Condición de la señal del sensor de corriente Hall unipolar para 5v ADC

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Necesito ayuda. Necesito convertir la señal (0v a 5v) del sensor de corriente unipolar basado en Hall que mide la línea de alimentación de la batería de 84v 4kW al convertidor ADC basado en 5v MCU. Aunque ambos, el sensor y el convertidor ADC basado en MCU son unipolares, sus rangos son diferentes y están modificados en el punto medio. Esta es una tarea muy necesaria, pero me sorprendió no encontrar una respuesta completa ni aquí ni en ningún otro lugar. He encontrado la publicación aquí Salida del pedal de cambio de nivel a 0-5 V que en gran parte muestra la solución pero todavía quedan algunos problemas. Cubriré toda la tarea aquí para que otras personas que estén buscando las mismas respuestas tengan todas las respuestas (con su ayuda) aquí en un solo lugar. Elegí el sensor de corriente de la sala Tamura.

Mi esquema:

EstesensoressimilaralmáspopulardeestetipodesensoresHASSdeLEMconespecificacionessimilares:Salidadetensiónlinealdelacorrientedeentrada,bucleabierto,unipolar+5Vdepotencia,referenciade2.5v,salidanominalVref+1.5v=4v(queseutilizaráparalacalibracióncalculadateóricamente),Voutmax>=4.5vCorrientemedida=0salidas2.5v,lacorrientedesaturaciónenunadirecciónproduce4.5vmax,enotradirecciónda0.5vmin(porlotanto,oscilaalrededorde2.5vde0.5va4.5v)Lasnecesidadesdesalidabajanconlaresistenciade10kOm

MiamplificadoroperacionalAD8052elegidoesrielariel0-5v(fuente5v).Medirálacorrientedelabateríaporloquefluyesoloenunadirección,puedousarladirecciónpositivaonegativa,elijoladireccióndegirodesdeelsensorde2.5v(sincorriente)a4.5v(saturación).Peronecesitounaproteccióncontralainserciónaccidentaldeuncabledecorrienteinversaenelbucledelpasillo.Cálculoderesistencias:gananciaG=5v/(4.5-2.5)=2.5G=1+R4/R3=2.5ElijaR3=100k->R4=150k(4.5-Vref)*2.5=(5-Vref)Vref=4.17vEldivisordevoltajeR1=2k,R2=10kproducirá~4.17v

"misterios" sin resolver: ¿Cómo afecta la resistencia de 10k al acondicionamiento de entrada del amplificador operacional? ¿Cambiará los cálculos anteriores? ¿Cómo agregar una protección contra la conexión inversa del cable detectado (el voltaje del sensor caería por debajo de + 2.5v)? Tengo la intención de usar dos sensores para dos rangos de sensibilidad (100A y 300A), por lo tanto, uno (100A) está destinado a estar durante mucho tiempo en saturación. ¿Se sobrecalentará el amplificador operacional saturado?

Edición: hoja de datos de los sensores Tamura: sensor Tamura L01Z100S05

    
pregunta VladBlanshey

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Tanto el sensor Hall como el amplificador operacional se alimentan de 0 a 5 V de alimentación. Es imposible que cualquiera de sus salidas sea negativa o > +5 V.

Figura1.LaetapadesalidadeLM324(imagendemirespuestaenlapublicaciónalaquesehacereferenciaenlapreguntadelOP)estípicadeunasalidadeamplificador.LasalidasolopuedeelevarsehaciaV+enQ6oentierraenQ13.Nohaynadaquelohaganegativo.

  

¿Cómoafectalaresistenciade10kalacondicionamientodeentradadelamplificadoroperacional?¿Cambiaráloscálculosanteriores?

Notendráningúnefecto.

  

¿Cómoagregarunaproteccióncontralaconexióninversadelcabledetectado(elvoltajedelsensorcaeríapordebajode+2.5v)?

Noesnecesarioqueelopampvayahacia+5Vo0V,peroserecuperará.

  

Tengolaintencióndeusardossensoresparadosrangosdesensibilidad(100Ay300A),porlotanto,uno(100A)estádestinadoaestardurantemuchotiempoensaturación.¿Sesobrecalentaráelamplificadoroperacionalsaturado?

Elopampnolohará,perosusensorpodríahacerlosilacorrienterealmenteloatraviesa.Compruebelahojadedatos.

Figura2.PrincipiodefuncionamientodeunsensordecorrientedeefectoHall.Tengaencuentaquelabrechadelnúcleonormalmenteseríamuypequeña:sololosuficientecomoparadeslizarelchipyestáabiertadeparenparaquíconfinesilustrativos.Fuente:Tamura Productos para sensores actuales .

La Figura 2 muestra un sensor Hall instalado en la brecha de un núcleo magnético.

  • Cuando el flujo magnético es vertical a través del sensor, como se muestra, una corriente de referencia o control en la dirección y producirá una tensión en ángulo recto en la dirección x.
  • El voltaje será proporcional al producto de la corriente de referencia, Ic y el flujo magnético.
  • Dado que el flujo magnético en el núcleo es proporcional a los giros de amperios en el conductor de presión que se está midiendo, podemos amplificar el voltaje de Hall para dar una señal con la que podamos trabajar.
  • Algunos dispositivos electrónicos incorporados (no mostrados) llevan a cabo la amplificación y agregan una compensación para que el dispositivo pueda detectar la corriente en ambas direcciones mientras se alimenta de una sola fuente.
  

El sensor Tamura proporciona solo dos especificaciones de corriente: corriente de saturación (parece una corriente primaria, en este caso 100A o 300A) y también "corriente de consumo" Icc, que probablemente sea una corriente "secundaria" que produce la salida Icc < = 15mA.

  • La corriente de saturación es la corriente a la cual el núcleo está saturado magnéticamente. Cualquier aumento adicional en la corriente producirá poco o ningún aumento en el flujo (o salida del sensor). Tenga en cuenta que la corriente de saturación es 1,25 veces la corriente nominal para dar un margen de maniobra antes de que la saturación comience a surtir efecto. (No es un límite definido).
  • Los 15 mA se compondrán de dos partes.
    • Un poco de corriente para alimentar la electrónica de a bordo.
    • La corriente de control, Ic. Este será el principal robo de la corriente y será un valor fijo elegido como una compensación entre el aumento de la sensibilidad y el consumo de energía.
  • El consumo de energía se indicará como \ $ P = VI = 5 \ veces 15m = 75 ~ mW \ $ según lo calculó correctamente.
respondido por el Transistor

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