ADC-Eingangsbereich im Vergleich zum Sensorausgangsbereich

Ich arbeite derzeit an einem Projekt, in dem ich den Strom in einer Schaltung berechnen muss. Die Einrichtung ist wie folgt:

  • Allegro ACS758 Halleffekt-Stromsensor (ACS758LCB-050B-PFF-T), primär abgetasteter Strom -50 bis 50 A, Empfindlichkeit 40 mV/A
  • Analog Devices LTC1968 True-RMS-zu-DC-Wandler
  • Analog Devices LTC2420 20-Bit-ADC-Wandler

Der Stromsensor gibt 0 V für -50 A, 1/2 Vcc für 0 A und Vcc für +50 A aus. Der gemessene Strom ist der Phasenstrom eines BLDC-Motors, weshalb ein RMS-zu-DC-Wandler verwendet wurde, bevor die Daten an den ADC ausgegeben wurden.

Ich muss jetzt den aktuellen Wert aus dem ADC-Ausgang berechnen und bin mir nicht sicher, ob ich es richtig mache. Wenn Sie also bitte meine Gedanken überprüfen und mir sagen könnten, ob ich Recht habe oder nicht, wäre ich Ihnen sehr dankbar.

Der Ausgang des Stromsensors beträgt 0 - 5 V, der Ausgang des RMS-zu-DC-Wandlers beträgt ebenfalls 0 - 5 V. Aber das Datenblatt des ADC sagt:

Auszug aus dem Datenblatt des ADC bzgl. Vin (Pin 3)

Ich verwende Vref = 5 V, daher ist in meinem Fall der Eingangsspannungsbereich auf -0,3 V bis 5,3 V begrenzt, der Bereich beträgt also 5,6 V und die Berechnung für die Spannung pro Punkt (vpp) lautet:

v P P = 5.6 2 20 − 1

Umgekehrt habe ich Punkte pro Volt (ppv) wie folgt berechnet:

P P v = 2 20 − 1 5.6

Daher würden -0,3 V dann durch 0 Punkte dargestellt und 5,3 V würden durch ppv*5,3 = 992401,34 Punkte dargestellt. Linearität über den gesamten Bereich vorausgesetzt, könnte ich nun alle Punkte dazwischen und daraus den Strom berechnen.

Hab ich recht?

Vielen Dank für Ihre Zeit.

EDIT: alter Schaltplan:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

EDIT2 (neuer Schaltplan)Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn ich alles richtig verstanden habe, dann sollte das jetzt ein funktionierendes Beispiel sein. Der Hallsensor gibt 0,5 - 4,5 V aus, ich werde dies durch eine Schaltung führen, die dies auf 1,5 - 3,5 V begrenzen würde, und dies wäre der Eingang zu IN1 des RMS-Konverters. IN2 würde auf einem Potential von 2,5V liegen und somit der Zustand von max. Spitzeneingangshub des RMS-Wandlers erfüllt ist. Aber ich bin mir der Ausgabe des LTC1968 nicht sicher. Ist es möglich, das zu tun, was ich in diesem Schema getan habe? Anschließen des Ausgangsrückleitungsstifts an eine Spannung von 1,5 V, sodass der Ausgangsstift eine Spannung von 0,5 V in Bezug auf Masse (–1 V in Bezug auf den Rückleitungsstift) für –50 A durch die Schaltung und 2,5 V für +50 A ausgibt durch die Schaltung. Und eine 2,5-V-Referenzspannung für den ADC. Ich hoffe, ich habe es jetzt verstanden. Danke.

Antworten (1)

Erstens die Funktionsweise des Stromsensors; -50 Ampere entsprechen einem Spannungsausgangspegel des ACS758LCB-050B von 0,5 Volt, 0 Ampere sind 2,5 Volt und +50 Ampere sind 4,5 Volt. Dies knüpft an die angegebene Empfindlichkeit von 40 mV/A an. Sein Ausgang kann nicht auf 0 Volt fallen oder auf 5 Volt steigen.

Als nächstes der RMS-zu-DC-Wandler. Dieses Bild aus dem Datenblatt zeigt, wie es mit Signalen verbunden ist: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Text unten leicht bearbeitet, um Fehler zu beheben

Die Versorgung wäre 5 Volt und 0 Volt und die halbe Versorgungsspannung (2,5 Volt) wird an den Eingang IN2 angelegt. Dies macht es relativ einfach, sich mit dem ACS758LCB-050B zu verbinden, da es natürlich einen Ruhe-DC-Pegel von 2,5 Volt erzeugt. Aber Sie müssen den Eingangsspannungsbereich auf eine Spitzenspannung von 1 Volt begrenzen: -

VIMAX Maximum Peak Input Swing (Accuracy = 1%) 1 volt minimum

Sie müssen also den Ausgangshub von 0,5 Volt auf 4,5 Volt vom ACS758LCB-050B auf 1,5 Volt bis 3,5 Volt für den LTC1968 reduzieren.

Der Ausgang des RMS-zu-DC-Wandlers beträgt ebenfalls 0 - 5 V.

Nein ist es nicht: -

VOMAX Maximum Differential Output Swing 1 volt guaranteed

Diese Schwingung kann durch den RTN-Pin auf höhere oder niedrigere absolute Pegel manipuliert werden, aber die Schwingung beträgt +1 Volt. Wählen Sie daher für die beste Genauigkeit mit Ihrem ADC eine Spannungsreferenz, die bei einem Ausgangshub des LTC1968 von +1 Volt nahezu den Vollausschlag liefert.

Vielen Dank für die schnelle Antwort und die Korrekturen - offensichtlich verstehe ich es nicht so, wie ich dachte, dass ich es verstehe. Ich habe die Schaltung jedoch bereits erstellt und in meinem Design habe ich die Ausgabe des Hallsensors in keiner Weise eingeschränkt. Ich habe den Schaltplan zur Frage oben hinzugefügt. Ein Eingang ist geerdet und daher beträgt der Hub 2,5 V, wenn der Primärstrom durch den gemessenen Stromkreis 0 A beträgt, und wenn ich das richtig verstehe, ist das schon falsch und ich muss eine Änderung an der Schaltung vornehmen, oder?
Im Datenblatt des LTC1968 heißt es: „Verbinden Sie für Single-Ended-DC-gekoppelte Anwendungen einfach einen der beiden Eingänge (sie sind austauschbar) mit dem Signal und den anderen mit Masse. Dies funktioniert gut für Dual Versorgungskonfigurationen, aber für Einzelversorgungskonfigurationen funktioniert es nur gut für unipolare Eingangssignale. Der Eingangsspannungsbereich des LTC1968 reicht von Schiene zu Schiene -rail, dann sollte eine Eingangsspannung von 0,5 bis 4,5 an einem Eingang und Masse am anderen in Ordnung sein. Nochmals vielen Dank.
Seite 1 des LTC1968-Datenblatts: „Rail-to-Rail Common Mode Voltage Range“ UND „Up to 1VPEAK Differential Voltage“ . Verstehst du das?
Ja, das tue ich schon. Die absolute Spannung kann im Rail-to-Rail-Bereich liegen, aber die Differenzspannung zwischen den beiden Eingangspins darf 2V nicht überschreiten. Könnten Sie sich bitte den EDIT2 im Originalpost ansehen, vielen Dank!
Ich glaube, Pin 6 des LTC1968 kann direkt mit der Verbindungsstelle von R30 / R31 und nicht mit +1,5 Volt verbunden werden. Ich kann nicht 100% sein, weil ich noch nie eines dieser Teile verwendet habe, aber das implizieren die Datenblätter für mich. Vielleicht gibt es einige Google-Bilder, die Sie finden können, die einen besseren Einblick geben.
Das ist möglich, aber ich müsste dann eine höhere Referenzspannung haben. Die ADC-Referenzspannung ist nach meinem Verständnis der maximale Wert, den der ADC umwandeln kann und muss daher mindestens ein Volt höher sein als die Spannung an Pin 6. Das ist jedoch ein kleines Detail, mit dem ich leicht umgehen kann. Nur um sicherzugehen, wird der LTC1968-Ausgang tatsächlich +/- 1 V in Bezug auf Pin 6 (Ausgangsrückgabe) sein, wenn ich den Schaltplan verwende, den ich gepostet habe? Wenn ja und Sie sehen keinen Fehler in meiner Denkweise, dann danke ich Ihnen sehr für Ihre Hilfe!
Der LTC1968 erzeugt nur eine positive Ausgangsspannung und nicht +/-, da es sich um einen RMS-Ausgang handelt (nur positiv). Überprüfe jetzt den ADC....
Ich würde RTN an Masse (0 Volt) anschließen und eine Spannung am LTC1968 von 0 Volt bis +1 Volt erwarten. Dann würde ich meine ADC-Referenz auf 1 Volt (oder so ungefähr) einstellen, und dies ermöglicht einen Eingangsbereich in den ADC von -0,12 Volt bis +1,12 Volt (Seite 1 von DS).
Das dachte ich am Anfang, aber das würde bedeuten, dass ich nicht sagen kann, ob der Strom im Stromkreis positiv oder negativ ist.
RMS-Ausgang ist immer positiv = Quadratwurzel des Mittelwerts des Quadrats des Signals. Wenn das Signal quadriert wird, dann hat es alle positiven Werte, dann, wenn es gemittelt wird, wieder einen positiven Wert und die Quadratur eines positiven Werts bedeutet eine positive Antwort.
Ich habe meine Antwort korrigiert, um zu bekräftigen, was ich gerade gesagt habe.
Ja, natürlich. Aber das bedeutet, dass es keinen Grund gibt, dass mein Hallsensor bidirektional ist, da ich nur die Größe des fließenden Stroms lesen kann. Danke für deine Zeit und Hilfe!
Ihr Hallsensor muss in der Lage sein, positive und negative Ströme zu lesen, um den Effektivwert richtig zu berechnen.
Nun, das war eine dumme Aussage von mir. Ich weiß jetzt hoffentlich alles, was ich wissen musste. Danke schön. John
Viel Glück, John, und bereiten Sie sich auf einige Anpassungen der Werte während des Tests vor. Diese Art von Designs kann diesen oder jenen Parameter in den Datenblättern leicht übersehen. Wenn es also beim ersten Mal nicht funktioniert, kommen Sie mit einer neuen Frage hierher zurück.
ADC-Eingangsbereich im Vergleich zum Sensorausgangsbereich
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