Pomiar prądu na rezystorze, 100mV i komparator

[Sebastian Biały]

Witam.

Mam takią sytuację: muszę dowiedziec sie, kiedy prąd przepływający przez
rezystor pomiarowy 0.1Ohm przekracza 1A. To coś w rodzaju bezpiecznika,
mniejsza o szczegóły. W kazdym razie muszę dowiedziec się, ze prąd >1A
co oznacza, ze napięcie na rezystorze pomiarowym od strony masy wynosi
100mV i więcej.

Mam do dyspozycji wzmacniacz operacyjny i/lub komparator.

W różnych schematach jakie wpadaja mi w lapska widze dwa rozwiązania
tego problemu:

a) jest tylko sam komparator który porównuje napięcie z rezystora z
wzorcowym i wynik porównania podawany jest wprost dalej na logikę. Tylko
jeden komparator.

b) pomiar na rezystorze jest najpierw wzmacniany *N a dopiero potem
porównywany z wzorcem. Używamy dwóch wzmacniaczy (albo wzmacniacza i
komparatora).

Pytanie brzmi: czy sa jakieś zalety b) ? Wolałbym minimalizować ilość
elementów jakie będą w okolicy tego pomiaru a mam do czego wykorzystać
drugi wzmacniacz. Czy wybranie a) niesie z sobą jakieś problemy?
Zakladam, ze interesuje mnie rozsądne porównywanie w zakresie
10mV->100mV od strony masy (w tym zakresie będzie mi się zmienial
wzorzec). Komparator/wzmacniacz bedzie zasilany niesymetrycznie masa->Vcc.

[Wojciech Bartczak]

Post by Sebastian Biały
Witam.
Mam takią sytuację: muszę dowiedziec sie, kiedy prąd przepływający przez
rezystor pomiarowy 0.1Ohm przekracza 1A. To coś w rodzaju bezpiecznika,
mniejsza o szczegóły. W kazdym razie muszę dowiedziec się, ze prąd >1A
co oznacza, ze napięcie na rezystorze pomiarowym od strony masy wynosi
100mV i więcej.
Mam do dyspozycji wzmacniacz operacyjny i/lub komparator.
W różnych schematach jakie wpadaja mi w lapska widze dwa rozwiązania
a) jest tylko sam komparator który porównuje napięcie z rezystora z
wzorcowym i wynik porównania podawany jest wprost dalej na logikę. Tylko
jeden komparator.
b) pomiar na rezystorze jest najpierw wzmacniany *N a dopiero potem
porównywany z wzorcem. Używamy dwóch wzmacniaczy (albo wzmacniacza i
komparatora).
Pytanie brzmi: czy sa jakieś zalety b) ? Wolałbym minimalizować ilość
elementów jakie będą w okolicy tego pomiaru a mam do czego wykorzystać
drugi wzmacniacz. Czy wybranie a) niesie z sobą jakieś problemy?
Zakladam, ze interesuje mnie rozsądne porównywanie w zakresie
10mV->100mV od strony masy (w tym zakresie będzie mi się zmienial
wzorzec). Komparator/wzmacniacz bedzie zasilany niesymetrycznie masa->Vcc.

Oba rozwiązania mają swoje wady.

Co do czystego komparatora,


- może być marnie ze stałością napięcia odniesienia o takich
parametrach, zwłaszcza w pobliżu ścieżek wiodących duże prądy
- czy jakieś chwilowe przepięcia/przetężenia nie wysterują komparatora
powodując pojawienie się fałszywego sygnału błędu/ostrzeżenia
- co ze stabilnością termiczną, dokładnością rezystora

Co do wzmacniacza z komparatorem

- W obudowie jest albo wzmacniacz albo komparator, odpada zatem
minimalizacja ilości elementów.

Odradzam użycie wzmacniacza jako komparatora, jest powolny (posiada
kompensacje wewnętrzną), przewidziany jest do pracy w układzie ze
sprzężeniem zwrotnym

- wzmocnienie napięcia powoduje pewne problemy, zwiększona niedokładność
- 100mV od masy dla wzmacniacza operacyjnego w takiej konfiguracji to w
sumie masa, 10mV tym bardziej.

Ja proponuje czujnik halla. Posiadający odpowiednie wyjście, w
zależności od tego co potrzebujesz. Dodatkowo, nie wniesie w obwód
prądowy, żadnego spadku napięcia.

Pozdrawiam,
Wojtek.

[Sebastian Biały]

Post by Wojciech Bartczak
Co do czystego komparatora,
- może być marnie ze stałością napięcia odniesienia o takich
parametrach, zwłaszcza w pobliżu ścieżek wiodących duże prądy

Nie ma problemu. Nie zalezy mi na aptekarskiej dokładności.

Post by Wojciech Bartczak
- czy jakieś chwilowe przepięcia/przetężenia nie wysterują komparatora
powodując pojawienie się fałszywego sygnału błędu/ostrzeżenia

Tez się nic złego nie stanie.

Post by Wojciech Bartczak
Co do wzmacniacza z komparatorem
- wzmocnienie napięcia powoduje pewne problemy, zwiększona niedokładność
- 100mV od masy dla wzmacniacza operacyjnego w takiej konfiguracji to w
sumie masa, 10mV tym bardziej.

No więc własnie obawiam sie, ze nawet jak wezmę konfiguracje
wzmacniająca to czy aby w ogóle się coś wzmocni.

Post by Wojciech Bartczak
Ja proponuje czujnik halla.

Czy nie będzie reagowal na okoliczne zakłócenia magnetyczne? Musiałbym
go chyba ekranować, w poblizu pracuje spory silnik.

Post by Wojciech Bartczak
Dodatkowo, nie wniesie w obwód
prądowy, żadnego spadku napięcia.

Nie zależy mi.

[Wojciech Bartczak]

Post by Sebastian Biały

Post by Wojciech Bartczak
Ja proponuje czujnik halla.

Czy nie będzie reagowal na okoliczne zakłócenia magnetyczne? Musiałbym
go chyba ekranować, w poblizu pracuje spory silnik.

Nie do końca, czujnik ten działa na zasadzie sprzężenia zwrotnego i
kompensacji pola magnetycznego wytworzonego w szczelinie, dodatkowo
wzmacnia sygnał. Dokładnie chodziło mi o przekładnik LEM( bije się
w pierś, powinienem był to dokładnie napisać, ale nazwa mi uciekła).
Płytka z układem pom. będzie chyba w jakiejś obudowe, jeżeli będzie
stalowa, powinno wystarczyć aby zmniejszyć wpływ silnika. Chyba
że masz na myśli kolosa 160kW :D to wtedy sieje ale też troche,
generalnie pole rozproszenia silnika nie jest dużę. Bardziej martwiłbym
się o silniki zasilane z falowników, bo to falowniki głównie sieją.
Z innej strony, skoro spadek napięcia nie jest dla Ciebie istotny,
można go powiększyć, chyba, że rezystor już jest i jest niewymienialny ?
Wtedy zastosowanie wzmacniacza ma sens. Dodatkowo tak jak napisał PP,
ta konfiguracja wyznacza dość rygorystyczne parametry dla wzm. op.
może jakiś model w technologi fet lub bifet (wejście stanowi wzm.
różnicowy wykonany na tranzystorach polowych).

Pozdrawiam,
Wojtek.

[Sebastian Biały]

Post by Wojciech Bartczak
wzmacnia sygnał. Dokładnie chodziło mi o przekładnik LEM

Hmmm one sa dośc drogie. W zderzeniu z rezystorem nie dość, ze 100x
droższe to jeszcze parokrotnie wieksze ...

Byc może nie napisałem tego w prost, ale w zasadzie potrzebuje
dokładności "na oko". Przy przekroczeniu 1A u mnie efekt będzie
wyłacznie termiczny i nie ma co przesadzać, ze urządzenie umrze przy
1.1A. Ale jesli mogę zrobić ładną detekcję, to czemu nie.

Post by Wojciech Bartczak
stalowa, powinno wystarczyć aby zmniejszyć wpływ silnika. Chyba
że masz na myśli kolosa 160kW :D

Nie, ale silnik jest w odległości jakiś 20cm (zasilanie osobne, ale
czujnik magnetorezystywny umieszczony 1m od niego pokazuje pracę śliczną
cewek ;)

Post by Wojciech Bartczak
Z innej strony, skoro spadek napięcia nie jest dla Ciebie istotny,
można go powiększyć, chyba, że rezystor już jest i jest niewymienialny ?

Zgadza się. Moge wziąść 1Ohm i dostac 1V. Zanim jednak to zrobię wole
zapytać.

[Desoft]

Post by Sebastian Biały
Zgadza się. Moge wziąść 1Ohm i dostac 1V. Zanim jednak to zrobię wole
zapytać.

Jeżeli możesz dać 1ohm i dokładność jest sprawą nienajważniejszą, to
pozostaje jeszcze wywalić komparator.
Tranzystor ma UBE = 0,65V więc rezystor 0,68ohma "w zaokrągleniu", bo trzeba
dać z kilka-naście-set omów w zabezpieczeniu bazy.

[Sebastian Biały]

Post by Desoft
Tranzystor ma UBE = 0,65V więc rezystor 0,68ohma "w zaokrągleniu", bo
trzeba dać z kilka-naście-set omów w zabezpieczeniu bazy.

Bedzie mi to troche za powoli zmieniać stan, a sterowac to ma
bezposrednio nogą procesora. No i niestety: musze wzorzec mieć
regulowany ;) Więc zahardkodowane Ube nie wchodzi w grę.

[Desoft]

Post by Desoft
Tranzystor ma UBE = 0,65V więc rezystor 0,68ohma "w zaokrągleniu", bo
trzeba dać z kilka-naście-set omów w zabezpieczeniu bazy.

Bedzie mi to troche za powoli zmieniać stan, a sterowac to ma bezposrednio
nogą procesora.

Nie wiem dlaczego miałoby za wolno działać?
Kilkanaście tranzystorów w komparatorze, wzmacniaczu operacyjnym jest
szybsze od jednego pracującego w układzie WE? Na współczesnych elementach to
nawet GHz....

No i niestety: musze wzorzec mieć regulowany ;) Więc zahardkodowane Ube
nie wchodzi w grę.

Chyba, że regulacja prze dzielnik napięcia z rezystora pomiarowego będzie
niewystarczająca.

Nie nalegam :-)

[Piotr Gałka]

Post by Desoft
Tranzystor ma UBE = 0,65V więc rezystor 0,68ohma "w zaokrągleniu", bo
trzeba dać z kilka-naście-set omów w zabezpieczeniu bazy.

Bedzie mi to troche za powoli zmieniać stan, a sterowac to ma bezposrednio
nogą procesora. No i niestety: musze wzorzec mieć regulowany ;) Więc
zahardkodowane Ube nie wchodzi w grę.

Bazę można wstępnie spolaryzować - np. tak, aby spadek 0.3V na R pomiarowym
dawał przełączenie. Zmieniając tę polaryzację regulujesz czułość.
P.G.

[entroper]

Post by Sebastian Biały

Post by Wojciech Bartczak
Ja proponuje czujnik halla.

Czy nie będzie reagowal na okoliczne zakłócenia magnetyczne?

będzie i to mocno - w końcu sam mierzy raczej słabe pola.

e.

[Papa Smerf]

Post by Sebastian Biały
Mam takią sytuację: muszę dowiedziec sie, kiedy prąd przepływający przez
rezystor pomiarowy 0.1Ohm przekracza 1A. To coś w rodzaju bezpiecznika,
mniejsza o szczegóły. W kazdym razie muszę dowiedziec się, ze prąd >1A co
oznacza, ze napięcie na rezystorze pomiarowym od strony masy wynosi 100mV
i więcej.
Mam do dyspozycji wzmacniacz operacyjny i/lub komparator.
W różnych schematach jakie wpadaja mi w lapska widze dwa rozwiązania tego
problemu: a) jest tylko sam komparator który porównuje napięcie z
rezystora z wzorcowym i wynik porównania podawany jest wprost dalej na
logikę. Tylko jeden komparator.
b) pomiar na rezystorze jest najpierw wzmacniany *N a dopiero potem
porównywany z wzorcem. Używamy dwóch wzmacniaczy (albo wzmacniacza i
komparatora).
Pytanie brzmi: czy sa jakieś zalety b) ? Wolałbym minimalizować ilość
elementów jakie będą w okolicy tego pomiaru a mam do czego wykorzystać
drugi wzmacniacz. Czy wybranie a) niesie z sobą jakieś problemy? Zakladam,
ze interesuje mnie rozsądne porównywanie w zakresie 10mV->100mV od strony
masy (w tym zakresie będzie mi się zmienial wzorzec).
Komparator/wzmacniacz bedzie zasilany niesymetrycznie masa->Vcc.

główna wada przy rozwiązniu a może byc taka że nie dysponujesz napięciem
odniesienia jakie chcesz, w każdym raize jeśli zależy ci na minimalizacji
układu to zarówno opcję a i b da się zrobić na jednym układzie operacyjny,
robisz sobie układ operacyjny w układzie komparatora za wzmocnieniem i po
sprawie!:O)
nie wiem czym ten układ ma srerować i jak wygląda zasilanie wszystkiego, ale
nawet da się to zrobić bez źródła odniesienia, po prosttu wystarczy
przesunąć odpowiednio charakterystyke wzmacniacza:O)

[PP]

Post by Sebastian Biały
b) pomiar na rezystorze jest najpierw wzmacniany *N a dopiero potem
porównywany z wzorcem. Używamy dwóch wzmacniaczy (albo wzmacniacza i
komparatora).

Pomiary w pobliżu masy są zawsze obarczone problemami, myślę że dla Ciebie
najlepszym rozwiązaniem jest wersja 2, tylko że wymogi na wzmacniacz są
ostre, polecam Ci PDFa od wzmacniacza MCP607, tam na jednej z pierwszych
stron jest układ do pomiaru prądu w "masie", wzmacniacz działa poprawnie z
oboma wejściami na masie a nawet lekko poniżej, ma zasilanie 5V i jest
podwójny, czyli drugi z obudowy możesz zastosować jako komparator.
Jak ktoś wyżej wspomniał wzmacniacze jako komparatory nie są zbyt szybkie ,
ale zaletą jest to że jest to R2R więc spokojnie możesz jego wyjście podpiąć
do jakiejś bramki lub wprost do procesora.
Piotr

[entroper]

Post by Sebastian Biały
Mam takią sytuację: muszę dowiedziec sie, kiedy prąd przepływający przez
rezystor pomiarowy 0.1Ohm przekracza 1A. To coś w rodzaju bezpiecznika,
mniejsza o szczegóły. W kazdym razie muszę dowiedziec się, ze prąd >1A
co oznacza, ze napięcie na rezystorze pomiarowym od strony masy wynosi
100mV i więcej.
Mam do dyspozycji wzmacniacz operacyjny i/lub komparator.
W różnych schematach jakie wpadaja mi w lapska widze dwa rozwiązania
a) jest tylko sam komparator który porównuje napięcie z rezystora z
wzorcowym i wynik porównania podawany jest wprost dalej na logikę. Tylko
jeden komparator.

jeśli błąd wynikający z napięcia niezrównoważenia Ci odpowiada to w czym
problem? Zakładając błąd 2mV, przy 100mV nie ma problemu, przy 10mV Twoja
decyzja. Oczywiście prowadzenie ścieżek musi uwzględniać spadki napięć w
masie i to zarówno od strony pomiaru jaki i referencji.
Zastanów się, czy jakaś histereza by się nie przydała.

e.