Medición de corriente en un rango bastante grande

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Una parte de un circuito que estoy construyendo tiene los siguientes componentes:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

  • Para aclarar, la base del transistor recibe corriente de una parte diferente del circuito.

V1 es una fuente de voltaje, variable entre 0 y 35V. Puede entregar hasta 1amp, sin embargo, en aras de la seguridad del transistor, limitaré el máximo. actual a no más de 250 mA.

R1, es una resistencia de detección. 0.1% con baja temp. coeficiente.

Los valores de V1 & R1 como se muestra son arbitrarios.

Se desarrollará un voltaje en R1 a medida que la corriente pasa a través de él. Mi intención era usar un amplificador de detección de corriente que alimente un ADC de 14 a 16 bits para leer el voltaje.

El problema es que mi ADC tendrá un rango de lectura de hasta 5V, probablemente un poco menos. El amplificador de detección actual tiene alguna ganancia interna, 20 parece ser una común. Esto hace que sea imposible encontrar un solo valor de resistencia que me permita obtener lecturas en el rango de uA y en el rango de mA alto.

Por ejemplo, si 1uA fluye a través de R1 que es 1Ohm, habrá un voltaje de 1uV a través de la resistencia. Amplificado por 20, el amplificador de detección de corriente. Saldrá 20uV. Con un rango de 16 bits de ADC y 5V, tengo una resolución de 5/2 ^ 16 = ~ 76.3uV, por lo que esto no detectará nada bajo 3.8uA y esa será mi resolución final. En la vida real, sería menos debido al ruido, tal vez la mitad de eso o un poco peor.

A 250 mA, el voltaje a través de la resistencia es de 0.25 V por 20 = 5 V, por lo que ese sería el valor más alto que podría medir.

Es fácil ver que no puedo usar una resistencia más grande porque eso significaría que una corriente más alta pasará 5 V, lo que significa que no podré leerlos. El uso de una resistencia de menor valor causará una mayor pérdida de resolución en el rango bajo.

¿Cuál es la manera de obtener "lo mejor de ambos mundos"? Puedo imaginarme usando dos resistencias, pero ¿cómo sé cuándo cambiar entre ellas y a quién "creer"? Esta lectura actual se utilizará para el apagado automático en caso de que supere un cierto valor, debe ser confiable.

    
pregunta user34920

3 respuestas

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Esto no va a ser fácil. La respuesta normal es usar un chip de detección de corriente de lado alto, como la serie INA16x. Aunque no he revisado la hoja de datos, espero que esto no produzca una precisión de 16 bits.

La primera estrategia sería ver si puede reorganizar el circuito para que realice una detección de corriente del lado bajo.

Si falla, probablemente deba hacer flotar el A / D con V1. Si V1 siempre fuera al menos suficiente para alimentar el A / D, entonces solo sería suficiente un regulador lineal negativo. Sin embargo, dado que V1 puede ir a 0, tiene que suministrar otra potencia. Conecte la salida positiva de la fuente de alimentación A / D especial a V1, luego conecte las líneas digitales dentro y fuera del A / D.

    
respondido por el Olin Lathrop
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No estoy seguro si esto es alguna ayuda. Pero es un pensamiento. No está diseñado para \ $ 250mA \ $, pero si usa \ $ \ pm 10V \ $ en la entrada, hará precisión \ $ \ pm 500 \ mu A \ $ en el pin de salida con \ $ \ pm 50V \ $.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Puede proporcionar algo para estimular otros pensamientos. De todos modos, ciertamente he usado algo parecido para trazar curvas. (Esta es una maqueta para la ilustración.)

    
respondido por el jonk
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Sus requisitos son diferentes de un buen DMM.

Normalmente, uno elige una derivación actual con una escala completa de 100 mV más o menos dependiendo de las clasificaciones de potencia, la ganancia a escala completa en ADC, el error de desplazamiento de entrada y el presupuesto de resolución / error deseado.

Comience con estas especificaciones. 1) Resolución, 2) Resolución 3) Precisión en cada rango

  • Luego considere las derivaciones R para optimizar los rangos anteriores para una escala total de 50 a 150 mV.

  • El ADC de 14 bits proporciona 8,192 niveles + bit de signo o < 4 décadas

  • ADC de 16 bits proporciona 32,768 niveles + bit de signo o 4 1/3 décadas
  • ADC de 20 bits da 5 1/2 décadas + bit de signo
  • dos R de derivación dan 6 décadas con x1 y x100
    • pero la resolución y la precisión no son las mismas en cada rango de década.

Especificaciones anteriores usted decide determinar con precisión qué debe hacerse.

El peligro, por supuesto, es que con el cambio de shunts y las corrientes dinámicas, puede quemar el shunt con rango automático. por lo tanto, en última instancia, un convertidor sigma delta de 24 bits es mejor con una ganancia de OA variable en una derivación de corriente de bajo ruido y alta potencia

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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