Können Sie erklären, wie diese Strommessschaltung funktioniert?

Kurz gesagt, der erste Operationsverstärker und der Transistor arbeiten zusammen, um einen Strom durch den 100-Ω-Widerstand zu ziehen, sodass der Spannungsabfall darüber mit dem Spannungsabfall über dem 0,01-Ω-Erfassungswiderstand übereinstimmt. Da ersteres das 10000-fache des letzteren ist, beträgt der Strom durch den Transistor 1/10000 des gemessenen Stroms.

Der Strom durch den Transistor wird dann durch die beiden 1000-Ω-Widerstände geleitet, wodurch ein Spannungsabfall von entsteht

$$2000\Omega \cdot \frac{I_{LOAD}}{10000} = 0.2 I_{LOAD}$$

Der zweite Operationsverstärker ist nur ein Spannungsfolger (Puffer) für diese Spannung.

JEDOCH kann die Schaltung nicht wie gezeigt funktionieren. Die beiden Eingänge des ersten Operationsverstärkers haben einen Wert, der sehr nahe bei V_PWR (24 V) liegt, während die Stromversorgung für diesen Operationsverstärker nur bei ±12 V liegt. Kein Operationsverstärker kann mit seinen Eingängen so weit außerhalb der Versorgungsschienen arbeiten. Sie sollten für diesen Teil der Schaltung einen der dedizierten Strommesschips verwenden, die speziell für diese Situation entwickelt wurden.

Um den Betriebsbereich von 25A auf 10A zu ändern, wäre es am einfachsten, den 2K-Widerstand auf 5K zu ändern.

Ich glaube nicht, dass es funktioniert. Wenn die positive Versorgung des Operationsverstärkers stattdessen mit der Eingangsspannung verbunden ist, könnte es funktionieren, aber nicht mit diesem Verstärker - der Eingang muss bis zur positiven Versorgungsspannung funktionieren. Es ist möglich, dass einige Schleichstrompfade dazu führen, dass das Ding wie gezeigt funktioniert, aber ich glaube nicht.

Die Idee ist, dass der linke Operationsverstärker einen Strom durch den 100-Ohm-Widerstand steuert, um zu bewirken, dass der Spannungsabfall an ihm dem Spannungsabfall über den 10 m entspricht$\Omega$Nebenschlusswiderstand.

Da der Emitterstrom des Transistors fast gleich dem Kollektorstrom ist, fließt derselbe Strom durch die 2K nach Masse und führt zu einer Spannung gleich (ungefähr) (2K/0,1K)*I*0,01 = 0,2*I. Diese Spannung wird vom Spannungsfolger-Verstärker rechts gepuffert. Ich denke, der Rückkopplungswiderstand soll 12 K betragen (so sollte es sein), aber es sieht aus wie 1,2 K.

Es gibt einige Fehlerquellen - die Schaltung zieht etwas Strom aus dem Eingang - die Widerstandstoleranzen und insbesondere die Offset-Spannung des Operationsverstärkers bei niedrigen Strömen.

Die beiden Reihendioden sind wahrscheinlich da, weil der Designer dachte, dass der Operationsverstärker am Ausgang nicht direkt die Versorgungsspannung erreichen kann (die nahe an der Eingangsspannung liegen muss, um den Transistor auszuschalten). Aber bei diesem Verstärker spielt es keine Rolle, da die Eingänge bei ein oder zwei Volt unter der Versorgungsspannung aufhören zu arbeiten. Vielleicht wurde es als Anwendung für so etwas wie den LT1636 konzipiert - aber dann würden Sie die Dioden nicht brauchen.

Vielleicht hatte die Person, die das gezeichnet hat, einen schlechten Tag oder weiß nicht, was zum Teufel sie am Anfang macht. Wenn es funktioniert, könntest du den Shunt einfach auf 25m erhöhen$\Omega$um für 10 A die gleiche Spannung herauszuholen, die die Schaltung für 25 A haben würde. Dadurch würde der Fehler als Prozentsatz des Skalenendwerts auf dem gleichen Wert wie bei der 25-A-Schaltung gehalten (mit anderen Worten, der Fehler aufgrund der Offset-Spannung des Operationsverstärkers um 2,5: 1 verringert). Sie könnten tun, was @Dave vorschlägt, und den Lastwiderstand von 1K + 1K erhöhen, wenn Sie sich keine Sorgen um die Genauigkeit bei niedrigen Strömen machen.

TL;DR: Diese Art von Schaltung stellt ungewöhnliche Anforderungen an die verwendeten Operationsverstärker. Wenn Sie dies tun möchten, sollten Sie anstelle eines normalen Operationsverstärkers den Kauf einer Strommessschaltung in Betracht ziehen, die einen niedrigen Vos / TCVos-Verstärker mit dem richtigen Eingangs-Gleichtaktbereich (einschließlich der positiven Schiene) und einem Stromquellentransistor in einem hat Teil und fügen Sie den Shunt, den Lastwiderstand und den Trennverstärker selbst hinzu.