[dxp 50]

Ситуация следующая. Имеется электродвигатель, которым надо управлять. Для этой цели необходимо измерять ток в обмотке (чтобы организовать конур управления током). Обмотка двигателя подключена к мосту на четырех MOSFET'ах. Напряжение, подаваемое на мост, 24 В. Частота ШИМ - порядка 30 кГц.

 

Вариант с резистором в качестве датчика тока. Последовательно с обмоткой стоит резистор 0.033 Ом. Для измерения падения напряжения на резисторе (датчике тока) использован высоковольтный дифференциальный усилитель AD629. На постоянном токе все работает хорошо - падение вычленяется дифференциальником, далее усиливается и оцифровывается. Беда в том, что когда подается не постоянка, а тот самый ШИМ 30 кГц - а это есть рабочий режим, постоянки там нет, - то с выхода дифференциальника прет паразитный сигнал. Причина этого состоит в том, что при высокой частоте - а фронт переключения плечей моста составляет порядка 400-500 нс, - коэффициент подавления синфазного сигнала у дифференциальника совсем небольшой - порядка 30-40 дБ, в то время как синфазный сигнал здоровенный - все 24 В. Поэтому возникает неприятный переходный процесс (при переключении), который и является причиной паразитного сигнала, портящего всю картину.

 

Можно, конечно, засинхронизировать оцифровывание с переключением и делать выборку непосредственно перед переключением моста, но это технически не очень просто, неудобно и негибко. А главное, надо, имхо, побороть искусственную проблему в зародыше - естественных и без того хватает. :)

 

Приходит в голову вариант с использованием датчика тока на эффекте Холла. Посмотрел на LEM, у них более-менее похожи на правду из серии HX10, но вид у них релеобразный - здоровые. К тому же, не понял, как он применяется (может смотрел плохо) и не понял, какое у них разрешение по току. Да и дороговаты - больше $20.

 

Больше понравился вариант ACS704 от Allegro - корпус SO8, все внутри, цена приемлемая - в пределах 5 баксов. Все, вроде, хорошо. Но присмотревшись внимательнее, обнаружил, что разрешение по току у них весьма убогое. У них на выходе присутствуют приличных размеров шум - порядка десятков мВ при чувствительности 100мВ/А, поэтому разрешение по току получается порядка сотен мА, что есть недостаточно - хоцца иметь хотя бы на порядок лучше. Да и диапазон такой - 15 А, - не нужен, достаточно 5 А.

 

Посему вопрос. Посоветуйте, плиз, датчик тока со следующими требованиями:

 

1. Измеряемый ток - +-5 А.

2. Полоса частот - 50 кГц.

3. Разрешение по току - не хуже 30 мА.

4. Исполнение (желательно) в виде микросхемы.

5. Цена (желательно) в пределах $10.

6. Доставабельность в России.

 

Спасибо.

[tvv 0]

Жаль потраченных усилий! Вообще эта характеристика (CMR vs Frq) зависит, у всех инструментальных ус. от Кус. Может попробывать снизить номонал резистора (0.033) и поднять усиление на 629? Можно еще поиграть с amp02, он тоже защищенный. А у Лем тогда уж брать LTS6-NP, хотя все выше сказаное к нему так же относится. :(

[Evgeny_CD 0]

А если поставить резюк в истоки моста? Далее Ваша схема (только разводку продумать очень хорошо надо, чтобы глюков не было). Синфазного не будет. Броск тока в момент переключения программно отсекать (или аппаратно поставить ключ, который будет начало импульса вырезать, далее это учесть при программной обработке).

[yung 0]

Я к AD с уважением отношусь, но инструментальные усилители у них убогие. Рекомендую попробовать INA118 (BurrBrown, с кем он там сейчас сожительствует, не помню, да и не важно :) ) Давно я их не брал, но цена была порядка 5$.

[SmartRed 0]

На такие токи лучше проще и дешевле поставить вниз моста шунт.

 

Варианты с подвешенным шунтом и дифф. усилителем не проканают.

 

Есть развязывающие усилители заточенные под обработку сигналов с шунтов.

 

У International Rectifier IR2171 с ШИМ на выходе.

 

Agilent делает HCPL7800, 7840, 7850. HCPL7860 сразу с цифрой на выходе.

Но им нужно отдельное подвешенное питание.

[dxp 50]

А если поставить резюк в истоки моста? Далее Ваша схема (только разводку продумать очень хорошо надо, чтобы глюков не было). Синфазного не будет. Броск тока в момент переключения программно отсекать (или аппаратно поставить ключ, который будет начало импульса вырезать, далее это учесть при программной обработке).

<{POST_SNAPBACK}>

Конечно, думал про это. Синфазного-то не будет, но потеряется инфа о постоянной составляющей. Да и форма сигнала тоже оставляет желать лучшего - там у драйвера моста "мертвые зоны", они дают провал на переключении - на картинке это хорошо видно: зеленый - сигнал с шунта, стоящего внизу моста, синий - управлющий сигнал на драйвер.

 

Меня тут навели на несколько другой вариант - этот самый АД629 уже стар и убог, а сейчас есть очень приличные специализированные мониторы шунтов. Например INA193. Или AD8210 (который, правда, слишком свеж и пока недоступен), которые специально предназначены для работы в таких условиях. Там и полоса под полмегагерца и подавление синфазного на порядок-другой лучше. Буду пробовать. :)

[dxp 50]

На такие токи лучше проще и дешевле поставить вниз моста шунт.

 

Варианты с подвешенным шунтом и дифф. усилителем не проканают.

Почему же? Оказывается есть уже очень неполохие по характеристикам девайсы - INA193, например. Специально для таких применений и предназначены. Буду пробовать.

 

Есть развязывающие усилители заточенные под обработку сигналов с шунтов.

 

У International Rectifier IR2171 с ШИМ на выходе.

 

Agilent делает  HCPL7800, 7840, 7850. HCPL7860 сразу с цифрой на выходе.

Но им нужно отдельное подвешенное питание.

<{POST_SNAPBACK}>

Спасибо, буду смотреть.

[dxp 50]

Я к AD с  уважением отношусь, но инструментальные усилители у них убогие. Рекомендую попробовать INA118 (BurrBrown, с кем он там сейчас сожительствует, не помню, да и не важно :) ) Давно я их не брал, но цена была порядка 5$.

<{POST_SNAPBACK}>

Ну почему же? Оказывается и у них есть весьма достойные девайсы - например, AD8205, AD8206, AD8210.

 

Что касается INA118, то он сегодня уже несколько устарел. Гораздо лучше тут выглядит специализированный монитор шунта INA193 - у него подавление синхфазного в зависимости от частоты заметно лучше. Правда, он не двунаправленный, т.ч. и тут есть над чем подумать...

[Ostver 0]

У International Rectifier IR2171 с ШИМ на выходе.

Agilent делает HCPL7800, 7840, 7850. HCPL7860 сразу с цифрой на выходе.

Но им нужно отдельное подвешенное питание.

IR2171(72) или новые IR2175 (datasheet в прикреплении) хорошие сенсоры, нет необходимости заморачиваться с преобразованиями. Выход - ШИМ с частотой до 40 кГц (130 кГц у 2175), наличие сигнала "overcurrent", минимум дополнительных элементов, стоимость - до 10 баксов. Главный минус - отсутствие гальванической развязки, только потенциальная (выход реализован на двух полевиках).

HCPL от Agilent это, по сути, оптически развязанный ОУ. Применяется, в основном, в высоковольтных девайсах для изоляции системы управления от силовой части. Главный минус, как указал SmartRed, необходимость изолированного источника питания для каждой стойки инвертора.

[dxp 50]

У International Rectifier IR2171 с ШИМ на выходе.

Agilent делает HCPL7800, 7840, 7850. HCPL7860 сразу с цифрой на выходе.

Но им нужно отдельное подвешенное питание.

IR2171(72) или новые IR2175 (datasheet в прикреплении) хорошие сенсоры, нет необходимости заморачиваться с преобразованиями. Выход - ШИМ с частотой до 40 кГц (130 кГц у 2175), наличие сигнала "overcurrent", минимум дополнительных элементов, стоимость - до 10 баксов. Главный минус - отсутствие гальванической развязки, только потенциальная (выход реализован на двух полевиках).

<{POST_SNAPBACK}>

Развязка не нужна. А вот что делать с этим ШИМом? Мне надо значение тока, преобразованное в напряжение, которое я подам на вход АЦП. ШИМ тут явно мимо тазика. :)

[Ostver 0]

Развязка не нужна. А вот что делать с этим ШИМом? Мне надо значение тока, преобразованное в напряжение, которое я подам на вход АЦП.

Частота следования импульсов ШИМ-выхода IR217x пропорциональна действующему значению тока проходящего по шунту. Подключив выход IR217x к входу захвата (capture input) или входу прерывания процессора, необходимо программно реализовать вычисление значения тока. И не нужно АЦП и сопутствующих с этим проблем...

[BVU 0]

Вариант с резистором в качестве датчика тока. Последовательно с обмоткой стоит резистор 0.033 Ом. Для измерения падения напряжения на резисторе (датчике тока) использован высоковольтный дифференциальный усилитель AD629. На постоянном токе все работает хорошо - падение вычленяется дифференциальником, далее усиливается и оцифровывается. Беда в том, что когда подается не постоянка, а тот самый ШИМ 30 кГц - а это есть рабочий режим, постоянки там нет, - то с выхода дифференциальника прет паразитный сигнал. Причина этого состоит в том, что при высокой частоте - а фронт переключения плечей моста составляет порядка 400-500 нс, - коэффициент подавления синфазного сигнала у дифференциальника совсем небольшой - порядка 30-40 дБ, в то время как синфазный сигнал здоровенный - все 24 В. Поэтому возникает неприятный переходный процесс (при переключении), который и является причиной паразитного сигнала, портящего всю картину.

<{POST_SNAPBACK}>

 

А если сигнал после усилителя продетектировать, а потом уже делать измерения? Получится медленно изменяющийся сигнал без каких либо крутых фронтов и переходов. А если есть необходимость измерение (выборки) можно синхронизировать с вашей ШИМ частотой.

[dxp 50]

Развязка не нужна. А вот что делать с этим ШИМом? Мне надо значение тока, преобразованное в напряжение, которое я подам на вход АЦП.

Частота следования импульсов ШИМ-выхода IR217x пропорциональна действующему значению тока проходящего по шунту. Подключив выход IR217x к входу захвата (capture input) или входу прерывания процессора, необходимо программно реализовать вычисление значения тока. И не нужно АЦП и сопутствующих с этим проблем...

<{POST_SNAPBACK}>

Понятно. Только нужно иметь модуль Capture, это раз. И делать пересчет скважности в ток, а это, обычно, несколько накладнее, нежели пересчет отсчетов АЦП (которые можно вообще не пересчитывать). К тому же АЦП и так есть. И даже с возможностью собирать не по одному отсчету, а сразу несколько. Впрочем, согласен, для ряда применений этот вариант очень неплох. Особенно тем, что не нужно таскать аналоговые сигналы - на выходе фактически цифра.

[dxp 50]

А если сигнал после усилителя продетектировать, а потом уже делать измерения? Получится медленно изменяющийся сигнал без каких либо крутых фронтов и переходов. 

Не, не получится - там переходный процесс очень сильный - большой и по амплитуде, и по длительности. Он и будет доминировать в продетектированном (выпрямленном) сигнале.

 

А если есть необходимость измерение (выборки) можно синхронизировать с вашей ШИМ частотой.

<{POST_SNAPBACK}>

Про синхронизацию выборок я с самого начала думал. Но не хорошо это, неправильно, имхо. Надо все-таки постараться исходно сигнал снять как можно качественнее. Тем более, что, вроде, тут есть еще куда копать.

[Ostver 0]

dxp

Какой процессор для ядра системы управления предполагаете использовать?