[Nikkolaj 0]

Добрый день.
Рассматриваю вариант применения датчика тока на еффекте Холла ACS712
для измерения постоянного тока. Максимальное значение измеряемого тока 10А.

На первый взгляд ACS712 выглядит очень привлекательно,
всё очень просто, дёшево и даже с гальванической изоляцией.
Вопрос в том, какую точность от него можно получить,
и какие минимальные значения тока на нём можно измерить.
Точность обещают 1,5%, но её можно уменьшить калибровкой датчика.
В первую очередь смущает уровень шума.
По документации, уровень шума (p-p) соответствует току примерно 100мА,
и он почти одинаковый для датчиков всех трёх диапазонов 5А, 20А, 30А,
(это при внешней ёмкости фильтра 47nF).
Я включил датчик тока ACS712 (20А),
и попробовал оценить этот шум аналоговым осциллографом.
Уровень шума был до 40мВ, что соответствует току 400мА.
Повидимому на датчике стоит ёмкость фильтра 1nF,
и тогда это соответствует графику уровня шума в документации.
Когда добавил впараллель ёмкость 1uF,
то уровень шума снизился, примерно до 20мВ, что соответствует току 200мА.
По документации, при такой ёмкости фильтра, уровень шума раза в три меньше.
Частота шума, примерно 1-2МГц.
Времени на измерение у меня достаточно, могу усреднить хоть сотню измерений.
Как думаете, удастся ли за счёт большого числа усреднений существенно уменьшить этот шум?
Возможно, кто то работал с этисм датчиком, поделитесь опытом.

 

 

 

[jcxz 192]

21 минуту назад, Nikkolaj сказал:

Рассматриваю вариант применения датчика тока на еффекте Холла ACS712

Имхо - эти датчики не для измерения постоянных токов. И насколько знаю - они очень чувствительны к внешним магнитным полям.

[vervs 24]

Для постоянного тока датчики подходят, а вот на условия измерения шума нужно обратить внимание

Цитата

Peak-to-peak, TA = 25°C, 185 mV/A programmed Sensitivity, CF = 47 nF, COUT = open, 2 kHz bandwidth

кроме того датчики как измерительные не позиционируются

41 минуту назад, Nikkolaj сказал:

и попробовал оценить этот шум аналоговым осциллографом.
Времени на измерение у меня достаточно, могу усреднить хоть сотню измерений.

Оценивать амплитуду шума на глазок в непонятной полосе - непонятно что и получится, попробуйте наблюдать цифровым осциллографом в режиме усреднения или сохранить выборки ..

[Nikkolaj 0]

21 minutes ago, jcxz said:

Имхо - эти датчики не для измерения постоянных токов. И насколько знаю - они очень чувствительны к внешним магнитным полям.

Да, существуют ещё датчики ACS 713, они только для измерения однонаправленного постоянного тока.
Датчики ACS 712 могут измерять как переменный, так и постоянный двунаправленный ток.
У меня возможен двунаправленный постоянный ток.
Характеристики у них очень схожи. Разница только в диапазоне выходных напряжений.
У ACS712 диапазон выходного напряжения 2,5В  +\- 2В.
У ACS713 диапазон выходного напряжения 0,5В  ---  4,5В.

Очень чувствительны к внешним магнитным полям.
Можно хоть как то оценить, что, какие магнитные поля могут на них влиять?
Компьютер, на расстоянии 1метр?
Кабель постоянного высокого напряжения на пару кВ, на расстоянии 1метр?

Изменено 14 мая, 2021 пользователем Nikkolaj

[vervs 24]

24 минуты назад, Nikkolaj сказал:

Кабель постоянного высокого напряжения на пару кВ, на расстоянии 1метр?

Магнитное поле создаются протекающим током, внутри датчика элемент холла расположен к проводящему элементу гораздо ближе внешних проводников с током, поэтому влияние "посторонних" токов пренебрежимо

добавлено - Managing External Magnetic Field Interference When Using ACS71x Current Sensor ICs

[jcxz 192]

17 минут назад, Nikkolaj сказал:

Можно хоть как то оценить, что, какие магнитные поля могут на них влиять?

Скорее - индуктивности в самом устройстве. Или рядом расположенный трансформатор, электродвигатель и т.п.

А возможно и злонамеренное воздействие на устройство - неодимовым магнитом например. Если это кому-то выгодно....

[Nikkolaj 0]

15 minutes ago, vervs said:

2 kHz bandwidth

Это означает, что они измеряют шум на выходе только в полосе 2кГц?

 

15 minutes ago, vervs said:

 

22 minutes ago, vervs said:

2 kHz bandwidth

Это означает, что они измеряют шум на выходе только в полосе 2кГц?
Что то я запутался с цитатами в прошлом посте, повторил его.

[Nikkolaj 0]

28 minutes ago, vervs said:

Магнитное поле создаются протекающим током, внутри датчика элемент холла расположен к проводящему элементу гораздо ближе внешних проводников с током, поэтому влияние "посторонних" токов пренебрежимо

добавлено - Managing External Magnetic Field Interference When Using ACS71x Current Sensor ICs

Спасибо за информацию,
посмотрю.

[Arlleex 134]

Для точного измерения не годятся. Я получал на них +-50мА точности по поверенному мультиметру, но так ли это важно, если при установке устройства на стенд с кучей проводов (и силовых в том числе) показания гуляют уже в +-100мА? А еще при больших токах у меня рядом неплохо так жарили симисторы, подогревая пузо этого датчика. Не сильно, кондуктивно через плату. Градусов 50 было. Но как результат - уплыв точки 0 (средней линии выхода с датчика) до 300мА при отсутствии потребления вовсе. Начинаешь остужать и видишь планомерное возвращение к калиброванному значению. И да, датчики нужно калибровать (снимать реальный 0, считать реальный коэффициент преобразования с учетом "обвесов" и т.д.). А еще лучше - уметь подстраивать тот самый 0 перед подачей питания на потребителя.

[vladec 8]

По своему опыту могу сказать, что в плане точности они не очень и при этом очень чувствительны к индуктивным наводкам, рядом не должны стоять силовые индуктивности с незамкнутым магнитным потоком, иначе будет показывать, буквально, вместо тока "цену на дрова".

[Nikkolaj 0]

On 5/17/2021 at 9:53 AM, Arlleex said:

 

 

On 5/17/2021 at 11:03 AM, vladec said:

 

Спасибо, что поделились собственным опытом применения этих датчиков тока.
Я всё больше склоняюсь к решению,
измерять ток с помощью датчика тока (токового шунта) и дифференциального усилителя.
Это конечно будет дороже, и места займёт больше,
но зато точнее и надёжнее.

Изменено 18 мая, 2021 пользователем Nikkolaj

[Zig 32]

29 минут назад, Nikkolaj сказал:

измерять ток с помощью датчика тока и дифференциального усилителя.

Посмотрите на микросхемы Current Sense Amplifier от TI. Например INA190 или INA293.

Бывают и с интегрированными шунтами...

[Plain 176]

1 час назад, Nikkolaj сказал:

зато точнее и надёжнее

Точность средства измерения задаёт эталон в его составе — для тока это сопротивление и напряжение, которые даже если будут по 50 ppm, т.е. в сумме на 50 руб., уже будут сильно превосходить этот ACS712 за 250 руб., а здесь измерять скорее всего предполагается посредством АЦП, следовательно, ИОН уже имеется, поэтому требуется лишь ~30 руб. на эталон сопротивления, и в остальном тоже годятся самые заурядные ОУ и аналоговый мультиплексор, для калибровки схемы периодически переключающий её вход между источником сигнала, нулём и ИОН.

[Nikkolaj 0]

On 5/18/2021 at 5:47 PM, Zig said:

Посмотрите на микросхемы Current Sense Amplifier от TI. Например INA190 или INA293.

Бывают и с интегрированными шунтами...

Спасибо за совет.
Семейство микросхем от TI посмотрел, выбор конечно очень большой.
Есть даже 2 микросхемы с внутренним шунтом 2мОм, и максимальным током 15А,    INA250, INA253.
Похоже, что любая из них, по точности меня должна устроить.

Более того, в этом семействе есть даже микросхемы с внутренним шунтом и внутренним АЦП.
Шунт тоже 2мОм, АЦП 16 разрядов, интерфейс I2C.  Например INA260.
Сигнал с шунта поступает сразу на вход АЦП, без предварительного усиления!
Вес младшего разряда АЦП соответствует току 1,25мА на входе.
Умножим 1,25мА на 2мОм, это же АЦП измеряет единицы мкВ!
Интересно, какая реальная точность таких микросхем, какие минимальные токи она меряет.
Возможно кто то работал с подобными микросхемами.
 

 

 

 

On 5/18/2021 at 6:50 PM, Plain said:

Точность средства измерения задаёт эталон в его составе — для тока это сопротивление и напряжение, которые даже если будут по 50 ppm, т.е. в сумме на 50 руб., уже будут сильно превосходить этот ACS712 за 250 руб., а здесь измерять скорее всего предполагается посредством АЦП, следовательно, ИОН уже имеется, поэтому требуется лишь ~30 руб. на эталон сопротивления, и в остальном тоже годятся самые заурядные ОУ и аналоговый мультиплексор, для калибровки схемы периодически переключающий её вход между источником сигнала, нулём и ИОН.

Да, метод периодической калибровки схемы понятен, он всегда надёжно работает.
Единственное, с чем не соглашусь, "годятся самые заурядные ОУ".
Сигнал на вход аналогового мультиплексора поступает с выхода ОУ,
и в конечном результате будут все погрешности ОУ.
Всё таки для такой задачи ОУ нужно выбирать качественный.

Изменено 26 мая, 2021 пользователем Nikkolaj

[Plain 176]

17 минут назад, Nikkolaj сказал:

18.05.2021 в 18:50, Plain сказал:

периодически переключающий её вход между источником сигнала, нулём и ИОН

в конечном результате будут все погрешности ОУ

1) переключили вход на ноль — на входе АЦП произведение фактического Ку и смещения ОУ;

2) переключили вход на ИОН — на входе АЦП произведение фактического Ку и суммы смещения ОУ и ИОН;

3) переключили вход на сигнал — на входе АЦП произведение фактического Ку и суммы смещения ОУ и сигнала.

P.S. Фактический Ку — заданный конкретно данными экземплярами резисторов ОС ОУ.

 

Итого, годится абсолютно любой ОУ и с хуже некуда допусками резисторы ОС.