Allegro ACS756 Halleffekt Shunt Hjälp med konstruktion

[MantaMania]

Hej !
Undrar om någon har möjlighet hjälpa mig med att göra en enkel konstruktion
kring en ACS756 halleffect current sensor ?

http://www.electrokit.se/download/0756.pdf

Jag vill mäta likström med spänning som kan variera mellan ca.12-16V.
Det är ett solcellssystem med batterier, så det är den enda spänning jag har tillgång till.
Det är 50A versionen jag har köpt och utsignalen är väl bara några mV per A .
Jag har tänkt använda utsignalen till en PLC och önskar en utsignal på 0-10V DC.

Så om någon kan rita upp ett schema som skulle fungera enl. ovan vor det kanon!

/Staffan

[jesse]

>utsignalen är väl bara några mV per A

Mer exakt, så är utspänningen beroende av matningsspänningen , som måste ligga mellan 3 och 5.5 volt.
Om vi använder 5.0 volt så blir det 2.5V + 40mV/A.
t.ex +10A ger 2.9 volt
+ 50A ger 4.5 volt
-1A ger 2.460 volt
-50A ger 0.5 volt ut

Om vi förstärker denna signal med två gånger får vi en utsignal mellan1 och 9 volt.
För att mätresultatet ska bli exakt bör man antingen generera 5.00 volt exakt eller så har man ungefär 5 volt och mäter den spänningen och har som referens.

1) gör en spänningsregulator som ger 5.0 volt, t.ex en 78L05 med kondensatorer.


2) anslut acs756 till 5-volt parallellt med en kondensator på 100 nF

3) gör eventuellt ett enkelt lågpassfilter vid utgången på acs756 med ett motstånd och en kondensator. (om du inte samplar med hög frekvens kommer du annars att missa strömspikar)


4) koppla en op-förstärkare sop "positiv förstärkare" med lämplig förstärkning (beroende på hur hög ström du vill mäta) så att max-utslag blir 10 volt. (0 volt är då max negativ ström, 5 volt är 0 ampere och 10 volt är max positiv ström)
(Läs om kopplingen här).
Motstånden du använder får ha max 1% tolerans.

En vanlig generell OP duger, bara den klarar att gå ner under 1 volt på utgången. t.ex LM358 (finns på e-kit).

5) läs av två värden med PLC:n: dels 5-volten som referens, dels utspänningen från OP:n. Du behöver kalibrera "noll ampere".

6) om du använder en dubbel-OP så kan du förstärka även 5-volts matningen, och får då en referens som är i nivå med utspänningen. Men det borde inte behövas.

Frågor:
hur noga vill du kunna mäta strömmen?
Hur hög är maxströmmen?
Vad är det för upplösning på mätingången?
(det är möjligt att man kan skippa OP-förstärkaren helt och koppla in sig direkt. acs756 är ju inte heller ett under av noggrannhet. 0.8% låter kanske bra, men det gäller bara vid 25 grader C. Annars kan det variera upp till 5% fel (-20 till +85 grader))

[MantaMania]

Hej Jesse !

Tack för bra tips och att du vill hjälpa till !
Jag har inga speciella krav när det gäller noggranhet, jag vill bara ha koll på
laddström från solceller och en 12V generator för att ev. kunna övervaka och
fjärrstarta/stoppa ett elverk.
Max ström från solcellerna är ca.30A. Elverket/generatorn ger 90A, så där får jag köpa en 100A ACS.
Det vore toppen om du kunde nämna värden på komponenterna för lågpassfilter och
OP:s Rf & Rg för att få 2xförstärkning.
Kan man ersätta ett av motstånden med en trimpot ?
Det där med att förstärka ref.spänningen förstod jag inte riktigt......
Behöver inte OP:n en 12V regulator, batterispänningen kan ju variera mellan ca.12-15V
och räcker 12V för att få 9-10V på utgången ?

Som du förstår är jag inget vidare på elektronik, men jag vill gärna försöka ändå

/Staffan

[jesse]

LM358 klarar en matningsspänning mellan 3 till 30 volt, så det behövs ingen regulator. Däremot kan det vara bra att ha en avkoppingskondensator över plus och minus, för att få bort spikar som annars kan påverka utgången.

Nu är inte databladen så noga alltid med hur hög spänning du kan få ut på en OP, men vanligtvis är späningsfallet på 1.5 till 2 volt som mest. Och om ditt mätområde sträcker sig till 9 volt så har du 3 volt. Det borde fungera.

RC-filter: värden? beror helt på hur ofta du ska mäta.

antag att du mäter 100 gånger per sekund.
Då vill du att en strömspik mellan mätningarna ska integreras och komma med på nästa mätning, dvs under minst 10 mS.
Jag kan inte matematiken för hur man beräknar värden för en viss mät-noggrannhet, men man kan ta till lite i överkant eftersom det antagligen inte är viktigt att se snabba förändringar i ditt fall.

Efter en liten simulering med spikar på 1 mS var 11:e mS samt mätning var 10:e mS så får jag:

vid 33k och 1 uF ett mätfel på upp till 26% (inte av den totala strömmen, utan av pulsen)
och vid förändring av strömmen stabiliseras värdet efter ca 0.2 sekunder.

vid 100k och 10uF ett fel på max 1% men då stabiliseras inte en förändring förrän efter ca 5 sekunder.

så man får väl göra en kompromiss nånstans. Bättre är ju att sampla strömmen 1000 ggr/sek och då kunna minska filtret 10 gånger utan att tappa noggrannhet och därmed få 10 ggr snabbare "settling time".

trimpot: jag rekommenderar nog att du använder fasta motstånd med 1% noggrannhet.

att förstärka referensspänningen:

du har en ref på t.ex. 4.96 volt från 78L05.
du har en ström på 20.0 ampere.
spänningen ut från strömsensorn blir då 4.96 * 0.8 * 20/50 = 1.5872 volt

om du förstärker både ref. och utgång med var sin OP och kopplar dessa till två ingångar på PLC:n kommer du att få:

ref = 9.920 volt
out = 3.1744 volt

när du lästin båda värdena behöver du bara räkna baklänges:
I = out / ref * 50 / 0.8 = 20.0

Det är både fördelar och nackdelar arr göra så.

Fördelen att förstärka båda är att du kan läsa in dem med samma noggrannhet. Nackdelen är om motstånden vid OP:n har hög tolerans så blir det mer fel.

Alternativet är att mäta refensen som den är. Nackdelen med detta är halverad noggrannhet på referensen.

Ett tredje alterantiv är att inte mäta referensen alls och anta att den är 5 volt. Antingen använder du då en noggrannare spänningsregulator, eller så kalibrerar du med mjukvara. (eller så står du ut med felet).

(Du bör nog ha en OP i alla fall, eftersom RC-filtret kräver en högohmig ingång)