En mi pregunta anterior I se le preguntó acerca de una topología simple para sugerencias de regulación de corrientes altas (alrededor de 10A) especialmente para elementos de calentamiento resistivos en el rango de 1 ... 10 Ohmios. Llegué a la conclusión de usar un MOSFET controlado a través de una señal PWM del microcontrolador, ya que el ciclo de trabajo de PWM es lineal con la potencia del elemento de calentamiento (supongo que la misma linealidad para la temperatura).
Y ahora, después de hacer algunas lecturas sobre la importancia de la corriente que se está midiendo, me gustaría medir la corriente a través del elemento calentador y enviar esta información al microcontrolador. Así que decidí medir el voltaje a través de él y luego dividirlo en el valor de la resistencia (descuidando la tolerancia del elemento de calor) y hacer una estimación de la corriente, etc., etc.
Antes de soldar esto en una placa de perfilado, quería tener sus opiniones para el siguiente circuito que modifiqué hasta ahora:
Yantesdeentrarendetalle,aquíestánlosgráficosdesimulacióndeLTspiceparalacorrienteatravésdelelementodecalentamiento,lapotenciainstantáneaylapotenciapromediodelMOSFETylasalidadevoltajefinalalaentradadelaMCU:
(clicizquierdoparaverlomejor)
Quieroirdeizquierdaaderecha:
LaseñaldecontrolesunaseñalPWMde0...5V490Hzdeunpindelmicrocontrolador.
Seutilizaráunafuentedealimentaciónde12V10ASMPSparaunacorrientePWMmáximade0...8Aatravésdelelemento.C4yC1sonparaelruidoenelsuministro.
Q1Q2estáninvirtiendolalógica.EstosedebeaquequieroqueMOSFETsesaturecuandolaseñaldecontrolestáENCENDIDA.TambiénpodríausarunMOSFETlógico,peronosési
En algunos ejemplos, he visto que hay una resistencia de 20k entre la puerta del MOSFET y el suelo. En la simulación no lo encontré necesario, pero no estoy seguro si lo necesito.
Y para la parte de medición, decidí usar un LM358 en una configuración de amplificador diferente (no estoy seguro en la práctica de que sea un buen amplificador operacional para esta aplicación). El voltaje a través del elemento calefactor es demasiado alto para el microcontrolador y no se tira al suelo debido a la caída de voltaje en el MOSFET. Si lo coloco entre la fuente y el suelo, obtengo menos corriente. Así que necesitaba una ganancia negativa, lo que significa que 12V a menos de 5V. Entonces obtengo una ganancia de R4 / R1 = R3 / R2 = 0.33. La razón por la que no usé una configuración de inversión de amplificador operacional es que utilizo una sola fuente de alimentación y la inversión de los amplificadores operacionales tiene una impedancia de entrada baja. Y tampoco utilicé un amplificador operacional que no invierta, porque como mencioné entonces tengo que colocar el elemento calefactor entre la fuente y el suelo.
Una de mis preguntas es que la ganancia a la que apunto es R4 / R1 = R3 / R2 = 0.33. Pero los resistores deben ser emparejados. Qué significa eso? ¿Serían suficientes las resistencias de tolerancia del 1% para las mediciones aproximadas aquí (ya que no estoy midiendo voltajes pequeños de nivel mV)?
Y finalmente agregué un zener de 4.7V para precaución a la entrada de la MCU. (¿Sería bueno agregar un filtro de paso bajo de 100Ohm 100n justo antes de esto?)
Me encantaría tener sus opiniones o errores importantes con este circuito.
EDIT:
Se me sugirió que no usara un amplificador de diferencia y una configuración de amplificador operacional de un solo extremo en lugar de una resistencia baja de nivel de mOhm. Intenté usar una configuración no inversora. ya que tengo un solo suministro.
Pero estoy obteniendo una salida distorsionada si uso una configuración no inversora.
Aquí está el circuito modificado con LM358:
Ylosgráficosparalaentrada(entradanoinversora/gráficoazul)ylasalidadelamplificadoroperacional:
YaquíhayunproblemasimilarconotroopampLMC6482:
Básicamente, la ganancia debe ser (1 + R3 / R7).
Pero la señal PWM está distorsionada (como un pulso filtrado de paso bajo) y no se pone a tierra cuando la entrada es cero.
¿Cómo puedo solucionar este problema?