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

Pomiar małych napięć ADC w ATmega16

12 Mar 2007 11:15 4900 15
  • Poziom 9  
    Czesc!
    Mam mały problem z pomiarem małych napięć od 2 do 80mV. W sumie chce mierzyć prąd zamieniany na spadek napięcia na 1 Ohm rezystorze. Przejzałem juz wszystko co sie dało na elektrodzie i najlepsze rozwiązanie jakie znalazłem to za zastosowanie op ampa do zamiany prądu na napięcie. Wzmacniacz jaki używam to LM358 zasilany z pojedynczego zasilania 5V, stosuje klasyczny układ konwertera prąd napięcie a w sprzężeniu używam rezystor 75Ohm. Wynika z tego ze na wyjsciu wzmacniacza powinienem uzyskać sygnał napięcie 75 razy większe od prądu, który mierze. Niestety tak nie jest a napięcie na wyjściu jest nawet miejsze od prądu.
    Proszę o pomoc! A może ktoś zna inny sposób na rozwiązanie takiego pomiaru.
    Dziekuje za wszelką pomoc!
  • Fotowoltaika
  • Poziom 33  
    Najlepiej zrobić to na jednym układzie.
    Poszukaj przetworników AC z PGA oraz wejściem bipolarnym. Napięcie ref mają przeważnie 2,5V a PGA do 128. Ja używam np: AD7730,AD7714,AD7794, ADS1232 ale są to 24bitowe maszyny do precyzyjnych pomiarów więc są troszkę droższe od tych o mniejszej rozdzielczości.
  • Fotowoltaika
  • Poziom 16  
    raki24 napisał:
    Czesc!
    Wynika z tego ze na wyjsciu wzmacniacza powinienem uzyskać sygnał napięcie 75 razy większe od prądu, który mierze. Niestety tak nie jest a napięcie na wyjściu jest nawet mniejsze od prądu.
    Proszę o pomoc! A może ktoś zna inny sposób na rozwiązanie takiego pomiaru.
    Dziekuje za wszelką pomoc!


    Może jakiś schemat poglądowy byś wrzucił...
    Mierzysz w którym miejscu układu? Ten rezystor pomiarowy jak jest zapięty?
    Do masy z jednej strony?
  • Poziom 9  
    Zmieniłem troche schemat. Nie mierze teraz spadku na 1 Ohm rezystorze ale stosuje op ampa w układzie konwertera pradu na napiecie. Wszystko prawie działa dobrze, napięcie na wyjsciu jest proporcjonalne do pradu I z ogniwa słonecznego ale tylko do jakiejs wartości. rezystor w sprzezeniu jest tak dobrany, że dla maksymalnego prądu ogniwa 80mA na wyjsciu powinno być napięcie ok. 4,8V a max jaki uzyskuje na wyjściu wzmacniacza to 1,5V. Nie znam sie zbytnio na op ampach ale byłem przekonany, że napięcie na wyjściu zmienia sie wg. wzoru Uwy=-I*R, I to prąd ogniwa słonecznego, R=75 Ohm.
    Wzmacniacz jakiego używam to OPA27 zasilany napięciem synetrycznym +/-5V.
    Moje pytanie: Czemu napięcie na wyjściu op ampa nie zmienia się liniowo?
    Pomiar małych napięć ADC w ATmega16[/img]
  • Poziom 31  
    Witam

    To co kolega narysował z całą pewnością prądu nie zmierzy. Co najwyżej da się tym zmierzyć napięcie ogniwa. Prąd mierzy się za pomocą bocznika np. w postaci rezystora. Dla ułatwienia można go wpiąć między masę a minus tego ogniwa. Pomiar odbywać się będzie między zerem a napięciem odłożonym na tym oporniku. Najprościej oczywiście wziąć opornik, na którym napięcie będzie proporcjonalne do płynącego prądu. Powiedzmy, że będzie to 1Ω. Czyli napięcie jakie się odłoży przy prądzie 80mA wyniesie 80mV. Napięcie to następnie należy wzmocnić do powiedzmy 2.5V czyli wzmocnienie wyniesie ponad 30 razy. Jako wzmacniacza proponuję użyć wzmacniacza operacyjnego skonfigurowanego jako wzmacniacz nieodwracający. Jego ważną zaletą będzie to, że jego rezystancja wejściowa będzie duża a więc nie obciąży mierzonego napięcia. Przy okazji nie odwróci też fazy mierzonego sygnału.

    --
    pozdrawiam
  • Poziom 32  
    raki24 napisał:
    Moje pytanie: Czemu napięcie na wyjściu op ampa nie zmienia się liniowo?
    Pomiar małych napięć ADC w ATmega16[/img]
    Zmienia sie liniowo pod warunkiem ze nie przekroczysz produ wyjsciowego tego wzmacniacza. Te 75 om to jest za malo i wchodzich w obszar ograniczenia pradowego wyjscia tego wzmacniacza.
  • Poziom 19  
    cyberdar napisał:

    To co kolega narysował z całą pewnością prądu nie zmierzy.


    A to ciekawe. W dokumencie dotyczącym fotodiod dostępnym na stronie firmy Vishay jest taki schemacik, więc chyba muszą się ogromnie mylić ;)
    A czy układzik ze schematu to nie przypadkiem konwerter prąd-napięcie?
  • Poziom 27  
    cyberdar napisał:
    Witam

    To co kolega narysował z całą pewnością prądu nie zmierzy. Co najwyżej da się tym zmierzyć napięcie ogniwa.[...]

    --
    pozdrawiam


    Zmierzy prad tylko jak napisał GienekS do wartosci wydajnosci pradowej tego wzmacniacza operacyjnego.
    Układ przypomina konfigurację wzmacniacza odwracającego z tym, że nie ma rezystora przed wejsciem "-" WO , co wiele zmienia :)
    Na nózce "-" teoretycznie powinien wystepować potencjał "0". Dzieki temu mozliwy jest przepływ prądu przez ogniwo. WO dązy do utrzymania poziomu "0" na nózce "-" poprzez zmiane napiecia na wyjsciu. A to wyjsciowe napiecie odpowiada pradowi zgodnie ze wzorkiem U=I*R.

    A moze po prostu mierzyc spadek napiecia na rezystorku, moze tak bedzie latwiej ??
  • Poziom 9  
    Przedewszystkim dzięki za zainteresowanie tematem:)

    Schemat jaki narysowałem to rzeczywiście konwerter prądu na napięcie więc układ powinien zamieniać prąd podawany na wejście ujemne WO na napięcie. Rzeczywiście tak się dzieje ale po przekroczeniu ok 30mA zamiana przestaje być liniowa.
    Jeden z kolegów słusznie zauważył, że ma to związek z parametrami wzmacniacza. Znalazłem taką informacje w pdf'ie OPA27, który stosuję:
    W tabeli maksymalnych zakresów:
    diferential input current 25mA
    Czy mam przez to rozumieć, że nie moge podawać na weejście WO prądu większego od 25mA?
    Może ktoś mógłby polecić mi wzmacniacz, w którym można stosować prądy wejsciowe do 80mA.

    Dzięki za pomoc!
  • Poziom 31  
    Witam

    Do mojego poprzedniego posta wkradło się kilka nieścisłości ale kolega adamusx je sprostował.
    Wzmacniacz nie służy do bezpośredniego pomiaru prądu tylko wzmacnia napięcie na rezystorze bocznikującym więc wielkość mierzonych prądów nie ma znaczenia. Przy większych prądach wystarczy jedynie zmienić rezystor na mniejszy i ewentyalnie skorygować wzmocnienie. Schemat kolegi adamusx spełni swoją rolę jak należy.

    --
    pozdrawiam
  • Poziom 19  
    A co tak naprawdę chcesz zmierzyć?
    Chyba nie prąd zwarcia ogniwa fotowoltaicznego? Bo jeśli jednak prąd zwarcia ogniwa to nie tędy droga - układ z konwerterem prąd-napięcie na wzmacniaczu operacyjnym się do tego nie nadaje (zbyt duże muszą być wartości rezystancji w pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza).
  • Poziom 9  
    Tak chce mierzyć prąd zwarcia ogniwa słonecznego obciążanego stopniowo od rozwarcia az do uzyskania zwarcia.
    Kolega adamusx zaproponował dobry układ, poprawnie wzmacnia napięcie jakie odkłada się na 1 Ohm rezystoże a co najważniejsze odbywa się to liniowo.
    Ale jeśli ktoś ma inny pomysł prosze pisac.
    Dzięki wielkie!
  • Poziom 19  
    raki24 napisał:
    Tak chce mierzyć prąd zwarcia ogniwa słonecznego obciążanego stopniowo od rozwarcia az do uzyskania zwarcia.


    "Prąd zwarcia od rozwarcia aż do zwarcia" - nie rozumiem tego, prąd zwarcia ma jedną wartość dla danego poziomu nasłonecznienia/oświetlenia.

    A może chcesz zmierzyć charakterystykę prądowo-napięciową?
    Żaden z podanych układów się do tego nie nadaje.

    Poza tym przy rezystancji obciążenia o wartości 1Ohma nie mierzysz prądu zwarcia.
  • Poziom 9  
    Układ ma mierzyć charakerystyke prądowo napięciową. Co do wartości prądu w przypadku zwarcia amperomierzem bez rezystoa 1Ohm oraz z rezystoremm 1Ohm wskazania nieznacznie (rząd kilku nA) się różnią.
    A jaki, zdaniem kolegi, układ bedzie się do tego nadawa?
    Pozdr
  • Poziom 19  
    Żeby wyznaczyć charakterystykę powinieneś zastosować regulowane obciążenie. Dobrze się nadaje do tego celu tranzystor MOS, którego kanał jest rezystancją obciążenia dla ogniwa, a na bramkę podawane jest napięcie z przetwornika cyfrowo-analogowego.
    Zmiana wartości napięcia na bramce tranzystora powodowałaby zmianę rezystancji jego kanału, a więc także prądu pobieranego z ogniwa. W ten sposób ustalałbyś punkt pracy ogniwa. Trzeba by też mierzyć i prąd w obwodzie i napięcie na ogniwie. Najlepiej ogniwo podłączyć za pomocą 4 przewodów (2 jako prądowe i 2 jako napięciowe) - to eliminuje wpływ rezystancji połączeń na wyniki. Do pomiaru prądu proponuję wykorzystać rezystor o jak najmniejszej rezystancji - najlepiej rzędu kilku, kilkunastu miliOhmów. Najlepiej też jakby był czterokońcówkowy, ale to już sam musisz ocenić na jakiej dokładności Ci zależy. Ten rezystor do pomiaru prądu powinieneś połączyć szeregowo z kanałem tranzystora i ogniwem.

    Podsumowując, jeśli nie chcesz musieć samemu ręcznie ustalać punktu pracy ogniwa (kręcąc gałką potencjometru), tylko chciałbyś, żeby pomiar całej charakterystyki odbył się automatycznie to potrzebujesz:
    - regulowane obciążenie - tranzystor MOS,
    - rezystor do pomiaru prądu,
    - przetwornik cyfrowo-analogowy do sterowania rezystancją kanału tranzystora,
    - przetwornik analogowo-cyfrowy dwukanałowy do pomiaru prądu i napięcia,
    - wzmacniacze do wzmocnienia napięcia ogniwa i napięcia odkładającego się na rezystorze do pomiaru prądu,
    - jakiś mikrokontroler, który będzie tym wszystkim sterował, zbierał wyniki i wysyłał do komputera.

    Algorytm pomiaru w takim układzie może wyglądać tak:
    1. Wpisanie liczby do przetwornika C/A.
    2. Odczekanie na ustabilizowanie się napięcia na jego wyjściu.
    3. Pomiar prądu (kanał pierwszy przetwornika A/C).
    4. Pomiar napięcia (kanał drugi przetwornika A/C).
    5. Zwiększenie/zmniejszenie wartości wpisywanej do przetwornika C/A.
    6. Jeśli nie zakończono pomiaru charakterystyki to powrót do punktu 1.
    7. Wysłanie wyników do komputera.
  • Poziom 9  
    VanThor dziękuje za szczegółowy opis:). Szcerze mówiąc właśnie taki układ juz zrobiłem wczesniej. Nie chciałem tylko opisywać tych wszystkich rzeczy bo problemem był pomiar małego prądu;) (juz rozwiązany). Dzieki za zainteresowanie!
    Pozdr