Różnicowy pomiar napięcia - pomiar prądu na boczniku

[Krawi92]

Hejka, któryś już raz z rzędu podchodzę do tematu z książki, jak na AVRku mierzyć natężenie. Jakoś nie chcę odpuścić tego tematu, ale też nie mogę wielu rzeczy zrozumieć  Co do idei to ją rozumiem, że szeregowo w obwód zasilania wpinamy rezystor o minimalnej rezystancji np: 0,1ohm i mocy w zależności od tego, jak duże prądy chcemy mierzyć. Mierząc spadek napięcia na boczniku z prawa ohma wyjdzie nam prąd. W mojej książce opisywana jest metoda pomiaru różnicowego z wykorzystaniem wzmacniacza operacyjnego wbudowanego w uC. Jeśli chodzi o schemat podłączenia to tak, jedną końcówkę bocznika podłączamy do wejścia odwracającego NEG i do masy. I teraz jeśli będzie jakaś różnica napięc między POS  a NEG, to ta różnica zostanie wzmocniona o wartość wzmocnienia jakie ustawię w rejestrze. Nie rozumiem, czemu na schematach jest dzielnik rezystorowy przed wejsciem nieodwracającym. Po co tak małe napięcie z bocznika np: 0,005V jeszcze dzielimy np: przez 2. Widzę też że dobierane są różne dzielniki o róznym współczynniku podziału, różne wartości rezystorów. Trochę się w tym pogubiłem  Z góry dziękuje za podpowiedzi 

[ethanak]

Pokaż ten schemat bo nie każdy ma tę książkę (w sumie nie wiadomo jaką)

[Krawi92]

Nie mogę ogarnąć tych wyliczeń bo tu do tego pewnie potrzebny jest ten dzielnik 

[ethanak]

W sumie jest tak: NEG jest podłaczony do masy, a więc w rzeczywistości mierzysz napięcie miedzy POS a masą. Teoretycznie nie jest potrzebny żaden wzmacniacz różnicowy, traktuj to jak zwykły ADC z regulowaną czułością.

Trochę mnie dziwi ten dzielnik i nie bardzo mogę znaleźć sens jego istnienia, chyba że chodzi o ograniczenie maksymalnego napięcia na wzmacniaczu różnicowym lub filtrację przez ten kondensatorek.

W sumie na boczniku odkłada się jakieś tam napięcie, mierzysz jego wartość po przejściu przez dzielnik (w tym przypadku połowę wartości) i dlatego do obliczeń musisz wprowadzić rzeczywistą wartość (czyli pomnożoną przez współczynnik podziału dzielnika, w tym przypadku dwa).

Może być?

[Krawi92]

Na razie do obliczeń nie przechodziłem bo chciałem zrozumieć sens schematu. Na elektrodzie też widziałem kilka tematów i też przewijał się dzielnik i różnym współczynniku podziału. Tutaj przykład akurat przez 2. No nie wiem może ktoś jeszcze się wypowie. Spróbuję pokombinować czy ma to wpływ na rozdzielczość adc. Teraz mi na myśl jeszcze przyszło, czy nie chodzi tu też o napięcie odniesienia vref. No i skąd te wartości 2x 22k. Nie mogłoby być nie wiem 2x 10k albo 1k? Może głupie pytania ale nie mogę dojść do tego heh

Edytowano Sierpień 3, 2022 przez Krawi92

[_LM_]

Nie wgłębiając się w tabelki, można powiedzieć że dzielnik jest po to aby jak najszerzej wykorzystać zakres ADC i dzięki temu zwiększyć rozdzielczość pomiaru. Przy okazji z kondensatorem tworzy się filtr dolnoprzepustowy. 

Dnia 3.08.2022 o 16:00, Krawi92 napisał:

No i skąd te wartości 2x 22k. Nie mogłoby być nie wiem 2x 10k albo 1k? Może głupie pytania ale nie mogę dojść do tego heh

Możesz, ale im mniejsze wartości tych rezystorów, tym większy będą miały wpływ na pomiar, ogólnie nie powinno być wielkiej różnicy pomiędzy 2x22 a 2x10k (jeśli chodzi o wpływ na pomiar) ale zmieni się częstotliwość filtru. Nie pamiętam czy było tam opisane jaką częstotliwość odcięcia ma ten filtr. 

Aha i w drugą stronę również nie należy przeginać np: stosując rezystory 2x1MΩ gdyż w grę wejdzie rezystancja wejściowa od adc mikrokontrolera zdaje się że około 100k

Edytowano Sierpień 3, 2022 przez _LM_

[ethanak]

22k wynika z wewnętrznej rezystancji przetwornika. Chodzi o to, aby dzielnik nie wpływał na wartość mierzonego napięcia (dlatego duża rezystancja), a jednocześnie aby wewnętrzna rezystancja przetwornika nie zniekształa wyniku (dlatego mała rezystancja).

Spokojnie możesz zastosować 10k, pewnie nawet 1k, spróbuj co się stanie przy rezystancjach np. 220k i kilka omów (oczywiście wyniki rzeczywistych pomiarów).

[Gość]

Nie lepiej zastosować bardzo bezpieczne rozwiązanie czyli gotowy czujnik prądu . TME , Maritex  i na pewno kilku innych dystrybutorów części elektronicznych ma w swojej ofercie. W załączeniu przykładowy czujnik ACS711.Zamiast rezystora,którego oporność może "pływać" jest czujnik Halla.Jeśli mierzysz małe prądy i są małe potencjały to od biedy możesz pokusić się o rozwiązanie  oparte na rezystorach.Sytuacja zmienia się gdy prądy są duże i potencjały też.Zauważono ten problem i rozwiązano projektując  czujniki prądu.

 

 

ACS711.pdf.pdf

[Krawi92]

Dzięki wielkie za dyskusje. Oczywiście, że jest wiele gotowych modułów, dokładniejszych itp z których na pewno skorzystam, niemniej chciałem po prostu zrozumieć rozdział w książce. Zacząłem się trochę bawić obliczeniami, analizować te tabelki itp i faktycznie, dobór dzielnika wpływa na rozdzielczość tak jak źródło napiecia odniesienia. Trzeba postawić z góry pewne założenia, jaki max prąd mierzymy i bawić się doborem. 

Przykładowo wg tych tabelek, policzyłem sobie, że gdybym chciał mierzyć prad max 10A, to żebym uzyskał jak najlepsza rozdzielczość przy Vref 2,56V to dzielnik musiałby mieć współczynnik podziału 7.5 

[Gość]

A czy policzyłeś jaka jest moc na rezystorze W=I² *R.Jeśli I=10A to I²=100A².Rezystancja 0,1Ω powoduje,że na tym rezystorze układ traci 10W.Z rezystorami jest tak,że im większy prąd płynie tym więcej jest traconej mocy na ciepło Joule co powoduje podgrzewanie się opornika.Ta temperatura powoduje zazwyczaj wzrost oporności a to powoduje,że pomiar jest obarczony dużym błędem.No chyba,że zastosujemy rezystor o mocy np100W.I tu powstaje pytanie - to jakie gabaryty będzie mieć rezystor? Widzisz bezsensowność zastosowania takiego rozwiązania.Zapewne w książce nie jest to napisane bo prawdopodobnie autor nie do końca przeanalizował układ chyba,że uszło Twojej uwadze zastrzeżenie,że to rozwiązanie stosuje się do malutkich prądów.Bardzo dobrze,że jesteś dociekliwy bo to klucz do poznania i sukcesu.Ja,zaproponowałem rozwiązanie nowoczesne,które praktycznie rzecz biorąc  nie ma wad a tylko zalety.Jeśli miałbym coś doradzić to myśl nowocześnie,że się tak wyrażę, z duchem epoki.Nie tak dawno przeczytałem tu na tym blogu artykuł o prądzie elektrycznym.Polecam bo artykuł daje wiedzę o tym na jak niskim poziomie rozwoju jest nasza cywilizacja.

[Krawi92]

Tak tak, moc brałem pod uwagę. Obliczenia czysto teoretyczne. Dziś testowałem ten układ, jednak nie mam dobrych narzędzi do porównania pomiarów. Mniej więcej się zgadzaly mierząc miernikiem za 2 dychy napewno zakupie jakiś prosty moduł na czujniku Halla do pomiaru prądu, chętnie postestuje. A jakis link do artykułu o którym piszesz masz? 

Ps. Już któraś osoba mi sugeruje żebym zaczął poznawać nowsze procki i rozwiązania niż avrki

Edytowano Sierpień 3, 2022 przez Krawi92

[Gość]

kliknij blog - u góry .Trzeci artykuł   https://forbot.pl/blog/czy-elektronik-musi-byc-fizykiem-prad-elektryczny-w-teorii-id51851