ampermetru de precizie cu MCU Atmel ?!

[dan_e]

Se poate construi cu ajutorul unui MCU Atmel un ampermetru de precizie capabil sa citeasca corect 0,1mA pana la un amper ? Sau e nevoie de un ADC de 24biti extern ? Culegerea semnalului masurat am vazut prin mai multe documentatii realizata cu un amplificator operational in montaj diferential cuplat pe un șunt. Acest șunt e bine sa fie o simpla rezistenta sau un șunt dedicat si daca da, de care tip ? Si care este cel mai ieftin MCU Atmel care sa faca treaba asta si sa afiseze pe un LCD1x16 valoarea masurata ?

[mducu]

Salut Dan,

poate te ajuta: How to measure DC current with a microcontroller, ca punct de plecare in ceea ce iti propui tu.

Daca as fi in locul tau si as dori precizie as merge pe un senzor de curent extern ex.: ACS712

 

[roadrunner]

calcul simplu 1A / 0.1mA = 10000.  (deci ai avea nevoie de un ADC de minim 14 biti)

14 biti de rezolutie la adc iti dau o precizie de 1A/16384 = 0.0610mA

ideal ar fi sa folosesti un ADC de 16 biti cu tensiune de referinta cat mai buna si fara zgomot - concluzia ADC-ul din ATmega nu e bun in cazul dat. (si nici cel din SAM ca e numai pe 12 biti)

 

Algerea shunt-ului se face in functie de cel putin 3 parametrii - curent maxim, toleranta, coef de variatie cu temp.

Teoretic shunt-ul trebuie sa fie de valoare cat mai mica ca sa nu influenteze circuitul in care va fi inseriat ampermetrul dar o valoare mica a shunt-ului va produce o valoare mica a caderii de tensiune pe shunt si va necesita amplificare mai mare ca sa obtii tensiuni masurabie de catre ADC. (amplificare mare inseamna precizie scazuta si zgomot mai mare) - practic trebuie facut un compromis

sunt amplificatoare dedicate pentru shunt-uri de exemplu http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina190-q1.pdf

Deci cand alegi shunt-ul trebuie sa tii cont de Vref a ADC-ului (Full scale la masurare) si de acolo calculezi invers ce amplificare ai nevoie si cat trebuie sa fie caderea pe shunt la curentul maxim masurabil.

exemplu concret -

ADC cu Vref 2.5V

Curent maxim masurabil 1A

asta inseamna ca la 1A (max masurabil) pe adc vrei sa ai 2.5V

Alegi un amplif de shunt cu castig de 100V/V ( INA190A3-Q1: 100 V/V  sa zicem) - asta inseamna ca ai nevoie de 0.025V la intrare in amplif ca sa obtii 2.5V la iesire.

Deci pe shunt la 1A trebuie sa ai o cadere de 0.025V  - cu legea lui Ohm calculezi valoarea shunt-ului U/I   0.025/1  -> 0.025ohmi (sau 25 mili ohmi)

Alegi un shunt de 0.025 mOhm care sa reziste la cel putin 10A si saiba o toleranta cat mai buna si un coeficient de variatie cu temperatura cat mai mic.

RR

Exista circuite integrate amplificatoare de shunt care au rezistenta de shunt integrata dar nu sunt neparat precise sunt mai comod de folosit daca nu ai nevoie de precizie mare. In toate ampermetrele de precizie se folosesc shunt-uri dedicate si amplificatoare alese pe spranceana.

Din pacate circuitul sugerat mai sus ACS712  (care e un senzor hall) nu are precizie prea mare (1.5% din datasheet)  tu ai nevoie de 0.01% pentru a masura 0.1mA la 1A full scale. Circuitul ACS712 are alte merite cum ar fi izolare galvanica si rezistenta interna foarte mica (mai putin precizie)

 

Editat Octombrie 20, 2019 de roadrunner

[mducu]

Bine punctat @roadrunner.

Eu am folosit ca exemplu senzorul de curent dedicat. In functie de exigente se pot cauta componentele adecvate pentru cerintele date.

Un exemplu de IC pentru tensiunea de referinta: REF50xx

Un exemplu de ADC pe 16biti: MCP3426

 

[dan_e]

Multumesc de raspunsuri. 

MCP3426 pare un ADC bun. As putea sa-l interfatez cu un Atmega8 si apoi cu un LCD 1x16.

https://ro.mouser.com/ProductDetail/Microchip-Technology/MCP3426A1-E-SN?qs=sGAEpiMZZMvTvDTV69d2Qma422g6fGnNCgLbZjfay%2FY%3D

Totusi, INA190 nu gasesc deloc pe la magazine de profil ? o alternativa de AO pentru citire șunt ? Si sa vad ce sunt sa aleg. Poate are cineva vreun exemplu de șunt !!!

[mducu]

Cu placere.

O alternativa pt. AO: AD8630 (pretul lui fiind undeva la 40 ron)

[vijelie02]

https://ro.mouser.com/Texas-Instruments/Semiconductors/Amplifier-ICs/Current-Sense-Amplifiers/INA190-Series/_/N-6o48g?P=1y8v6w7Z1z0zls6

[gsabac]

Am cautat documentatii pentru un milivoltmetru 6 1/2 cu MCP3551-PIC16F877A, nu am gasit dar am gasit o aplicatie cu Arduino:

     http://www.paulvdiyblogs.net/2016/09/building-6-digit-digital-milli-voltmeter.html

Codurile sunt prezentate pe github:  https://github.com/paulvee/6-digit-milli-voltmeter

Circuitul ADC tip MCP3551 are 22 de biti cu intrare diferentiala si pentru aplicatie ii trebuie la intrare un amplificator diferential la care se conecteaza suntul.

O masuratoare cu 6 1/2 digit este utila pentru ampermetrul din topic, deoarece se masoara 7 cifre, un milion de trepte. Este necesar 1,000.000 pentru ca la valoarea minima de 100uA sa fie o precizie teoretica de 1%.

          

Deci ca idee, se poate proiecta si construi ampermetrul din topic.

@gsabac

Editat Octombrie 28, 2019 de gsabac

[mducu]

Tot ca sursa de inspiratie recomand si :Scullcom-millivolt-meter

Editat Octombrie 31, 2019 de mducu

[gsabac]

@mducu, ati descoperit o comoara de proiecte, de la idee, software, PCB si realizarea finala.

Am experimentat si eu pe simulatoare circuitele ADC pe 24 si 22 bit, LTC2440, MCP3551 cu intrare diferentiala, bune si pentru ampermetru si rezultatele sunt excelente, dar din pacate circuitul LTC2400 nu este in biblioteca Proteus. Este tentant mai ales pentru un voltmetru, deoarece are o intrare nediferentiala, intre +Vin si masa si toate circuitele prezentate costa peste 50 lei la firma.

@gsabac

[mducu]

Intradevar d-nul Louis Scully este o adevarata sursa de inspiratie, atat prin abordarile lui teoretice cat si punerea in practica a prototipurilor create.

Se pot realiza o serie de echipamente de laborator de inalta precizie, tinand cont de sfaturile dansului.

[roadrunner]

Pun mai jos un link cu un video facut de cei de la ST incare explica folosirea de amplificatoare zero drift (de precizie) pentru masurarea caderii de tensiune de pe shunt.

folosing un amplificator de precizie (si factor de amplificare mai mare) se poate reduce considerabil valoarea shunt-ului si astfel pierderile din shunt. 

S-auzim numai de bine.

RR

 

 

[dan_e]

Mersi roadrunner. Interesant material video! 

[dan_e]

A folosit cineva modulul urmator de la mikroe.com si daca da, ce pareri are ? Se merita ?

https://www.mikroe.com/current-2-click

Editat Decembrie 7, 2019 de dan_e