Konvertera mA till Volt. Icecap har löst det.

[SeniorLemuren]

Ja, rubriken kanske låter lite underlig. Jag skall bygga ett litet enkelt nätaggregat och tänker använda de små TFT-displayer och Arduino Uno (som jag visat i en annan tråd.) som analoga volt resp amperemätare. Jag tänker mig separata instrument till Ström resp Spänning. Sökning på google ger bara information om ohms lag , vilken jag förståss redan känner till.

Jag använder en analog ingång på en 5 volts Arduino så spänningsmätningen är ju inga problem. Lätt att omvandla till lämpliga mätnivåer via spänningsdelare. När det gäller mätning av ström så antar jag att man använder lämpliga shuntar och en eller flera op-förstärkare som förstärker spänningsfallet över shunten till 0-5 volt.

För att inte uppfinna hjulet igen så frågar jag här hur man mest praktiskt löser detta. Jag vill kunna mäta från 1 mA upp till 20 A. Idealet vore ju om man kunde täcka hela mätområdet utan att manuellt behöva koppla om för olika mätnivåer.

Om jag väljer att använda en parallell display så finns det 2 digitala portar lediga om man skulle leka med tanken att låta Arduinon sköta omkoppling mellan olika nivåer. Det finns 6 analoga/digitala portar men 4 används av displayen. Om man använder en port för analoga värden från shuntarna så finns det 3 lediga digitala portar som skulle kunna styra vilken shunt som skall kopplas in för att erhålla rätt spänning till den analoga porten.

Välkomna att spåna på.

[Icecap]

Hade ett liknande problem för ett tag sedan och min tanke var att lösa det vid att använda fler A/D-ingångar. Dessa får samma signal - men med olika förstärkningar vilket såklart ger olika upplösningar.

Mjukvaran skulle då välja rätt värde, när en ingång blev mättat valdes nästa högre (mindre känsliga) osv. På det vis behövdes ingen reläer eller liknande och antal ingångar är det samma eller färre som om man hade en variabel attenuator.

Det finns såklart också möjlighet att ha en extern (extern från µC) "subtrahering" av signal i steg, då får man samma upplösning hela vägen.

[Magnus_K]

Skulle man kanske kunna sätta en analog MUX på utgångarna från några opampar?
Vad heter dom? 4051 eller något (kan inte söka nu tyvärr).

Annars en extern ADC med några fler bitar kanske?
En kombo mellan båda ovan.

[SeniorLemuren]

@Icecap Det var lite det jag var inne på men jag har endast max 2 analoga/digitala och 2 digitala portar att tillgå. Så ett sätt kunde vara att låta output från någon av de digitala portarna tala om vilken shuntutgång som man skall ansluta till den analoga porten.

Magnus_K. MUX-lösningen är väl den lösning jag lutar åt. En extern ADC är också intressant. Tx oxh Rx portarna på Arduinon är ju lediga för kommunikation med ADC:n. Frågor som dyker upp är hur många nivåer är det praktiskt att dela in mätområdena i. Vilka resistanser är lämpliga på shuntarna, vilken op är ett bra val (rail to rail)? Det kanske finns någon på forumet som gjort något liknande som kan delge lite praktiska komponenter och värden.

[Icecap]

Senior: använd en och samma shunt och 1 st A/D-ingång.

Då kan du ha 2 eller 3 bit till att stega mellan olika förstärkningar av shuntspänningen, det kan vara en logaritmisk skala eller vad som verkar rätt.

Förstärkningen kan styras med hjälp av en analog mux (1-av-4 eller 1-av-8) i feedback-loop'en vilket ger minimalt antal komponenter.

[SeniorLemuren]

Jag räknade lite på det först men om jag vill hålla resistansen i shunten tillräckligt låg vid mätning av 20 A så erfordras det ju en maffigt hög förstärkning från op:n vid mätning neråt 1 mA

Exempel: (om jag inte har otur när jag tänker).
Mätning av 20 Amp. Om jag väljer en shunt med R=0,005 ohm:
U=20 x 0,005 = 0,1V spänningsfall över shunten, vilket kanske kan vara rimligt om spänningen som man mäter inte är lägre än 1 volt. (Beror ju naturligtvis vad man matar.)
För att få maxutslag: 0,1 x 50 = 5V in på porten. 50 ggr förstärkning.

Mäter jag i skalan 1 mA med samma shunt så :
U=0,005 x 0,001 = 0,0000005V spänningsfall över shunten
För att få maxutslag: 0,0000005 x 1000000 = 5V in på porten. 1000 000 ggr förstärkning.
Därför antog jag att man behöver fler än en shunt med olika resistans.
Eller är jag helt ute och cyklar nu?

[ffredrik]

En ACS712 påverkar inte strömmen på ngt sätt och ger en utspänning på 66 mV/A med 2.5 V = 0 A.

http://www.ebay.de/itm/Stromsensor-ACS7 ... SwbwlXA4BG

[lillahuset]

Titta på LT24xx A/D-omvandlare. 24, 20 eller 16 bit och billiga.

ffredrik:

66 to 185 mV/A output sensitivity

Blir inte så mycket vid 1mA.

[SeniorLemuren]

Ok. 66mV/A = 0,066 * 0,001A = 0,000066V

0,000066 x 75758 = 5V => 75758 ggr förstärkning för 1 mA

66mV/A x 20 A = 1,32V

1,32 x 15,15 = 5V => 3,78 ggr förstärkning

Finns det OP som klarar spannet 3,7 till 75000 ggr förstärkning hyffsat linjärt?

[lillahuset]

Jag tvivlar på att du kommer att bli speciellt glad om du bygger en förstärkare med 75000ggr förstärkning. Du kommer att få problem med offsetdrift och liknande. Men visst, det finns fantastiska OPar men om man vill ha ut mycket prestanda ur dem måste man vara mycket duktig. Eller ha mycket tur.

[SeniorLemuren]

Jag är nog helt övertygad om att jag måste ha flera shuntar. Jag får nog satsa på en 4 eller 8 portars A/D med I2C output. som tar output från ett lämpligt antal OP kopplade till shuntarna. Men kom gärna med tips på lämpliga OP och A/D med I2C output och även andra matnyttiga detaljer.

Om jag använder en A/D med flera portar så gäller det ju att dela in mätområdet i lämpligt stora spann för de olika nivåerna. Dvs, hitta rätt resistans på de olika shuntarna för att få ett lagom stort spann på förstärkningen för respektive ingång till A/D omvandlaren. Kanske räcker det med 4 portar eller så behövs kanske 8 portar.

[lillahuset]

Problemet är väl att växla shuntar. Antingen reläer eller MOS-fetar.

Jag skulle nöja mig med en shunt för hög ström och en för låg ström. Shuntarna skulle jag koppla mellan minusutgången och minuspolen på aggregatet. Om det är möjligt. Då får du allting refererat till "0V". För strömmätningen behöver du då bara en A/D med single-ended ingång. För spänningen behöver du en diferentiell ingång alternativt kompenserar för spänningen över shunten i mjukvara.

[SeniorLemuren]

Kan detta vara en fungerande lösning?

AmpmätareUno.jpg

[lillahuset]

Såhär skulle jag göra:

Screenshot-LTspice IV - [Draft2.asc].png

Du behöver (naturligtvis) en spänningsdelare för ADCV.
Du behöver (troligen) en OP för ADCI.
Du behöver (troligen) seriemotstånd på SHUNTx.
Elektroniken ska kopplas på VIN.

[Synesthesia]

Jag skulle hellre seriekopplat shuntarna, ungefär samma koppling som SeniorLemuren 16.04 men seriekopplat alla shuntar och ha mätning i "ändarna" över alla seriekopplade shuntarna och att reläerna för strömmen sedan byter "uttag" på de seriekopplade shuntarna när man vill ändra mätområde (om jag nu lyckats förklara). Man slipper ha 4 mätingångar, klarar sig med en. MOSFET istället för reläer borde gå lika bra.