Komparator vs. Wzmacniacz operacyjny: Jak efektywnie monitorować prąd przez rezystor 0,1?

Fri Nov 06, 2009 10:49 pm   

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.

Fri Nov 06, 2009 11:46 pm   

Sebastian Biały pisze:

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.

Sat Nov 07, 2009 8:40 am   

Wojciech Bartczak wrote:

Nie ma problemu. Nie zalezy mi na aptekarskiej dokładności.


Tez się nic złego nie stanie.


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


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


Nie zależy mi.

Sat Nov 07, 2009 9:38 am   

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

Sat Nov 07, 2009 11:07 am   

Sebastian Biały pisze:


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 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.

Sat Nov 07, 2009 12:17 pm   

Użytkownik Sebastian Biały napisał:

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)

Sat Nov 07, 2009 4:40 pm   

Wojciech Bartczak wrote:

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.


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


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

Sat Nov 07, 2009 8:43 pm   

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.

--
Desoft

Sat Nov 07, 2009 8:46 pm   

Desoft wrote:

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.

Sat Nov 07, 2009 10:59 pm   

Użytkownik "Sebastian Biały" <heby@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości
news:hd4iq9$mfl$1@achot.icm.edu.pl...

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....


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

Nie nalegam :-)

--
Desoft

Mon Nov 09, 2009 9:51 am   

Użytkownik "Sebastian Biały" <heby@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości
news:hd4iq9$mfl$1@achot.icm.edu.pl...

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

Mon Nov 09, 2009 7:20 pm   

Użytkownik "Sebastian Biały" <heby@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości
news:hd3891$c1h$1@achot.icm.edu.pl...


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

e.

Mon Nov 09, 2009 7:30 pm   

Użytkownik "Sebastian Biały" <heby@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości
news:hd25kt$mvb$1@achot.icm.edu.pl...


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.