Medición de voltaje / corriente digitalmente en dos rieles de alimentación independientes

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Estoy diseñando una fuente de alimentación de CC de doble riel, con los dos rieles completamente separados (excepto para compartir un transformador dual-secundario). El diseño principal debería funcionar tal como está, solo agregando un fusible + interruptor de red, pero quiero agregar un voltímetro y un amperímetro a cada salida (y preferiblemente un voltímetro antes de los reguladores de voltaje, también). El problema aquí es que los "medidores" serán las entradas de ADC de un microcontrolador (o ADC externos), y el microcontrolador solo comparte terreno con UNO de los dos rieles. Necesito alguna forma de conectar de forma segura el µC a ambos rieles, tal vez con aislamiento óptico o algo así, mientras mantengo los rieles separados.

No mire demasiado de cerca el esquema exacto (a continuación), ya que no es 100% correcto: no pude encontrar un transformador dual-secundario en MultiSim; El paquete LM317 es incorrecto y el µC se basará en AVR.
Esto es solo para dar una imagen general.


Imagen a tamaño completo

Ahora, el problema: quiero medir el voltaje de salida y la corriente de salida para ambos rieles, desde el microcontrolador compartido, que se alimenta por uno de los dos rieles.
También sería bueno tener una sonda de voltaje justo antes de los LM317; de esa manera, puedo monitorear el voltaje de entrada y también calcular y mostrar la disipación de calor aproximada del LM317.

La medición de voltaje sería fácil, si no fuera por los rieles flotantes ... Un divisor de voltaje, quizás seguido por un seguidor de voltaje opamp para solucionar cualquier problema de impedancia, conectado a una entrada analógica en el µC.

En cuanto a la corriente, no estoy muy seguro. Seguramente se necesitaría un amplificador para amplificar el pequeño voltaje a través de los 68 mOhm de derivaciones (68 µV - 102 mV para 1 mA - 1.5 A), pero no estoy seguro de cómo cablearlo, ya que ninguno de los lados de la derivación está conectado a tierra . También está el problema del voltaje de compensación, sin mencionar el problema del aislamiento galvánico.

Las prioridades son simplicidad y costo, aunque no hace falta decir que también se necesita cierta precisión. Sería genial tener una resolución de 10 mV / 1 mA, aunque algo como 25 mV / 5 mA también podría estar bien.

¿Algún consejo sobre cómo resolver esto? No estoy seguro de mucho de eso. He considerado los ADC externos (shunt - > opamp - > ADC - > optoisolator - > µC), o shunt - > opamp - > optoaislante - > µC, pero eso no parece ser una buena idea ya que el optoaislador podría muck con la lectura analógica. Francamente, no sé muy bien lo que estoy haciendo (aunque me siento seguro acerca de mi conocimiento sobre la PSU en sí mismo), pero estoy dispuesto a leer un poco para aprender.

EDIT: relacionado con una pregunta anterior "Polaridad dual vs doble riel fuente de alimentación "

    
pregunta exscape

3 respuestas

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Además de la respuesta de stevenh , me gustaría sugerir 2 alternativas más:

  1. Puede tener un ADC separado en cada uno de los canales flotantes. Los ADC se vincularían al PIC a través de un bus serie (como SPI). El bus va al canal flotante a través de optoacopladores digitales, que son más económicos que los optoacopladores analógicos. Una vez que tenga un ADC dentro del canal, puede realizar tantas mediciones como el ADC tenga canales sin necesidad de optoacopladores adicionales. Este enfoque ya se mencionó en el comentario de Kenny.
  2. Cada canal podría tener un PIC dedicado. Cada canal con su PIC (y su pantalla, si hay pantallas) flotarán todos juntos, e independientemente del otro canal. No necesitaría instalar un optoacoplador analógico para cada señal que desee medir. Además, los PIC podrían comunicarse entre sí a través del enlace en serie (por ejemplo, UART). El enlace serial pasaría a través de optoacopladores digitales.
respondido por el Nick Alexeev
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El optoaislador - > \ $ \ mu \ $ C es una ruta viable si elige el optoaislador correcto. El IL300 es un optoacoplador analógico que, gracias a un mecanismo servo, logra una servo linealidad de 0.01%.

    
respondido por el stevenvh
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A lo largo de la línea de respuesta de stevenh , otra opción es un amplificador de aislamiento, como HCPL-7840-000E . Es un poco más caro, alrededor de $ 6, pero creo que terminaría con menos piezas, ya que no necesitaría los amplificadores operacionales adicionales. Está disponible en un paquete 8-DIP. Los lados de entrada y salida están diseñados para ser apagados de suministros separados. Está diseñado para medir pequeños voltajes, por lo que necesitaría un divisor de voltaje para medir el voltaje de salida de la fuente de alimentación.

    
respondido por el tcrosley

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