Wie kann ich den Strom des Motors messen?

Sie platzieren einen kleinen Messwiderstand (normalerweise < 100 m$\Omega$für Spannung und Strom) in Reihe mit dem Motor und messen Sie den Spannungsabfall. Es gibt zwei Methoden: High-Side und Low-Side , abhängig von der Position des Messwiderstands.

Die niedrige Seite ist am einfachsten, da der Spannungsabfall, den Sie messen möchten, direkt mit Masse zusammenhängt, aber es hebt auch die niedrige Seite der Motorspannung um einige zehn Millivolt über die Erde, und das gefällt nicht jedem. Wenn es nicht mehr als diese paar zehn mV sind, sollte es jedoch kein Problem sein, und Sie können einen Operationsverstärker verwenden, um die Spannung in einer einfachen nicht invertierenden Verstärkerkonfiguration zu verstärken . Ein 10m$\Omega$Der Widerstand gibt Ihnen einen Abfall von 60 mV, was akzeptabel und gleichzeitig hoch genug ist, um richtig zu messen. Dazu benötigen Sie nicht unbedingt eine physische Komponente; Eine 1 cm lange Leiterbahn mit einer Breite von 0,5 mm hat eine Länge von 10 m$\Omega$ Widerstand .
Stellen Sie sicher, dass Sie einen RRIO (Rail-to-Rail I/O) Operationsverstärker auswählen.

Für die High-Side-Messung müssen Sie einen Differenzverstärker verwenden , um den Spannungsabfall zu messen. Dafür gibt es spezielle ICs, von denen einige den Shunt-Widerstand für maximale Genauigkeit integriert haben.

Sie können aber auch Ihren eigenen Differenzverstärker mit einem Operationsverstärker bauen. Wenn Sie nur einen Stall erkennen möchten, benötigen Sie wahrscheinlich keinen A/D-Wandler, sondern können einen einfachen Komparator verwenden . Achten Sie darauf, die gemessene Spannung mit einem Kondensator zu filtern .

Eine (nicht sehr gründliche) Suche ergab den High-Side-Sensor SiLabs Si8540 , der bei Mouser ab 0,65 USD Stückzahl 1 erhältlich ist.

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Der Zetex/ Diodes ZXCT1009 ist vergleichbar, benötigt aber nur 3 Pins seines SOT23-Gehäuses.

Weiterführende Literatur:
Linear Technology Current Sense Circuit Collection (Warnung: starke Produktverstopfung!)
Sammlung von Dokumenten zu Strommessverstärkern von Maxim

Leute, die denken, dass Gleichstrom nur mit einem Shunt-Widerstand gemessen werden kann, werden überrascht sein, dass es eine Vielzahl von Strommesstechniken gibt.

Hall-Effekt-Sensoren eignen sich gut zum Messen großer High-Side-Gleichströme. Einige haben einen analogen Ausgang und fressen einen der analogen Eingänge Ihres Mikrocontrollers auf. Andere haben einen integrierten internen ADC mit digitalen Pins, die direkt mit Ihrem Mikrocontroller verbunden sind. Einige haben auch einen integrierten Leistungs-FET-Treiber und sind intelligent genug, um den FET bedingungslos auszuschalten, wenn er Überstrom misst.

In vielen Fällen muss ich nicht genau wissen, wie hoch der Strom ist, ich möchte nur verhindern, dass die Dinge dauerhaft beschädigt werden, wenn der Motor ausgeht. Es macht den Rest des Systems viel einfacher, einen "intelligenten Schalter" zu verwenden, der sich automatisch ausschaltet, wenn der Motor stehen bleibt.

Die Allegro Hall-Effekt-Sensorchips sehen gut aus. Die intelligenten IR-Leistungsschalter sehen gut aus.

Siehe auch: Bester Shunt-Widerstand für Leistungsmesser-Anwendungen? und Strommessung mit hoher Bandbreite

Da Strom, Spannung und Widerstand alle zusammenhängen (Ohmsches Gesetz), können Sie den Strom messen, indem Sie den Spannungsabfall an einem bekannten Widerstand messen und berechnen:

$I=\frac{V}{R}$

Setzen Sie ein kleines ($<0.1\Omega$) Widerstand in Reihe mit dem Motor. Der Mikrocontroller kann den Spannungsabfall darüber messen (möglicherweise möchten Sie ihn durch einen Operationsverstärker verstärken) mit ADC.

Das wollte ich schon seit einiger Zeit selbst machen, und ich verstehe die Theorie - habe nur noch nicht herausgefunden, wie man die Spannungsdifferenz misst

Wie Andrew Kohlsmith mich korrigiert hat, hier ist die Bearbeitung:

Für Gleichstrom ist die einzige Möglichkeit, Strom zu erfassen, ein Shunt -Widerstand . Diese Methode leitet sich aus dem Ohmschen Gesetz ab:

$I=\dfrac{V}{R}$

Wobei 'I' für Strom steht und die einzige Variable ist, die vom µC gelöst wird. Ebenso steht „V“ für Spannung, die von einem ADC (Analog-Digital Converter) im µC gemessen wird. Schließlich steht 'R' für den Widerstand, den Sie kennen müssen , um die Ecuation zu berechnen.

Es gibt zwei Möglichkeiten, den Shunt-Widerstand auszulegen:

1. Verwendung eines mit dem Motor in Reihe geschalteten Widerstands. Welcher Wert bekannt sein muss, und Sie müssen die Verlustleistung berücksichtigen. Zum Beispiel: Wenn Sie einen Widerstand von verwenden$1\Omega$und Sie möchten einen Strom von etwa 6 A erfassen, würde die von diesem Widerstand verbrauchte Leistung 36 W betragen. Ich schlage Ihnen daher vor, Werte um zu verwenden$10m\Omega$.

2. Verwendung der Leiterbahn in einer Leiterplatte zur Herstellung eines Shunt-Widerstands. Wie [1] sagt, erhalten Sie abhängig von den folgenden Parametern in der Formel einen Widerstandswert:

$R=\rho \times \dfrac{L}{t \times w}\times(1+Tc \times (T-25))$

• Länge (L)
• Dicke (t)
• Breite (w)
• Widerstand (ρ). Für Cu,$\rho=1.7*10^{-6}\Omega$-cm
• Temperatur (T)
• Tc = 3,9$10^-3\Omega/\Omega/C$(Ich weiß nicht, wofür es steht, Ideen?).

Einige lassen den Temperaturproduktteil [2] weg. Es gibt viele Webs, die Sie verwenden können, um den ungefähren Widerstand der Leiterbahn zu generieren, zum Beispiel in [3] und [4]. Jedenfalls würde ich den Wert mit einem Multimeter mit a messen$m\Omega$Fähigkeit. Wenn Sie weitere Informationen wünschen, überprüfen Sie [5].

Andererseits ist die einzige Möglichkeit, die Spannung dieses Widerstands zu messen, die Verwendung eines Instrumentalverstärkers, genau wie Stevenvh vorschlägt.

[1] AN894 – Rückkopplungsschaltkreise für Motorsteuerungssensoren von Microchip.

[2] AP144 – Berechnung des Leiterbahnwiderstands von Polar Instruments.

[3] Spurwiderstandsrechner von EEWeb.

[4] PCB Thermal Copper Area von The CircuitCalculator.com Blog.

[5] Aufbau Ihrer Stromversorgung - Überlegungen zum Layout von Robert Kollman [TI].