Signalförstärkare, mV-V

[Rossen]

Halloj.
Vi håller på med lite mätningar här på jobbet och vi vill mäta ström med en shunt och logga datan på en laptop, problemet är att det instrument vi har inte är exakt nog, vi talar om spänningsfall över shunten på 0-20 mV och instrumentet har en upplösning på 10mV.
Vi kom då på tanken att en förstärkare av någon typ borde kunna förstärka detta till 0-20 Volt istället, då får vi ialla fall en upplösning på 1 A vilket är bra nog för oss.
Finns det några kretsar som klarar av detta eller kanske bara några enkla komponenter?

[jonas2307]

Låter som om en enkel krets med en operationsförstärkare borde fungera.

Kolla in någon av alla de varianter som finns på Elfa, i databladen finns kopplingsexempel och formler.

-- Jonas

[Rossen]

Hittade en här som kanske är intressant, men ställer mig frågande till förstärkningen, verkar endast finnas med +1,4kV/mV vilket blir åt helvete för högt om jag vill ha ut max 20/30 volt...

Strömsnål CMOS-op för extremt låg (25 fA) ingångsström
Fabr National Semiconductor
En strömsnål ESD-skyddad rail-to-rail-op. Extremt låg ingångsström och mycket lågt strömbrus gör den idealisk som förstärkare för mycket små signaler från sensorer som t ex fotodioder, elektrometrar och Ion-detektorer.
Matningsspänning: +4,5 till +15,5 V
Offsetström: 5 fA typ
Strömförbrukning: 450 μA typ
Förstärkning: 1400 V/mV typ
Strömbrus: 0,13 fA/√Hz typ
Inresistans: 1 TΩ
CMRR: 75 dB min
Slew rate: 1,5 V/μs typ
Bandbreddsprodukt: 1,3 MHz typ
Temperaturområde: −40 till +85 °C

Art. nr: 73-268-58

[Rossen]

Den här såg bättre ut..

Art. no: 73-023-00

Strömsnål instrumentförstärkare
Fabr Analog Devices
Kretsen är internt konfigurerad som en klassisk instrumentförstärkare med tre operationsförstärkare. Förstärkningen justeras med hjälp av ett motstånd.
Matningsspänning: ±2,3 till ±18 V
Strömförbrukning: 1,3 mA max
Offsetspänning: 125 μV max
Offsetdrift: 15 μV/°C max
Förstärkning: 1 till 1000 ggr
Brus: 9 nV/√Hz typ
Slewrate: 1,2 V/μs typ
Settling time: 15 μs typ vid G=1 till 100
CMRR: 110 dB min vid G=100
Bandbredd: 120 kHz typ vid G=100
Temperaturområde: −40 till +85 °C

[rehnmaak]

Nja, den op:en var dyr... kör med opa277 (73-387-59) istället.

Sedan tror jag du får läsa på lite om op-förstärkare.

http://en.wikipedia.org/wiki/Operationa ... plications

[Rossen]

Nog för att jag tycker det är skoj med elektronik och jag lär mig nya saker varje gång jag pillar med det men ibland står skallen still, kanske beror på att det är fredagseftermiddag

Efter att ha läst en del på Wikipeida artikeln som rehnmaak länkade till så tror jag det är en sån här krets jag ska få till:

Formeln som angivs på wikipeida för förstärkningen lyder:
Vut = Vin x (1 + R2 / R1)

Om jag då vill ha en förstärkning på 1000 gånger (15mV = 15V) får jag det till att R2=100K och R1=100 precisionspot.

Har jag varit duktig eller är det som jag misstänker att jag är helt blåst och det rinner sågspån ur öronen?

Tacksam för all hjälp

[Johan.o]

Förstärkningen 1400V/mV
innebär att RÅförstärkningen är (1400/0.001) = 1 400 000 ggr, vid likspänning.
En op-förstärkare motkopplar man normalt genom att mata tillbaka
utsignalen så att man sänker förstärkningen.
I ditt fall kanske du vill motkoppla op-förstärkaren
så att den förstärker signalen kanske 250 gånger.
Är det en likström ni vill mäta på eller en växelström?

Ni kanske skulle ni ta och köpa en färdig mätförstärkare istället?

[rehnmaak]

Ska man vara petig blir tex r1=100 och r2=99.9k. Men det duger bra som du har räknat!

Faktum är att ditt förslag på AD620 inte alls dåligt utan tvärt om ett väldigt bra sätt att förstärka signalen från en strömshunt. Det är bra eftersom man gärna vill mäta differentiellt över en sådan. Det är exakt vad en mätförstärkare är konstruerad till att göra. Jag har dock inte läst databladet på den så...

[Rossen]

Det vi ska mäta är spänningsfallet över en shunt för att därigenom få reda på strömmen i kretsen, vi talar om likström, 12 volt system, batteriladdning med fet generator/generatorer.

Finns det färdiga förstärkare att köpa så skulle ju det kunna fungera om de inte är så dyra, vi kommer använda en fyrkanals datalogger från Kjell o compani, eller rättare sagt två, en för ström och en för spänning.

[mmbop]

det här med färdiga mätförstärkare låter väldigt intressant, men jag hittar inga på elfa..någon som vet nån och kan länka så hade det varit jätteschysst!

[Mindmapper]

Färdiga mätförstärkare använder man av en rad olika anledningar. Ibland för att mäta svaga signaler, ibland höga spänningar och isolation. Brukar oftast kosta skjortan. Ett exempel är ELFA 76-286-21
Har du kollat databladet för AD620!?

[mmbop]

AD620 ser väldigt intressant ut...men eftersom jag inte är särskilt duktig på elektronik så undrar jag hur enkel en sådan är att använda..går den att använda rakt av eller måste man bygga in den i en krets som tar bort störningar och anpassar os.v.? vad jag vill mäta är differensen mellan två trådar..varje tråd har en signal på ungefär 5V och differensen är på nån mV eller mindre därför behöver jag stärka differensen så att mitt insamlingskort klarar av att mäta den...
alltså är det bara att köpa en AD620 och koppla in sig och få ut signalen stärkt men annars oförändrad?

[xxargs]

beror på hur det ser ut i övrigt i din mätmiljö.

Vill du inte spänningsdela ingångssignalerna (kräver högprecisionsmotstånd i 0.02 - 0.01% värde-avvikelse mellan varandra + trimmpunkt) så måste AD620 matas med minst 1.6 Volt högre spänning än maximala insignalspänningens peakvärde. Skall OP-ampens utgång nå 0 Volt (för ingen ström) så måste du även ha minusspänning. annars stannar OP-ampens utgången på ungefär +1.5 Volt som lägst. Detta gäller också om du vill ha indikation om ovänd strömriktning (ger minusspänning ut)

---

Det går att mata en sådan OP-amp med singel 5 Volt, men då måste du dämpa insignalen med spänningsdelare samt tillverka 'virtuell jord' samt lägga in spänningsoffset så att tex 2.5000 Volt är lika med '0', spänning under detta indikerar omvänd strömrikning etc.