Ich habe Fragen zum Aufbau einer Strommess-Operationsverstärkerschaltung

Ich möchte diese Schaltung bauen, die ich bei eetimes.com gefunden habe :

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Die Idee ist, diese Schaltung als Stromsensor zu verwenden, der eine Spannung Vo ausgibt, die ich mit einem Tool wie NI myDAQ lesen und verarbeiten kann.

Als ich anfing, die Schaltung in Software zu simulieren, sind mir einige Fragen aufgefallen:

  1. Wie modelliere ich die Systemlast als Widerstand? Zum Beispiel, wenn v B u S eine Batterie für ein Auto ist und alles, was die Batterie antreibt, die Last ist, wie bestimme ich den äquivalenten Widerstand aller elektrischen Systeme des Autos? Wenn das Auto nur auf dem Papier existiert, wie würde ich auf diese Weise einen äquivalenten Widerstand berechnen? sehr großes System, dessen äquivalenten Widerstand man vernünftigerweise nicht berechnen konnte. Wie würde ich vorgehen, um den äquivalenten Widerstand zu bestimmen? Was ist, wenn das System nicht wirklich existiert – welche analytischen Methoden könnte ich verwenden, um den äquivalenten Widerstand zu bestimmen?
  2. Wie entscheide ich, welche Widerstandswerte ich für Rf und Rg wähle? Möchte ich sie so wählen, dass der Wert von Vo gleich dem Wert von ist ICH l Ö A D oder kann ich beliebige Werte für wählen R F Und R G ?
  3. Wie klein kann ich machen R S H u N T ? Am liebsten möchte ich es so klein wie möglich machen, damit ich so wenig Leistung wie möglich davon verliere.
  4. Kann ich denselben Quell-Vbus verwenden, um sowohl die Systemlast als auch den Operationsverstärker mit Strom zu versorgen ( v Ö A )?
Die Quellenimpedanz des Signals wird durch den Shunt dominiert. Die Impedanz der Systemlast spielt keine Rolle. Für Ihre Zwecke ist die Systemlast nur eine Stromquelle. Ich bin zu faul, alle Ihre Fragen zu beantworten. Ich schlage vor, dass Sie "Current Sense Amplifier" googeln und prüfen, ob Sie mit einem handelsüblichen Teil auskommen, anstatt Ihr eigenes mit Operationsverstärkern zu bauen. Außerdem möchten Sie möglicherweise die High-Side-Strommessung anstelle der Low-Side verwenden, um zu vermeiden, dass zwei verschiedene Masse erzeugt werden. Endlich mal an Anlaufstrom denken. Der Anlasser kann etwa 200 Ampere ziehen.

Antworten (1)

Das sieht nicht nach einer tollen Idee aus.

  • Sie haben mit sehr hohen Strömen zu kämpfen - insbesondere beim Motorstart.
  • Autoplätze sind bestenfalls zwielichtig. Bei Korrosion usw. treten geringfügige Widerstandsänderungen auf.

Ich würde empfehlen, dass Sie einen Klemm-Hall-Effekt-Stromsensor verwenden.

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Abbildung 1. Ein DIY-Hall-Effekt-Sensor. Der Hall-Chip misst den Fluss, der im Kern durch den Strom in dem durch den Kern gefädelten Draht induziert wird.

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Abbildung 2. Ein fertiges Hall-Effekt-Stromsensormodul.

Dieser Ansatz bietet die Möglichkeit einer vollständigen Isolierung vom tatsächlich überwachten Strom und eliminiert Erdungsprobleme und das Hinzufügen eines Shunts und seiner Abschlüsse.

Sie müssen einen mit einer Öffnung finden, die groß genug ist, um das Massekabel Ihres Fahrzeugs zu handhaben. Geteilte Klemmen sind möglicherweise in der von Ihnen gewünschten Größe erhältlich.

Nun deine Fragen:

  1. Wie modelliere ich die Systemlast als Widerstand? Zum Beispiel, wenn v B u S eine Batterie für ein Auto ist und alles, was die Batterie antreibt, die Last ist, wie bestimme ich den äquivalenten Widerstand aller elektrischen Systeme des Autos? Wenn das Auto nur auf dem Papier existiert, wie würde ich auf diese Weise einen äquivalenten Widerstand berechnen?

Benutz einfach R = v ICH .

  1. Wie entscheide ich, welche Widerstandswerte ich für Rf und Rg wähle? Möchte ich sie so wählen, dass der Wert von Vo gleich dem Wert von ist ICH l Ö A D oder kann ich beliebige Werte für wählen R F Und R G ?

Finden Sie heraus, was die maximale Leistung Ihres aktuellen Sinns ist. Lesen Sie, was der gewünschte Full-Scale-Eingang für Ihren ADC ist. Die erforderliche Verstärkung ist gegeben durch A = v F S v ICH N M A X .

  1. Wie klein kann ich machen R S H u N T ? Am liebsten möchte ich es so klein wie möglich machen, damit ich so wenig Leistung wie möglich davon verliere.

Überspring es! Verwenden Sie die Hall-Technik.

  1. Kann ich denselben Quell-Vbus verwenden, um sowohl die Systemlast als auch den Operationsverstärker mit Strom zu versorgen ( v Ö A )?

Ja und mit dem Hallsensor wird es einfacher, weil es nur eine Masse ohne Shunt gibt. Gut regulieren und entkoppeln. Die Fahrzeugelektrik ist laut.

Ich stimme dem zu, der Anlasserstrom wird YUUGE sein (wie> 100 Ampere), also sind Shunts eine schlechte Idee, Hall-Effekt ist der richtige Weg. Sie können sogar eine fertige Stromzange mit einem Spannungsausgang wie dieser verwenden uk.rs-online.com/web/p/multimeter-current-clamp-adapters/… wenn die Reichweite und Genauigkeit zu Ihnen passt.
Mein Fehler, ich wollte nicht andeuten, dass ich das für ein Auto benutze. Ich habe das Autobeispiel nur als hypothetisches Beispiel verwendet, um ein großes System mit vielen Komponenten zu veranschaulichen. Bitte gehen Sie davon aus, dass der Stromsensor deutlich unter 100A sehen würde.
Nur zur Information, ein Auto mit bis zu 2,5 Liter Benzin kann beim Starten im Bereich von 500 bis 600 Ampere und ein Diesel mit 2 Liter 800 A sehen, während Lastwagen 1000 A überschreiten können. Nur für den Fall, dass Sie sich entscheiden zu spielen!
Bist du sicher, @SolarMike? Ich habe eine 300-A-Sicherung an einer Pickup-Truck-Batterie angebracht. Es ist noch nicht durchgebrannt, aber ich habe es nur ein paar Mal gestartet. Der Benzinmotor hat 7,2 Liter.\
@mkeith vernünftigerweise - ich hatte vor Jahren ein aufsteckbares Strommessgerät, das vor den digitalen Klemmen lag, nicht so genau und ohne Speicher, um die genauen Werte zu sehen ... Aber ich habe gesehen, wie eine LKW-Batterieklemme dabei in geschmolzenes Blei explodierte wurde mit einem Looseterminal umgedreht musste den Pfosten neu machen (schmelzen und das Blei gießen - musste die Form leihen). Wenn der Motor ein V8 ist (ich habe an einem geraden 8 mit ähnlicher Kapazität gearbeitet, aber ich glaube nicht, dass Ihr Pickup von Rolls-Royce hergestellt wird ... Wie auch immer, ein V8 ist überraschend einfacher zu drehen als ein 2.2 oder 2,5 inline 4, damit der erforderliche Strom sinkt.
@mkeith Sie werden vielleicht feststellen, dass Sie, wenn es kälter wird, 300 A erreichen könnten ....
@SolarMike, nun, ich habe eine Ersatzsicherung im Handschuhfach. Ich denke, wir werden sehen, wie es weitergeht! Es ist ein Dodge 440 cu Zoll Motor.
@mkeith klingt wie ein netter Truck und wie Sie sich darum kümmern.
Ich habe Fragen zum Aufbau einer Strommess-Operationsverstärkerschaltung
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