Low side current sense

Ciao a tutti dovrei misurare la corrente assorbita da un circuito alimentato a batteria, e quindi a bassa tensione (le batterie sono a 6V). La corrente sarà piuttosto bassa, diciamo al massimo un paio di ampere, ma normalmente sarà dalle parti di ~300mA.

Vorrei usare un classico shunt sul filo negativo delle batterie, poi amplificare la differenza e inviare tutto al micro.

Avrei pensato ad una soluzione del genere:

[FIDOCAD] MC 130 65 2 1 580 MC 85 50 0 0 450 MC 110 55 0 0 080 MC 135 40 0 0 080 MC 110 80 0 0 080 LI 85 70 85 80 0 LI 85 50 85 25 0 LI 85 25 195 25 0 LI 160 60 155 60 0 RV 175 35 215 70 0 MC 130 80 0 0 045 LI 195 25 195 35 0 LI 160 60 175 60 0 LI 120 55 130 55 0 LI 130 55 130 40 0 LI 130 40 135 40 0 LI 145 40 160 40 0 LI 160 40 160 60 0 LI 130 65 130 80 0 LI 130 80 195 80 0 LI 195 80 195 70 0 LI 85 80 110 80 0 LI 120 80 130 80 0 LI 110 55 105 55 0 LI 105 55 105 80 0 SA 130 55 0 SA 105 80 0 SA 130 80 0 SA 160 60 0 TY 110 70 4 3 0 0 0 Dialog Shunt TY 175 45 4 3 0 0 0 Dialog uC/altri circuiti LI 145 55 145 25 0 LI 145 65 145 80 0 SA 145 25 0 SA 145 80 0 TY 145 50 4 3 0 0 0 Dialog VCC TY 145 65 4 3 0 0 0 Dialog GND

Pregi:

- L'uscita dell'opamp è riferita alla massa del micro

- Pochi componenti, e quindi economico

Difetti:

- E' necessario che l'operazionale accetti in ingresso tensioni leggermente negative rispetto alla massa.

Non vedo altre controindicazioni, che ne pensate? Avete qualche operazionale rail-to-rail, funzionante a 3.3V e che accetti tensioni negative da consigliare?

In lab dovrei avere dei LMV932, sembrerebbero adatti, casomai faccio delle prove.

--
  _|/ Francesco Sacchi - Develer S.r.l., R&D dept.
   |\ http://www.develer.com/ - http://www.bertos.org
Reply to
Francesco Sacchi
Loading thread data ...

Francesco Sacchi ha scritto:

ciao ho usato questa soluzione per misurare la I di un alim. ATX,usando dei TS272 a parte il grande offset proprio di questi opamp, il tutto funzionava . a basse correnti il circuito non era molto lineare,comunque ho migliorato il tutto usando un OP07 alimentato a +/-5V (alim. derivate dall' ATX) con l'azzeramento dell' offset. unica nota negativa,da aggiungere, la V hai capi del carico diminuisce in funzione della I assorbita. attualmente sto provando dei sensori di I dell' Allegro della fam ACS e vanno da dio! costo sui 4 euri da Farnell e simili .

Reply to
emilio

Il giorno Tue, 15 Mar 2011 00:13:50 +0100, Francesco Sacchi ha scritto:

Secondo me non può funzionare, la tensione positiva tra il pin - e il + porterà l'uscita verso il negativo,

Dovresti usare la configurazione non invertente, oppure fare circolare la corrente in senso opposto

formatting link

-- ciao Stefano

Reply to
SB

SB ha scritto:

no,è esattamente l'incontrario. l'opam. è stabile quando le V sul + e - sono euguali, quindi se sul + ho 0V (massa) quando ho sul - 0V, se l'ingresso del segnale e neg.? quando l'uscita è cosi positiva da far annullare la V neg. di ingresso (detto in poche parole) l'ingresso - lo puoi vedere come un sommatore............

Reply to
emilio

-cut-

OPA193... ne ho in giro migliaia proprio in questa applicazione (fino a

16A). Ho usato il low-side current sense per evitare problemi di CMRR sull' high-side, visto che le tensioni di lavoro possono arrivare fino a 130-140Vdc, e discriminare qualche mV richiederebbe un CMRR impossibile da realizzare.

Comunque ti conviene trasformare il tuo ampli invertente in un filtro passa-basso per evitare problemi di aliasing, e soprattutto devi mettere una R tra il pin non invertente e massa, di valore uguale al parallelo delle altre 2, specie se lo shunt sarà di valore molto basso (e quindi l'amplificazione elevata).

Ricordati di proteggere il pin del micro dalle tensioni negative, non si sa mai: in caso di guasto potrebbe scendere alla tensione -Vbias

Per generare il classico -1V di bias come pensi di fare? Io uso un MAX868 ma sarei curioso di vedere altre soluzioni.

Purtroppo l'alternativa sarebbe fare un offset sul pin non invertente in modo da traslare tutto.... Ma non sempre si ha a disposizione un riferimento molto piccolo e molto stabile, anche se integrati tipo il MAX6120. Nella mia scheda ho comunque creato una tensione negativa perchè mi serve anche per altri scopi.

Ciao CG

Reply to
CG Audio Laboratories

Il giorno Tue, 15 Mar 2011 09:55:42 +0100, emilio ha scritto:

porterà

Guarda la prima immagine del pdf che ho linkato, e poi studia meglio gli operazionali.

-- ciao Stefano

Reply to
SB

Il giorno Tue, 15 Mar 2011 09:55:42 +0100, emilio ha scritto:

Avevi ragione, la corrente scorre nel senso giusto, ho letto lo schema troppo in fretta.

-- ciao Stefano

Reply to
SB

ora non posso vedere il tuo circuito ma dai anche un'occhiata a questa AN

formatting link

Reply to
ramundo

ramundo :

Ecco, questo è un caso in cui il visualizzatore web può far comodo:

Reply to
Francesco Potortì

Il 15/03/2011 10:01, CG Audio Laboratories ha scritto:

Mhmm sicuro che il part number sia giusto? Non trova OPA193 da nessuna parte...

Sìsì, ovvio, non l'ho disegnato per semplificare, però tra V+ e massa ci sono due resistenze in parallelo di valore uguale alle altre due, in modo da avere la stessa impedenza tra i due ingressi. Sono previsti anche i condensatori di filtro. Il circuito completo dovrebbe essere questo:

[FIDOCAD] MC 110 65 2 1 580 MC 55 50 0 0 450 MC 80 55 0 0 080 MC 115 40 0 0 080 MC 80 80 0 0 080 LI 55 70 55 80 0 LI 55 50 55 25 0 LI 55 25 175 25 0 LI 140 60 135 60 0 RV 155 35 195 70 0 MC 110 80 0 0 045 LI 175 25 175 35 0 LI 140 60 155 60 0 LI 100 55 110 55 0 LI 110 55 110 40 0 LI 110 40 115 40 0 LI 125 40 140 40 0 LI 140 40 140 60 0 LI 110 80 175 80 0 LI 175 80 175 70 0 LI 55 80 80 80 0 LI 100 80 110 80 0 LI 80 55 75 55 0 LI 75 55 75 80 0 SA 110 55 0 SA 75 80 0 SA 110 80 0 SA 140 60 0 TY 80 70 4 3 0 0 0 Dialog Shunt TY 155 45 4 3 0 0 0 Dialog uC/altri circuiti LI 125 55 125 25 0 LI 125 65 125 80 0 SA 125 80 0 TY 125 50 4 3 0 0 0 Dialog VCC TY 125 65 4 3 0 0 0 Dialog GND MC 100 70 1 0 080 MC 105 70 1 0 080 LI 90 55 100 55 0 LI 100 55 100 55 0 LI 90 80 100 80 0 LI 100 70 100 65 0 LI 100 65 110 65 0 LI 105 70 105 65 0 MC 115 35 0 0 170 MC 110 70 1 0 170 LI 110 70 110 65 0 LI 115 35 110 35 0 LI 110 35 110 40 0 LI 125 35 140 35 0 LI 140 35 140 40 0 SA 110 40 0 SA 140 40 0 SA 110 65 0 SA 105 65 0 SA 105 80 0 SA 100 80 0 SA 125 25 0

Ecco io pensavo di non generarlo, mi va bene il rail minimo dell'operazionale, oppure non ho capito a cosa ti riferisci?

Reply to
Francesco Sacchi

Il 15/03/2011 10:55, ramundo ha scritto:

Sì, l'avevo visto tempo fa, cmq me lo rileggo, grazie!

Reply to
Francesco Sacchi

Sono contento. Spargi la voce, se capita. Così mi istruisce Darwin di fare :)

Reply to
Francesco Potortì

On 15 Mar, 10:01, "CG Audio Laboratories" wrote: ...................

cerca questo articoletto assai intrigante =93What=92s All This R-C Filter Stuff, Anyhow?=94 Electronic Design, March

18, 1996, p. 123

in seguito ne usci' un altro dove il fenomeno veniva sfruttato per risolvere il problema che poni.

Reply to
ramundo

SB ha scritto:

in

non ti preoccupare,capita a tutti,me compreso, di leggere frettolosamente uno schema, e prendere lucciole per lanterne.

Reply to
emilio

Il giorno Tue, 15 Mar 2011 23:40:09 +0100, emilio ha scritto:

in

Soprattutto se uno lo fa mentre sta parlando al telefono...

Il mio multitasking cerebrale sta perdendo dei colpi :(

-- ciao Stefano

Reply to
SB

Ciao Io proporrei questa, con un Rail to Rail

Ciao Giorgio

[FIDOCAD] MC 55 50 0 0 450 MC 80 55 0 0 080 MC 80 80 0 0 080 LI 55 70 55 80 LI 55 50 55 25 LI 55 25 175 25 LI 140 60 135 60 RV 155 35 195 70 MC 110 80 0 0 045 LI 175 25 175 35 LI 140 60 155 60 LI 100 55 110 55 LI 110 55 110 40 LI 110 40 115 40 LI 125 40 140 40 LI 140 40 140 60 LI 175 80 175 70 LI 100 80 110 80 LI 80 55 75 55 LI 75 55 75 80 SA 110 55 SA 75 80 SA 110 80 SA 140 60 TY 80 70 4 3 0 0 0 Dialog Shunt TY 155 45 4 3 0 0 0 Dialog uC/altri circuiti LI 125 55 125 25 LI 125 65 125 80 SA 125 80 TY 125 50 4 3 0 0 0 Dialog VCC TY 125 65 4 3 0 0 0 Dialog GND LI 90 55 100 55 LI 100 55 100 55 LI 90 80 100 80 SA 110 40 SA 140 40 SA 105 80 SA 100 80 SA 125 25 LI 75 80 75 95 LI 75 95 175 95 LI 175 95 175 80 MC 55 80 0 0 045 LI 80 80 75 80 TY 85 85 5 3 0 0 0 * 0.1 ohm TY 75 50 5 3 0 0 0 * 1k TY 115 45 5 3 0 0 0 * 100k MC 115 40 0 0 080 MC 125 80 0 0 045 TY 140 65 5 3 0 0 0 * VU MC 175 50 1 0 080 LI 175 50 175 35 LI 175 60 175 70 MC 135 95 2 0 074 MC 110 65 2 1 580 MC 110 70 1 0 080 MC 100 65 0 0 080 LI 110 70 110 65 LI 100 65 70 65 LI 70 65 70 55 LI 70 55 55 55 SA 55 55 SA 110 65 TY 115 75 5 3 0 0 0 * 100 TY 95 65 5 3 0 0 0 * 10k TY 130 100 5 3 0 0 0 * I TY 90 110 5 3 0 0 0 * Per I >0.5 A Vu tende a zero TY 45 50 5 3 0 0 0 * + 6V
--
non sono ancora SANto per e-mail
Reply to
giorgiomontaguti

scusa :) è OPA363. stavo andando a memoria

-cut- In linea di massima va bene, se il filtraggio che effettui (I° ordine) ti è sufficiente. Io ho usato un reazioni multiple del 2° ordine calcolato con TI Filter PRO (tool texas instruments molto carino) facendo in modo che a Fs-Fb l'attenuazione valga abbastanza da essere mascherata dall'LSB dell'adc: se riesci a stare molto alto con Fs o molto basso con Fb magari il primo ordine basta (purtroppo non è stato il mio caso)

Sullo shunt passerà una corrente da destra verso sinistra, per cui la tensione rispetto a massa che prelevi vale -R*I, cioè la tensione sarà tanto più negativa quanto è alta la corrente, ma mai positiva a meno che non ci sia un caricabatterie in mezzo. Va bene tutte le storie della massa virtuale ecc.ecc.ecc. ma in questa configurazione la tensione di alimentazione deve comprendere il range di tensione di ingresso. Se l'alimentazione è da 0 a qualcosa, come fai ad accettare una tensione che è sempre negativa? L'unico modo sarebbe "sollevare" la massa virtuale per mezzo di un offset sul pin non invertente, ma si torna al problema che ti dicevo, cioè farlo con l'accuratezza richiesta, mentre se fai un bias negativo (e lo colleghi a -Vs dell'operazionale), quest'ultimo è "filtrato" dal PSRR dell'operazionale e non importa che sia così pulito e preciso come un riferimento.

Ciao CG

Reply to
CG Audio Laboratories

Sì, la frequenza di campionamento è molto elevata, e quella di taglio del filtro è molto bassa, non ci sono problemi da questo punto di vista. Grazie del suggerimento del tool, non lo conoscevo, io andavo ancora con formule e libri :-)

Nella configurazione invertente questo non è un problema. L'operazionale non deve generare una tensione negativa in uscita, è sufficiente che sia del tipo che accetta tensioni leggermente inferiori rispetto alla sua alimentazione negativa (0 nel mio caso). Questo è un punto fondamentale in questa configurazione, altrimenti come dici è necessario un piccolo bias negativo.

Ieri sera infatti l'ho montato usando un LMV932 e devo dire che funziona benino. Unico problema, che all'inizio avevo trascurato, è l'influenza della tensione di offset in ingresso. A basse correnti, l'offset diventa una parte importante del segnale. Oltre a usare un opamp a basso offset, questo problema può essere risolto con la calibrazione, che era già prevista, quindi direi che va bene così.

Ho trovato inoltre un altro fenomeno che non mi spiego: nonostante il guadagna sia molto basso (15) il circuito è sensibile alle capacità parassite in modo impressionante. L'uscita (in continua, con le capacità calcolate in modo da filtrare a 250Hz) si abbassava anche di 50-100mV quando avvicinavo la mano alla massa. Il fenomeno aumentava all'aumentare delle capacità di filtro messe in parallelo alle resistenze dell'opamp.

Vero è che il circuito era su una breadboard, però mi sembra strano.

P.S. Ripensando al tuo post, ho provato anche ad alimentarlo con tensione duale, ma il comportamento era identico.

--
  _|/ Francesco Sacchi - Develer S.r.l., R&D dept.
   |\ http://www.develer.com/ - http://www.bertos.org
Reply to
Francesco Sacchi

Ce ne sono anche molti altri...facci un giro... E poi ci sono delle mega AN su filtri, current sense, ecc.ecc.

Eh però in linea di massima si può dire che il bias serve. Per certe configurazioni possiamo farne a meno (con riserva)

Bene.

Eventualmente metti un piccolo carico in parallelo alle capacità di filtro... ho fatto lo stesso esperimento sul mio circuitino fatto con l'OPA363, il filtro sallen-key e l'adc di un picmicro a valle: nessun problema o variazioni impercettibili (sbroglio molto curato, current sense con 4 resistori da 0,03 ohm in parallelo :) )

Ciao CG

Reply to
CG Audio Laboratories

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.