elektronics Workbench no i chyba mi sie udalo z tym wzmacniaczem. A Wy co sadzicie o tym pomysle ze wzmacniaczem??
  • #7
    irek2
    Level 40  
    w praktyce moze sie okazac ze niedokladnosc wzmacnianego sygnalu bedzie podobna do niedokladnosci pomiaru tylko 1,5V zamiast pelnych 5V.
    1,5V czy 5V nie jest wielka roznica co innego jakbys mial na rezystorze tylko 0,1V.

    Dla prostoty ukladu ja bym na poczatek podlaczyc bezposrednio ten sygnal do wejscia pzretwornika. Oczywiscie z jakims prostym filterkiem.
    Z opampem to jest ten problem ze jak masz pojedyncze zasilanie i zastosujesz wzmacniacz mogacy pracowac z zerowym napieciem na wejsciu czyli LM358 lub LM324 to i tak nie unikniesz problemu z tym ze ten wzmacniacz ma minimalne napiecie na wyjsciu zedu 1-2V. Czyli nici z pomiaru niskich napiec. Trzeba kombinowac z ukladem.

    Proponuje jednak sam rezystor.
  • #8
    rokoko
    Level 20  
    a jaki "filterek" zastosowac?? Pierwszy raz robie na ATMega urzadzenie pomiarowe, uC ma mierzyc napiecie na wyjsciu zaisilacza (poprzez rez. dzielnik) oraz wlasnie spadek nap. na rezystorze pomiarowym (pomiar prądu). Co sie moze dziac jezeli mierzone napiecia podepne bezposrednio do przetwornika A/C?? Co do spadku napiecia to w zaleznosci od pradu bedzie rozny.... Prad ma nastawe 0-5A a rezystor pomiarowy 0,3Ohma wiec przy malych pradach spadek moze wynosic nawet 30mV. Jak proponujecie rozwiazac ten problem??
  • #9
    _jta_
    Electronics specialist
    Rozumiem, że ten ATMega pewnie ma przetwornik 8-bitowy, czyli rozdzielczość 20mV, więc pomiar 30mV
    z taką rozdzielczością niewiele daje - no, można poznać czy prąd płynie, czy nie, ale prawie nic więcej.

    LM324/LM358 mają bardzo niskie napięcia na wyjściu - producent gwarantuje, że są poniżej 20mV - jeśli
    obciążenie jest do masy (minusa), a nie do plusa zasilania. To można odjąć jedynkę od wyniku z ADC...

    Pytanie, czy nie byłoby celowe zrobienie kilku zakresów wzmocnienia, i przełączanie np. na CD4066.
  • #10
    rokoko
    Level 20  
    To mnie troche zakskoczyles.... Caly czas myslatem, zeby dac rezystor pomiarowy na minusie z zasilacza. Wzmacniacz chcialem zrobic na LM324 i dobrac wzmocnienie tak kolo 3 razy, tak aby maxymalne napiecie wyjsciowe nie przekraczlo 5V. Natezenie pradu max 5A powodowaloby spadek na rezystorze ok. 1,5V, wzmacniacz zamienialby to na 4,5V. Ujemny zacisk zasilacza (juz jako wyjscie do obdiornika) byłby połączony z masa zasilania uC i LM324. No ale faktycznie prad rzedu 100mA (taka dokladnosc mi wystarczy) powodowalby spadek na rezystorze 30mV wzmocniony 3 krotnie dawaloby 90mV i myslem ze to wystarczy aby ATmega poprawnie przetworzyla wynik. Jesli chodzi o pomiar napiecia to przez dzielnik 1:6 i bezposredni pomiar prze uC. A Ty jak proponujesz?? Ja dopiero raczkuje w elektronice i powiem szczerze ze to moj pierwszy projekt...:)
  • #11
    _jta_
    Electronics specialist
    Zakładam, że opornik 0R3 jednym końcem jest połączony z masą uC i LM, a na drugim uzyskujesz napięcie
    dodatnie względem masy, tak? Nie jest problemem, żeby je wzmocnić 3x wzmacniaczem operacyjnym.
    Można, żeby dobrze przenosił cały zakres napięć, dodać mu kilka mV do napięcia z tego opornika, wtedy
    wyjście na pewno się wyrobi, a ATmega może odjąć 1 od wyniku z ADC. Uwaga na górny poziom napięcia
    - LM daje najwięcej -1.5 do -2V względem napięcia zasilania, jak ma dać 4.5 potrzebuje zasilanie 6.5V.
  • #12
    rokoko
    Level 20  
    No nie do konca. Opornik 0R3 jest podłaczony jednym koncem do minusa zasilacza a drugim polaczony z masa zasilania a ATMegi i wzmacniacza. Odbior napiecia jest miedzy tymi połączonymi masami a dodatnim biegunem z zasilacza. Celem takiego rozwiazania jest to, ze na zasciskach odbiorczych jest pomiar napiecia przez dzielnik. Wydaje mi sie ze rozwiazanie taki eliminuje spadek napiecia na rezystorze podczas pomiaru. Jednym slowem jedno z wejsc na wzmacniacz bedzie bezposrednio połaczone z masa jego zasilania. Teraz zastanawiam sie skad uzyskac napiecie 6,5V-przeciez takich stabilizatorow nie ma. Jaki prad moze pobierac wzmacniacz?? Mozna by dobrac opornik tak, aby napiecie na wzmacniaczu wynosilo rowno 6,5V. Zasilanie calego układu pomiaru jest niezależne od zasilacza, realizowane poprzez trafo 9V i stabilizator 7805.
  • #13
    _jta_
    Electronics specialist
    Możesz zasilać wzmacniacz operacyjny nieco większym napięciem, np. 8V - takie stabilizatory już są.
    Pytanie: czy jak wzmacniacz operacyjny da na wyjściu 6V, czy nawet 6.5V, to nie uszkodzi to uC?
    Można oczywiście zrobić jakiś układ np. z zenerką, który ograniczy napięcie powiedzmy do 4.7V.

    Czy ja dobrze zgaduję, że na jednym końcu tego opornika jest napięcie UJEMNE względem masy uC?
    Jeśli tak, to trzeba albo zasilać wzmacniacz operacyjny z tego ujemnego napięcia (to znaczy zasilanie -
    w.o. włączasz do tego ujemnego, zasilanie + do napięcia minimum o 2V wyższego, niż ma uC), albo
    zastosować jakieś dzielniki do przesunięcia napięć - wtedy nie musi być w.o. LM358. W tym pierwszym
    przypadku będziesz potrzebował, żeby w.o. dawał wzmocnienie -3 (to znaczy odwracał sygnał).

    Ops... przesadziłem, pomyślałem jak ma wyglądać taki wzmacniacz odwracający, i już widzę, że może
    mieć wspólną masę z uC - wejście '+' łączysz do masy (może do dzielnika, na którym będzie około 5mV
    powyżej napięcia masy - żeby na wyjściu nie potrzebować zera, a 20mV, które odejmiesz w uC),
    a wejście '-' między opornik 10k, który łączysz z drugim końcem opornika mierzącego prąd, a opornik
    30k, który łączysz z wyjściem w.o. I w stanie równowagi na wejściach w.o. napięcie jest około 0, nawet
    kiedy na oporniku jest -1.5V - żeby te dwa oporniki dały na wejściu '-' 0, na wyjściu musi wtedy być 4.5V.

    Jeszcze te 6.5V... można zastosować 7806, i między jego nóżkę masy a prawdziwą masę dać diodę
    w kierunku przewodzenia - to podniesie napięcie o spadek napięcia na diodzie, około 0.6V.

    Aha: wzmacniacz operacyjny zwykle pobiera niewiele prądu, LM358 około 1mA, i nie musi
    mieć dobrze stabilizowanego napięcia zasilania - ma tłumienie zakłóceń z zasilania minimum
    65dB (1700 razy), a typowo 100dB (100000 razy) - więc wahania 1V nie zakłócą pomiaru...
    Uwagi: do prądu zasilania dodaje się prąd obciążenia; i warto stabilizować mu napięcie
    zasilania 6.5V choćby zenerką (wystarczy), żeby nie mógł dać na wyjściu ponad 5V.
  • #14
    rokoko
    Level 20  
    Cały czas myślałem zeby zrobic caly układ wg zamieszczonego schematu lecz widze, ze im dalej w las tym ciamniej.... W Was cala moja nadzieja. Jezeli ylko czas pozwoli prosilbym o schemat, ktory zapewni poprawna pracae calego mojego układu. Z gory dziekuje. Na rysunku pominalem rezystory wzmacniacza operacyjnego.
  • #15
    _jta_
    Electronics specialist
    No to z grubsza tak powinno być, tylko że wzmacniacz operacyjny - jeśli to będzie LM358 lub podobny
    - będzie potrzebował nieco wyższego napięcia zasilania, niż ATMEGA (bo ATMEGA chyba 5V).
    Można zastosować wzmacniacz rail-to-rail (np. LMC7111 - kosztuje około 2.50), i wtedy zasilanie
    wspólne, albo - jeśli dla ATMEGA dajesz 5V stabilizowane na 7805 - zrobić dodatkowy stabilizator
    na zenerce i oporniku, który da 6.5V 1-2mA dla wzmacniacza operacyjnego.
    W sumie do tego, co narysowałeś, doszłyby jeszcze 3 oporniki i zenerka.
  • #17
    _jta_
    Electronics specialist
    Między źródłem prądu, a resztą układu potrzebny jest jakiś opornik ograniczający prąd do 5-8mA.

    Oporniki 1k i 3k w dzielniku - użyłbym nieco większych, po co ma przez nie tyle prądu płynąć?
    Przy 4.5V na wyjściu przez 3k popłynie 1.5mA, i wzmacniacz będzie potrzebował 2.5mA z zasilania.

    A oporniki na wejściu '+' wzmacniacza operacyjnego - do czego chcesz to podłączyć?
    Pasowałoby po prostu do masy. A jak chcesz mieć możliwość przesuwania zera, to daj ten
    1k do masy, tak jak narysowałeś, ale drugi daj 510k i podłącz do suwaka potencjometru np.
    220k, który włączysz między masę a +5V - to ci da regulację napięcia na wyjściu około 40mV,
    czyli 2 działek skali dla 8-bitowego ADC 5V - wtedy będziesz mógł poprawić okolicę zera tak,
    by np. od 0 do 22mA mieć wynik 0, od 22 do 44mA 1, i tak dalej, a nie np. 0 od 0 do 34mA...
  • #18
    you-zek
    Level 15  
    Skoro jest uC to nietrudno zaprząc jedną z nóg do pracy jako przetwornica napięcia. Na kondensatorach. Wtedy ujemne napięcie zas. nie będzie stanowiło problemu :D
  • #21
    rokoko
    Level 20  
    Napięcie przed stabliziatorem bedzie z trafo 230/9V z mostkiem prostowniczym i kondensatorem jakies 200uF wiec jezeli sie nie mysle to bedzie ono wynosilo 9*1,41=12,7V. A jaki ten rezystor?? 500Ohm??
  • #23
    fantasta
    Level 29  
    Ja moze z troche innym pomyslem. Z atmegio przez PWM bede sterowal silniczkiem. Nawijal tasme. Podczas normalnej pracy silnik pobiera 0.10A. Chce zrobic aby po przekroczeniu 0.15-0.20A wylaczyl mi silnik. Jak podlaczyc rezystor do spadku napiecia. Jak wepne go w (+) silnik to mam spadek ale roznice potecjałów na dwoch przewodach. Jak dam na minusie i do masy to tez cyrki bo silnik jest na 24V a atmega poprzez 7805.

    Da sie to zrobic bez WO, jaki najlepiej dobrac rezystor i jak to spiac?
  • #24
    s_ice
    Level 14  
    Witam.
    Nie zakładałem nowego tematu gdyż, moje pytanie dotyczy również wzmacniania spadku napięcia na boczniku pomiarowym prądu w samochodzie. Mam tylko taki "mały" problem. A więc:
    Bocznik pomiarowy zamontowany będzie na dodatniej linii zasilającej, między plusem akumulatora ,a plusem alternatora. Bocznik będzie na 60A 100mV. Jak silnik będzie odpalony to prąd będzie płynął od alternatora do akumulatora co spowoduje odpowiedni spadek na boczniku powiedzmy +30mV. To napięcie podaje na wzmacniacz operacyjny (różnicowy) i odpowiednio wzmacniam, a z kolei napięcie wzmocnione podaje na ATmega8. Natomiast po zgaszeniu silnika gdy alternator nie pracuje, odbiorniki w samochodzie pobierają prąd z akumulatora również przez ten bocznik, tylko że to napięcie będzie teraz miało odwrotną biegunowość i tu mam problem. Czy jest jakiś sposób aby dopasować te zmieniające się bieguny aby podać to na jeden WO. Myślałem o tym by zrobić mostek prostowniczy na 1N4148 ale to chyba nie jest dobry pomysł ze względu na spadki napięć na diodach. Napięcie wejściowe jest z zakresu od 0 do 100mV.
    Może zna ktoś rozwiązanie takiego dopasowania sygnału mierzonego?
    Na forum nie znalazłem rozwiązania takiego problemu, są przykłady pomiarów ale nigdzie nie ma uwzględnienia odwracania biegunów.

    Z góry dziękuje za zainteresowanie. Pozdrawiam :)
  • #25
    _jta_
    Electronics specialist
    Jaka jest potrzebna zależność napięcia "wzmocnionego" Vw od napięcia na boczniku Vb?
    Najprościej pewnie Vb przetwarzać liniowo na Vw, np. Vw=2.5V+g*Vb - i niech ATmega
    (zakładam, że mierzy 0-5V) to przetworzy na informację o natężeniu i kierunku prądu.
    Są sposoby na prostowanie bez zniekształceń (zobacz "prostownik idealny"), ale wtedy
    traci się informację o kierunku prądu (chyba, że ją wygenerujesz dodatkowo). Zobacz:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic518681.html https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic916962.html
  • #26
    s_ice
    Level 14  
    Zależność wzmocnienia jaką potrzebuję to: na wejściu różnica napięć równa 100mV ma dać na wyjściu 2.5V, natomiast różnica napięć 0mV ma dać 0V na wyjściu.
    Nie bardzo rozumiem jak przetworzyć to liniowo, napięcia na obydwu wejściach zmieniają swoje poziomy w zakresie od 11V do 14V, mierząc różnicę na boczniku na wejścia podaje np. 11.5V, a na drugie 11.6V dla obciążenia 60A. O prostowniku dwu połówkowym czytałem coś ostatnio w EDW i właśnie też mnie to zaciekawiło , zaraz biorę się za testowanie, może to zadziała, chociaż w gazecie podawali ,iż muszą to być wzmacniacze R2R lecz schemat tego prostownika był bez diod więc może drogie wzmacniacze nie będą konieczne.
  • #27
    _jta_
    Electronics specialist
    A różnica -100mV (w przeciwną stronę)? ma dać -2.5V, czy +2.5V?

    Jeśli ma być tak, że niezależnie od znaku napięcia na boczniku chcesz uzyskać 25 razy większe,
    ale zawsze dodatnie (ze zmianą znaku, kiedy na boczniku jest "ujemne"), to "prostownik idealny".

    Liniowo to by było np. 0 na boczniku -> 2.5V, 100mV na boczniku -> 5V, -100mV na boczniku -> 0V.

    Do wstępnego wzmocnienia może warto użyć w.o. o małym napięciu niezrównoważenia, tani ma 5mV,
    to da błąd 3A; za kilka zł kupisz ICL7650 o napięciu niezrównoważenia typowo poniżej 1µV (przy 25°C),
    maksymalnym 5µV (przy 25°C), 50µV (w całym zakresie temperatur) - więc kilkaset razy dokładniejszy.
  • #28
    s_ice
    Level 14  
    Różnica -100mV na wyjściu ma dać 2.5V ,tak samo +100mV ma dać +2.5V. Kupiłem ten układzik ICL7650 SCPA -1Z (DIP8) no u mnie zapłaciłem za niego 17zł (za drogo trochę). Aby obsłużyć tą odwrotną polaryzację układ musi być zasilany napięciem ujemnym, więc użyję przetwornicy kondensatorowej (po obciążeniu daje -2.5V), aby zrobić wstępne wzmocnienie na ICL to muszę obniżyć napięcie co najmniej do -5V (poszukam wydajniejszej przetwornicy albo zasilę ją bezpośrednio z akumulatora to da niższe napięcie). Narysowałem układ aby zasymulować jego działanie (w załączniku). Wzmacniam w ostatniej fazie, ale wtedy stosowanie ICL'a prawdopodobnie mija się z celem. Więc pasuje ICL'ka dać jako pierwszy wzmacniający i drugi prostujący? A dalej mogę chyb dać już LM358N. _jta_ czy mógłbym prosić abyś rzucił na to okiem?

    Jak wzmocnic spadek napiecia na R??
  • #29
    _jta_
    Electronics specialist
    W Semiconductors Bank 19.55 zł + VAT za 5 sztuk (4.75 zł + VAT, jak kupujesz 1 - od 5 jest taniej).
    Ujemne napięcie nie jest potrzebne - on ma wejściowe od -zasilania - ale dodatnie powinno być o parę
    V wyższe od tego, jakie może być na wejściu (można to załatwić dzielnikiem). Pewnie wystarczy dać
    ICL-a jako wzmacniacz wstępny, ale z jakimś większym wzmocnieniem - np. 50 razy, żeby z +-100mV
    zrobił +-5V (od "środka zasilania", żeby wyjściowe zmieściły się w tym, co ICL może dać na wyjściu).
    Dalej już mniej precyzyjny (choć może coś dokładniejszego od tych najtańszych, albo będzie błąd
    +-60mA; może OP07? są dość tanie, rzędu 1zł/szt., i powinny mieć błąd ze 100 razy mniejszy od LM358).
    I żadnego wzmacniacza na wyjściu: drugi wzmacniacz operacyjny w detektorze ma wystarczyć.

    UWAGA: na twoim schemacie brak opornika 10k między U2 pin 3 a masą.
  • #30
    s_ice
    Level 14  
    Chyba zaczynam się w tym gubić. Nie robiłem nigdy układów z użyciem wzmacniaczy operacyjnych dlatego mam z tym problem. Zakończyłem pomiary bocznika i dla 60A ma dać spadek 90mV (R=1.5m Ohm).
    Napięcie z bocznika podaje na wejścia pierwszego wzmacniacza (ICL7650) ma on wstępnie wzmocnić napięcie i „wyprostować” je. Następnie przekazać do OP07 ,który powinien podać na wyjściu interesujący mnie zakres. Jeśli na wejścia dam dodatkowy dzielnik (aby napięcia oddalić od dodatniej linii zasilającej) lub zaczynam wzmacniać te napięcia to jakoś wszystko się rozwala, na wyjściu nie udało mi się uzyskać zakresu 0V-5V (jak mam to skalibrować), wiem że to przez moją niewiedzę, na pewno źle dobieram rezystancję. Zakładam ,iż jest realne zrobienie tego pomiaru na dwóch wzmacniaczach operacyjnych. Próbuje zrobić to na zasilaniu pojedynczym, gdyż dobrze by było nie dokładać przetwornic. Na schemacie napięcie 2.5V będzie podane z dzielnika lub układu LM385Z-2.5

    _jta_ jeśli masz jeszcze cierpliwość to proszę o dalszą pomoc.

    Jak wzmocnic spadek napiecia na R??

    Układ do wzmacniania liniowego przedstawiłem poniżej. Tylko dla zakresu +-60A i 10bitowym przetworniku daje to rozdzielczość około 0.12A. W układzie z prostownikiem ta rozdzielczość zwiększyła by się do 0.06A co byłoby bardziej zadowalające.

    Jak wzmocnic spadek napiecia na R??