Simulare amplificator citire shunt curent

[Galagie]

Va salut,

 

lucrez la un mic montaj pentru monitorizarea curentului pe un sunt de 40 miliohmi.

 

 

Am incercat pe langa calcule sa fac si o simulare cu Ltspice, insa rezultatele sunt complet diferite.

 

 

Asa cum este in schema,  pe R1 ma astept sa citesc cam 40mV/Amper.   

 

Apoi pe intrarea neinversoare a lui U1, aplic un ofset dat de divizorul R3-R4.  Cu valorile din schema, acest divizor ar trebui sa imi asigure un ofset de 0.99V.

 

Apoi cu gainul de 2 dat de U1 cu R6-R7, ma astept pentru un 1A sa citesc pe iesirea operationalului undeva la 1,07V.

 

Dar in simulare pe iesirea "out" am undeva la 0,555V, si pe nodul "sum" am undeva la  0.27V...  aici ma gandesc ca e din cauza lui R5 si R1 care trag curent sumplimentar.

 

Insa ma intreb, asa se va manifesta si in realitate circuitul?

 

 

[cirip]

Va salut,

Acum 56 minute, Galagie a spus:

Apoi pe intrarea neinversoare a lui U1, aplic un ofset dat de divizorul R3-R4

In realitate, daca pasivizati Vshunt, adica fara curent prin R1, mai aveti si R5 in paralel cu R4. Ofsetul static calculat de mine la iesire este de 0.495V. Daca n-oi fi gresit pe undeva, ca am facut-o pe un servetel la birt. Am inclus amplificarea 2 a operationalului.

 

L.E. In nodul "sum", fara curent prin R1, mie imi da 0.247V

Editat Octombrie 15, 2022 de cirip

[sesebe]

Cirip are dreptate.

Renunta la R4.

Recalculeaza R5 si R3 ca sa obtii polarizarea dorita tinind cont ca R1 este in serie cu R5 si are o valoare neglijabila pt calculul acesta. Tine cont si de faptul ca acest divizor de polarizare face divizare si a semnalului util.

Totusi dece vrei ca prepolarizezi intrarea operationalului pt ca in datasheet zice ca merge incepind din "0" V (chiar si putin negativa).

[Galagie]

1 oră în urmă, sesebe a spus:

 

Totusi dece vrei ca prepolarizezi intrarea operationalului pt ca in datasheet zice ca merge incepind din "0" V .

 

Amplificatorul initial pe care il voi folosi, este un OPA356,   am folosit ceva  model mai...la plezneala disponibil in ltspice.

Vreau sa prepolarizez, ca sa ridic nivelul de tensiune la un nivel mai acceptabil pentru adc-ul unui microcontroler.

 

Prin R1 voi citi curentul dintr-un bridge trifazat care comanda un bldc.

 

Circuitul de fata este inspirat din AN894 de la microchip, in care dau baietii si ceva formule de calcul...

 

Editat Octombrie 15, 2022 de Galagie

[sesebe]

Asa, și ce-i cu asta? Ai văzut ca nu se potrivesc calculele cu "măsurătorile" din simulare. Pui rezistorul ala (R1 parca) de 20-50 de ori mai mare si atunci se vor potrivi calculele dar semnalul util va fi atenuat foarte mult. 

Crezi ca prin documentele astea de la producători nu se pot strecura greseli, cel puțin de explicații? Știu cazuri concrete de greșeli foarte grave. 

[Galagie]

Am refacut putin schema simulata,

 

l-am eliminat pe R4, astfel ca mi-am recalculat divizorul rezistiv prin R3-R5-R1.

 

La o tensiune de 3.3V pentru alimentarea divizorului si fara curent prin shunt, ar trebui sa am aprox 992.3mV. Totul ok pana aici.

 

Cand aplic prin R1 un curent de 1A, citesc pe acesta 39.8 mV. Buuun...

 

Iar in nodul "Vsum" ma astept sa citesc tensiunea data de divizor plus cea de pe shunt? 

 

Adica vreo 1032 mV (992.3 + 39.8) ?

 

Intreb pentru ca in simulare eu masor pe nodul "Vsum"  1020mV,  cei 12 mV lipsa reprezinta cam 30% din valoarea curentului pe care vreau sa il masor...

 

Aceleasi valori le masor si cu AO decuplat de la nod.

 

Imi scapa ceva?

 

Am pus schema din nou pt referinta

 

 

[sesebe]

Pai este foarte corect și ți-am spus și mai sus dar se pare ca n-ai înțeles. Cele doua rezistente din divizorul tau creaza și un divizor de tensiune pt semnalul util. 

Tu aplici 39.8mV dar la întrarea operationalului ajung 39.8 x 10K / 14.3K. 

Editat Octombrie 16, 2022 de sesebe

[Galagie]

Acum 21 ore, sesebe a spus:

 

Recalculeaza R5 si R3 ca sa obtii polarizarea dorita tinind cont ca R1 este in serie cu R5 si are o valoare neglijabila pt calculul acesta. Tine cont si de faptul ca acest divizor de polarizare face divizare si a semnalului util.

 

Mi-a scapat informatia asta 

 

Deci practic tensiunea la intrare in AO va fi ceva de genul:

 

Vintrare_ao = [ Vshunt x R3/(R3+R5) ] + [ VDD * (R5+R1)/( (R1+R5) + R3 ) ]

 

Pentru divizorul semnalului de intrare, ma gandesc ca VDD este considerat masa ( GND)

 

Am refacut calculele tinand cont si de divizarea semnalului, si diferenta este undeva la 1mV

Editat Octombrie 16, 2022 de Galagie

[sesebe]

Și ești mulțumit acum de felul cum se comporta schema? Atenuarea data de divizorul rezistiv o poți compensa din amplificarea operationalului. 

La ceea ce vrei tu sa faci problemele sint altele mult mai complexe și dificil de rezolvat, nu un a mărit de amplificator. De exemplu cum rezolvi problema zgomotului? Spike-urile de zgomot create la comutarea tranzistorilor pot duce întrarea operationalului în limitare și apoi ii trebuie timp ca să recupereze. 

[Galagie]

Va salut,

 

sunt convins ca exista circuite mai complexe pentru scopul dat. Vizavi de asta am atasat un alt circuit mai complex.

 

In cazul de fata pentru reducerea zgomotului de comutatie, urmatorul pas ar fi sa pun un condensator intre R5-R3 si GND.

 

Filtrul RC si sincronizarea ADC-ului cu perioada de conductie, astfel incerc sa evit masurarea curentului chiar pe frontul crescator.