current sensor IC (shunt) med låg offset drift?

[jesse]

Jag har testat lite olika sätt att mäta DC strömmar för att integrera till amperetimmar.
Strömmarna är i båda riktningarna (+/-) och upp till 300A i vissa fall.

Jag har försökte använda Allegro's strömsensorer som bygger på halleffekt men det skiter sig pga hög magnetisk offset som ändrar sig hela tiden (mycket svårt att förutsäga och kompensera) så jag tänkte försöka gå över till att mäta ström över shunt istället.

Men det finns en enorm uppsjö med strömsensorkretsar från flera tillverkare och det är grymt svårt att hitta rätt. Noggrannheten behöver egentligen inte vara högre än 1% , men offsetdriften (vid noll ström) måste vara extremt låg. Offset i sig är inte så stort problem, det går att kalibrera bort, men att offset förändras med tiden eller med temperaturen är värre.

I och med att strömmen integreras så växer felet snabbt. Jag ska alltså kunna mäta +/- 300A och vill ha en offsetdrift så låg som möjligt, hest inom +/- 0.05 ampere. Det innebär 0.016% eller mindre på ett temperaturområde mellan ca -15 till +60°C. Är det överhuvudtaget möjligt?

Någon som har tips? Jag har försökt kolla upp Maxim och Texas Instruments, men lyckas inte hitta något bra. Matningsspänning och liknande är inte så viktigt.

[jesse]

Jag hittade faktiskt en krets hos Maxim - MAX9934F - som kanske duger.

Den har en offsetspänning på max 10 µV (25°C) plus 90nV/°C max (-40 - 125°c). Om man nu kalibrerar bort offseten vid 25°C så har jag en maximal offsetdrift på 5.4µV vid 85°C och 3.6µV vid -15 grader.

"-0.1V to +5.5V Input Common-Mode Voltage Range" i tolkar jag som att det är helt OK att den ena eller båda ingångarna kan ha en potential på -100 mV i förhållade till GND samtidigt som förstärkaren fungerar normalt. Kan det vara så?

Jag ska sampla kretsarna och göra lite tester.

[Swech]

Blir inte shunten ett värre problem att få till?

Vid 300A och 10mV -> 33u ohm (3W)
300A och 100mV -> 0.33 milli ohm (30W)


Om du istället kör på originallösningen och struntar i strömmar under t.ex. 0.25A
så kanske du kan använda den

Swech

[Pucco]

Att tänka på med shunt är temperaturkänsligheten. Både omgivning och egenuppvärmning påverkar resistansen.
Använder man en kopparstav som shunt ändras resistansen 30% mellan -15C till +60C. NiCr-shunt ändras bara 3%.
För att få bra noggranhet kan man behöva temperaturkompensera mätningen med en tempsensor på shunten.

[jesse]

Jag använder givetvis en shunt med specifikation, inte mer än 1% avvikelse inom temperaturintervallet.
Koppar funderar jag inte på ens.

[Borre]

Vad har du tänkt dig för motstånd på shunten?
Antingen blir det ju som Swech skriver väldigt höga förluster eller enormt litet spänningsfall vid låg ström.

[jesse]

Det finns redan att par olika shuntar på plats. Jag ska ta reda på vad dessa har för värden.
Men jag ska skaffa andra shuntar också.

1 -mΩ tror jag att jag kollade på.
De avger 90W vid 300A, det är ganska ok, då strömmen normalt inte ligger över 100A och avger då bara 10W. Bruksspänningen i det fallet är 320 volt, så shunten tar bara 0.03% av effekten. Vid 300A tar den< 0.1%

[Jonas L]

Kan jag ha rätt i att detta har med elbilar att göra? Isåfall skulle man ju kunna göra ett par smarta grejer:

Dela upp din shunt i två olika. En stor, lågohmig för drivningen, och en lite högohmigare för "resten". Vid många tillfällen vet du att det inte går någon ström i den stora shunten, och du har alla möjligheter att kompensera för offset då. Vill man inte göra kompensationen kan man använda Swechs lösning på den stora shunten, för du vet att där sällan kommer gå en så liten ström. Den lilla shunten får högre spänningar när det går ström, så det blir lättare att göra en bra mätning.

[jesse]

Smart idé, men tyvärr funkar det nog inte i mitt fall om man inte ska bygga om bilarna. Men vi har ju en del lösningar, t.ex. att känna av när huvudkontaktorn är avslagen - då kan det inte gå någon ström. Det finns inte så många förbrukare annars: en motorkontroller, en DC/DC och eventuellt ett värmeelement. Sedan finns ju laddaren, som aldrig laddar under 1A i vilket fall som helst. Alla förbrukare samt laddare kopplas ifrån när huvudkontaktorn slår av.

Men jag har även andra tillämpningar där man inte alls vet vilka belastningar som kopplas till och inte. Här handlar det om lägre spänning och ofta låga strömuttag under lång tid, kanske 0.5A samt plötsliga strömuttag på 100A.

[blueint]

Mättransformator?

T.ex mättråden som primärlindning och mätsidan som sekundär. Alternativt spole runt en ledare?

[AndersG]

http://www.dalton.ax/battmeter

[TomasL]

Bluint, det handlar ju om likspänning, inte Växel.