Měření proudu s INA253A

[bitak]

Zdravím. Rád bych požádal o radu ohledně výše zmíněného obvodu. Řešíme obvod, který by dokázal měřit proud v rozsahu 0-2A v jednom směru. Pro tuto aplikaci jsme zvolili zapojení s IC INA253A (datasheet zde: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina25 ... r.com%252F)
Obvod pro měření proudu je napájen ze zdroje SPV150-24. Na výstupu z IC se však krom užitečného signálu objevují i pulsy o frekvenci cca 10-20kHz, zřejmě pracovní frekvence zdroje. Obvod umožňuje do cesty zapojit i filtrační člen. Nemám ale ponětí, jak vypočítat hodnoty R a C. Ve výše zmíněném datasheetu je uveden maximální odpor rezistoru 10R. Mohli byste mi prosím poradit, popřípadě navést, jak zjistit hodnoty R a C? Předem děkuji za pomoc.

[samec]

Jak veľké sú tie pulzy?
Predpokladám, že je nesprávna topolgia napájania, nejaké zemné slučky.
Obvod má na bežné použitie dostatočné potlačenie napájania.

Kód: Vybrat vše

             PARAMETER              |          TEST CONDITIONS          | MIN  TYP   MAX  | UNIT
PSRR | Power-supply rejection ratio | VS = 2.7 V to 5.5 V, ISENSE = 0 A |      ±0.5  ±5   | mA/V

Filter na vstupe sa neodporúča. Ale ak už, tak R má byť do 10Ω. Kapacitu dopočítaš klasicky z vzťahu f=1/ωRC.

[HF_Tech]

A ten SPV150-24 měříš nebo z toho napájíš ten INA? Chtělo by to alespoň jednoduché schéma.
Jestli ty pulzy jsou z měřeného proudu, tak je potřeba filtr s operákem nebo si udělat jednoduchý číslicový filtr, pokud to vyhodnocuješ nějakým MCU s ADC.

[bitak]

Z toho SPV150-24 je napájen měřený obvod. INA253A jsou napájeny z MEGA2560 pro mini, který bude zařízení ovládat. Schéma dodatečně přikládám.

samec - moc nechápu ten vzoreček

[HF_Tech]

Ten vzorec má být správně: f = 1/(2∏RC)

Ty špičky tam můžou ve skutečnosti být. Pokud je zátěž malá a za měřením je nějaká baterie kondenzátorů, tak zdroj pracuje přerušovaně - periodicky se snaží dobíjet kondenzátory na výstupu. Při větším zatížení ty špičky zmizí.
Chce to proměřit osciloskopem pod různou zátěží, jestli je to tím nebo se to bere od ATmega. Druhý průser je připojení GND na arduino deskách - ADC i napájení mají společnou nožičku. Dost často to dělá problémy a jediné řešení je použít externí desku s ADC nebo si navrhnout desku s procesorem vlastní.

[bitak]

Zátěž je induktivního charakteru.

[bdn]

Máme fotku, ty pulsy o frekvenci cca 10-20kHz?
Zkus trochu experimentovat, namísto SPV150-24 použij jiný zdroj, nebo baterii. Uvidíš, zda to přestane nebo tam leze rušení odjinud...

[samec]

Zo schémy, čo si dal, nejde identifikovať zemné slučky. Nie je tam informácia, v akom poradí sú zapojené zeme od napájania arduina, ani ako je zapojený zdroj arduina vo vzťahu k zdroju SPV150-24 a to aj na primárnej strane. Až potom sa o tom dá získať celkový obraz a radiť, kde vzniká rušenie a ako ho odstrániť.

samec - moc nechápu ten vzoreček

Ten vzorček je na výpočet medznej frekvencie filtra. Je to po Ohmovom zákone snáď jeden z najpoužívanejších vzorčekov v elektronike.

[HF_Tech]

Kam máš zapojeno "VrefINA"?

[bitak]

Vref_INA je zapojen na odporový dělič. Ten je napájen z reference 2.5V a posouvá referenční napětí na cca 0.1V

[bitak]

Velikost pulsů si bohužel nevybavuju. Měření probíhalo před prázdninami a naměřená data jsem si neuložil

Zdroj SPV150-24 bohužel zaměnit nelze

[HF_Tech]

To je nějaký školní projekt? Chtělo by to ještě fotku, jak je to z těch čínských modulů poskládané. Pak se nechá radit.

[bitak]

Nejde o školní projekt, a už vůbec to není poskládané z čínských modulů

[HF_Tech]

Jestli jsem někde něco nepřehlédl, tak není definovaně propojena zem měřeného obvodu s měřícím obvodem. Ten INA není galvanicky oddělený od měřeného obvodu. Napětí na bočníku "shuntu" může být jen v určitém rozsahu od GND INA253A. Pokud to není dodrženo, tak se vyrovnává proud přes měřící přívody bočníku a dělá to různé náhodné ruchy.
Jinak ta deska je pěkná čuňačina.
Pro začátek by to chtělo pořádně prostudovat datasheet toho INA253A a alepoň základní příručku od Analog devices jak zapojovat přesné ADC.

[masar]

Je třeba nejprve zjistit, zda se jedná o rušivé impulzy, které vznikají proudem zátěží (a měřícím obvodem - shunt) - udávaná hodnota rušivého napětí na výstupu SPV150-24 je 150mVp-p.
Pokud vliv tohoto "energetického" rušení představuje problém pro korektní chování zátěže, je třeba ho potlačit výkonovým filtrem (LC) už na výstupu zdroje.
Pokud se ale rušivé napětí do užitečného signálu superponuje ještě jiným způsobem (nějaká zemní smyčka nebo jiná vazba se zdrojem(common-mode je-6/+90V...)), je nutno použít filtr za místem vzniku.
Jde hlavně o míru potlačení rušivého napětí filtrem. A zde je důležité, jakým algoritmem Arduino provádí vyhodnocování čtecí smyčky analogového vstupu, zda integruje/průměruje naměřené hodnoty, jak rychlá je tato programová smyčka a pod.
Vlastní filtraci rušivého napětí lze provést i na výstupu INA253A, kde stačí filtr jeden a není zde podmínka tak nízkého odporu (10Ohm) a nemusí to být jen jednoduchý RC filtr.
Pro vlastní návrh filtru je nejsnazší použít webové kalkulátory, např. tento, který nakreslí i útlumovou charakteristiku.
Zda je takto vypočítaný/zvolený útlum filtru dostatečný, o tom pak rozhodují výše uvedené parametry vyhodnocovacího softu. Pokud např. rušení "zabijeme" příliš velkou konstantou RC filtru, nemusí se to líbit požadavkům na rychlost a přesnost monitorování proudu softwarem.
-----
Pro odpor bočníku 2mΩ a max. proud zdroje 6.5A je na vstupu INA užitečné napětí 13mV. Je tedy třeba použít INA253A3 (400mV/A), kdy max. napětí na vstupu Arduina je 2.6V (při nulovém REF).