Verstärken Sie die Shunt-Widerstandsspannung zu einem Arduino mit einem Operationsverstärker

Sie suchen nach einer "Empfindlichkeit" von 0,1 A in 40 A (1 Teil in 400) bei einer Verstärkung von 70, was keine sehr schwierige Spezifikation ist. Idealerweise ein Operationsverstärker mit einer Open-Loop-Verstärkung von mehr als 300.000, die jeder Präzisions-Operationsverstärker erfüllen sollte. Wenn es erforderlich ist, Frequenzen über ein paar Hz hinaus durchzulassen, müssen Sie diese Zahl erhöhen – zum Beispiel bei 100 Hz sollten Sie am besten einen Verstärker mit einer Verstärkung von ein paar Millionen haben.

Die Offset-Spannungsanforderung ist strenger - Ihr Signal bei 100 mA beträgt nur etwa 100 uV, sodass Sie eine viel geringere Offset-Spannung wünschen.

So ziemlich jeder „Null-Drift“-Operationsverstärker und viele „Präzisions“-Operationsverstärker werden diese Anforderungen erfüllen. Sie können einen einfachen Differenzverstärker wie unten verwenden, beachten Sie jedoch sorgfältig die Kelvin-Verbindungen zum Shunt-Widerstand. Das Layout ist entscheidend für den Erfolg - selbst eine kleine Kupferbahn an der falschen Stelle wird Ihre Genauigkeit und Temperaturstabilität zerstören.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Die Spannung am oberen Ende von Rs wird von der Spannung am unteren Ende von Rs subtrahiert und in der obigen Schaltung mit 70 multipliziert. Es wird davon ausgegangen, dass die Spannung am unteren Ende viel geringer ist, sodass die Anpassungsanforderungen für R1/R3 und R4/R5 minimal sind. Aufgrund der parasitären Widerstände (nicht gezeigt) an Rs gibt es einen kleinen theoretischen Fehler, der jedoch relativ zu den Fehlern in den Widerstandsverhältnissen nicht signifikant ist.

Wenn Sie von einer einzigen Versorgung aus arbeiten müssen, müssen Sie einige zusätzliche Einschränkungen für die Eingangs-Gleichtaktspannung des Operationsverstärkers auferlegen, die sich bis zur negativen Schiene erstrecken muss, und sie muss in der Lage sein, den Ausgang innerhalb weniger mV des negativen zu schwingen Schiene.

Auch hier wird es immer noch viele verfügbare Teile geben, wenn Sie diese Einschränkungen anwenden, und ich überlasse die Auswahl Ihnen.