Jak mierzyć prąd w zasilaczu z dwoma napięciami i wspólną masą?

Question

Witam

Pytanie jak w temacie. Chcę zrobić zasilacz dostarczający dwóch napięć ze wspólną masą. Pomiarem prądu i napięcia ma sterować mikrokontroler. Stąd moje pytanie jak zrealizować pomiar prądu w takim zasilaczu? Rezystor umieszczony w gałęzi masy pokaże mi sumaryczny prąd płynący z obydwu obwodów. Wobec tego czy takie rezystory można umieścić w gałęzi dodatniej? Zdaję sobie sprawę że to utrudni pomiar ale czy jest jakieś inne wyjście?

lelekx · Accepted Answer

Właśnie. Błąd wynikający ze wzmocnionego niezrównoważenia i tolerancji zastosowanych elementów, wpływ temperatury etc...

Dodano po 3 [minuty]:

Ale walnąłęm bzdurę

W poprzednim poście winno być Ux=Uwe*R4/(R3+R4)

lelekx · Accepted Answer

Błąd offsetu, wzmocnienia - są one do skorygowania programowo, po wykonaniu pomiarów. Błędy temperaturowe są pomijalnie małe, możesz je zignorować. Tylko zastanawiam się, jaki rząd wielkości błędu może wystąpić przy:
- 5% tolerancjach rezystorów
- 10mV napięciu niezrównoważenia wzmacniacza
- 100mV maksymalnym spadku napięcia na rezystorze pomiarowym.

Istnieje możliwość, że w skrajnie złym przypadku ucieknie ci większość zakresu pomiarowego. Przy dużym offsecie na wejściu wzmacniacza, na wyjściu może pojawić się napięcie ujemne - a tego mikrokontroler nie zmierzy.

k4be · Answer

Jako źródło odniesienia może służyć TL431 albo dioda krzemowa. Trudniej będzie przesunąć napięcie pomiaru w dół (chyba, że układ tego nie wymaga).

Aaadam · Answer

Masa Mikrokontrolera i masa głównej części zasilającej bądą wspólne oczywście. I w przypadku rezystora pomiarowego w gałęzi dodatniej tzreba będzie odejmować od siebie napięcia z przed rezystora i z za. A może istnieją jakieś gotowe przetworniki prąd na napięcie?

k4be · Answer

Albo ten adc musiałby mieć rozdzielczość kilkudziesięciu bitów, albo trzeba napięcie rezystora przesunąć i wzmocnić. Żadnego programowego odejmowania. A przetwornik prąd/napięcie nazywa się rezystor.

Aaadam · Answer

A czy do pomiaru tego napięcia wystarczy wzmacniacz różnicowy zbudowany na wzm operacyjnym?

irek2 · Answer

tak

Aaadam · Answer

Ok. Czy w takim razie taki układ jest poprawny? Na wyjściu zasilacza będzie około max około 30V. Domyślam się że dzielniki nie byłyby potrzebne gdybym zasilił wzmacniacz napięciem wyższym od napięcia wyjściowego zasilacza jednak chciałbym tego uniknąć. Powiedzmy że do dyspozycji mam napięcie zasilania dla wzmacniacza operacyjnego ±15V.

k4be · Answer

Jeśli ten wzmacniacz działa jak należy (nie rozumiem go za bardzo), to będzie dobrze. A te dzielniki w praktyce psują trochę pomiar, ale do większości zastosowań wystarczy.

Aaadam · Answer

Jeszcze jedno pytanie. Czym kierować się przy wyborze wzmacniacza operacyjnego ?

k4be · Answer

Małym niezrównoważeniem napięciowym albo możliwością jego regulacji - możliwe, że bez tego będzie brzydko przesuwać poziom.

lelekx · Answer

Dzielniki nie psują trochę tylko bardzo. Układ zupełnie się nie sprawdzi, nawet korzystając z oporników 1%. Błąd pomiarowy będzie bardzo duży.
Jeżeli zasilisz wzmacniacz operacyjny symetrycznie, to można spokojnie przyłączyć rezystor pomiarowy bezpośrednio do R1 i R3. Napięcie na wejściach wzmacniacza operacyjnego będzie ustalane proporcją Ux=Uwe*R3/R4. Ale nie potrafię oszacować błędu pomiarowego w takim układzie.

Aaadam · Answer

Chodzi Ci o błąd wynkający z napięcia niezrównoważenia i tolerancji użytych elementów tak?

Aaadam · Answer

A czy taki błąd jest stały w całym zakresie napięć wyjściowych wzmacniacza? Bo jeśli tak to można by dodać procedurę kalibracyjną zasilacza. Zmierzyć te napięcie w momencie kiedy zasilacz nie jest obciążony i potem odejmować to programowo.

Aaadam · Answer

Może tak źle to aż nie będzie . Rezystorów użyję 1%, 10mV napięcia niezrównoważenia wzmacniacza to chyba najgorsze tyle mają. Mam problem z obliczeniem tego. Tzn. zakładając że napięcie na wyjściu zasilacza mam max 30V a napięcie zasilania wzmacniacza operacyjnego nie może przekroczyć 15 (bo takim chciałbym to zasilić) wychodzi mi stosunek rezystorów taki że: R3 = 2 * R4 i R1 = 2 * R2 co niestety daje mi wzmocnienie równe 0,5. Zakładając że rezystor pomiarowy będzie 0,1 Ω przy maksymalnym prądzie obciążenia zasilacza 5A da mi napięcie 0.5V a na wyjściu wzmacniacza tylko 250mV. Nawet przy wykorzystaniu źródła napięcia odniesienia 1.024V nie wykorzystam w ten sposób pełnej rozdzielczości przetwornika. Co w takim przypadku zrobić? Kolejny wzmacniacz operacyjny który wzmocni mi to napięcie 4 x do 1V lub 10x do 2.5V ? Dojdzie mi w ten sposób kolejny błąd wynikający z zastosowania drugiego wzmacniacza.

lelekx · Answer

Myślę, że dołożenie dodatkowego wzmacniacza wiele nie zepsuje. Pierwszy wzmacniacz jest krytyczny, drugi może co najwyżej wzmocnić offset pierwszego i narobić większego błędu wzmocnienia.

irek2 · Answer

A ten rezystor pomiarowy bedzie na wyjsciu napiecia stabilizowanego?
Bo to by znaczylo ze wystapi tam max 30V wiec mozesz zasilic opampa np z 32-35V i zapomniec o tym dzielniku.
Druga sprawa to czy napiecie wyjsciowe ma byc regulowane od 0V?
Bo jesli tak to ten opamp musi pracowac z napieciami wejsciowymi ponizej zasilania ujemnego czyli np LM358. Zakladajac ze masa jest zasilaniem ujemnym. Moza stwozyc jakies zasilanie ujemne o wartosci 2-3V i wtedy dowolny opamp bedzie pracowal. Najlepiej jakis z malym offsetem. Wzglednie tani i popularny jest MC33078.
Co do wzmocnienia to mozesz w ukladzie odwracajacycm ustalic sobie dowolne i nie musisz uzywac drugiego opampa.

Promuję tematy:
07.12.2017 (IREK) Miernik napięcia nasycenia końcówki mocy audio
03.12.2017 (IREK) Rejestrator prądu spoczynkowego, temperatury, napięcia DC końcówek mocy
03.12.2017 (IREK) Miernik mocy wzmacniaczy elektroakustycznych
03.12.2017 (IREK) Miernik temperatury cewki głośnika wysoko-tonowego

lelekx · Answer

Celem jest osiągnięcie napięcia wyjściowego proporcjonalnego do prądu płynącego w gałęzi dodatniej, któego wartość będzie się zmieniać w zakresie 0...Vref mikrokontrolera.
Gdyby zasilać niesymetrycznie, to pomógłby (chyba?) tylko wzmacniacz rail-to-rail, który jest w stanie podać na wyjściu 0V. Wzmacniacz na wejściu niekoniecznie musi znosić 0V, gdyż niezależnie od konfiguracji jego zasilania, napięcie na wejściach będzie wynosić w przyblizeniu Vcc*R4/(R3+R4).

Aaadam · Answer

Tak ten rezystor będzie na wyjściu napięcia stabilizowanego. Konkretnie ma być to zasilacz impulsowy na układzie MAX724 (ta część jest już zbudowana i pracuje dobrze). Jest jeszcze drugi zasilacz pomocniczy ±15V i ±5V który już jest zbudowany i dlatego chciałbym jeśli to będzie możliwe uniknąć jego modyfikacji do 30V. Zakres napięciowy zasilacza zaczyna się od około 2V. Co do zrobienia tego na jednym wzmacniaczu to musze to jeszcze raz przeliczyć bo chyba nie do końca rozumiem dobór elementów wzmacniacza różnicowego.

Ptolek · Answer

Jeżeli ten układ pomiarowy ma też odpowiadać za zabezpieczenie przeciwzwarciowe, to niezależnie od dolnej granicy napięcia wyjściowego, wzmacniacz pomiarowy musi sobie radzić z pomiarem napięć od 0V, ponieważ w przypadku zwarcia na wyjściu, właśnie takie napięcie wystąpi na "dolnym" końcu rezystora pomiarowego.
Skoro jest -5V to można zasilić nim wzmacniacz operacyjny. Myślę, że wykorzystując rezystory 1% i PR-ka (np. wieloobrotowego) do korekcji szeregowo z jednym z 4-ech rezystorów, dokładność nie popsuje się bardzo (dochodzi jeszcze tolerancja samego rezystora pomiarowego 0R1).

irek2 · Answer

No to jak sa takie napiecia zasilania to mozesz zasilic opampa z +15V i -5V albo klasycznie +-15V, w zasadzie to bez znaczenia. I tak bedzie trzeba dodac jakies elementy ograniczajace zeby nie podawac za duzego napiecia na przetwornik A/C.

Jak mierzyć prąd w zasilaczu z dwoma napięciami i wspólną masą?

Post #1

Post #2

Post #3

Post #4

Post #5

Post #6

Post #7

Post #8

Post #9

Post #10

Post #11

Post #12

Post #13

Post #14

Post #15

Post #16

Post #17

Post #18

Post #19

Post #20

Post #21

Post #22

Podsumowanie tematu