Mätning på elektronisk last

[FormerMazda]

Innan den ens kommit hem så börjar planerna för mod på den!
En TekBox TBOH02. Länk: http://www.tekbox.net/test-equipment/tb ... ctive-load

Denna arbetar helt utan matning, och det finns ingen visuell återkoppling annat än rök vid kraftig överlast..
Så jag vill såklart komplettera med mätning av ström och spänning, och givetvis räkna ut effekt av detta.

Till detta är en arduino given för mig. Främst för jag har allt hemma.

Spänningsmätningen sker direkt på uttaget för lasten. Lite kluven på hur jag vill göra dock, om jag ska bygga en fast spänningsdelning för 70V till 5V och ta onogrannheten, eller klura ut en (automatisk?) områdesväljare.

Strömmätningen kan ske i två alternativ, det ena med shunt, det andra att mäta internt i prylen på lämpligt ställe.
Och här funderar jag mest just nu.

Startar den här tråden lite tidigt i projektet kanske, men jag kan inte hålla mig!

[FormerMazda]

Jag har funderat kring strömmätningen, ofta läser jag att man kan mäta spänningen från OP-ampens utgång som går till FETarna.
Detta ska ju motsvara strömmen, ganska rimligt.

Men i detta fallet med denna utan egen strömförsörjning blir jag kluven, vad kan jag räkna med för spänning ut där?
Kommer den spänningen variera med spänningen på det jag lastar?
Ponera att spänningen skulle ligga inom 0-5V, kan en direkt anslutning till en AI på en uC påverka spänningen?

Bifogar schemat på den, gissar att det är spänningen på ben 10 på U1B jag fiskar efter.

Edit, glömde bifoga..

[FormerMazda]

I badrummet löser jag alltid alla stora frågor!
Nu när jag tog lunchlöprundeduschen så kom jag på att det finns en ingång där man kan styra strömmen med en spänning. 1V = 1A.
Men nu vet jag inte vad full skala på P1 motsvarar, om det är 10k eller 0ohm.. Rimligtvis 10k?
Då blir det en spänningsdelning mellan R48+R47 och P1, eller 95k och 10k. Räknar jag inte fel så blir då 20V in 1,9V ut till ben 5 på U1B.

Så spänningen på ben 10 som jag fiskar efter kommer alltid vara mellan 0 till 1,9V?

[Borre]

"ofta läser jag att man kan mäta spänningen från OP-ampens utgång som går till FETarna."

Var har du läst det?

Men nej det är fel, den spänningen är beroende på hur hårt mosfeten/transistorn måste drivas och skiljer sig helt mellan olika mosfet/transistorer.

Opampen strävar efter att hålla den positiva och negativa ingången på samma nivå. Lägger man en spänning på 1V på den positiva ingången försöker opampen hålla minusingången på samma nivå och för att göra det driver den mosfeten tills en ström flyter genom den och shuntmotståndet så att ett spänningsfall på 1V uppstår över shuntmotståndet, vilket alltså ger 1V även på minusingången, då är opampen "nöjd". Lite enkelt och snabbt förklarat men ungefär så.

Med mosfet kommer alltså gatespänningen variera helt beroende på mosfettyp, ström, temperatur, spänning, ja nästan allt.
Hade man bara kunnat lägga på en spänning på gaten och det gett en motsvarande ström genom den hade man aldrig behöver återkopplingen med shuntmotstånd och opamp.

Lättast är ju att du mäter över shuntmotstånden eller på den negativa ingången på opampen.

Förresten, är det schemat du postade tidigare du hänvisar till?
Ser nämligen varken R48, R47 eller P1.

[MiaM]

+1 på att mäta över shuntmotstånden. Med tanke på den låga impedansen så får du rimligtvis futtiga 0,275 vid 10A. Om jag inte minns fel så har de känsligaste vridspoleinstrumenten oftast fullt skalutslag vid 50mV och 50µA. Ett sådant instrument bör gå att driva direkt med seriemotstånd från shuntmotstånden. Inte riktigt vad du efterfrågat men ett fysiskt instrument är aldrig dumt att ha.

[FormerMazda]

Har inga direkta referat här och nu, men uppenbart är att jag har fattat fel.
För nu har jag lasten hemma, och nästan i Dave´s stil så togs den isär innan jag ens testat den, men jo, ett litet test gjordes innan locket åkte av.
Helnöjd är jag iallafall!

Men, till frågan, så har ni rätt. Jag kan inte mäta på OP-AMPens utgång. Den spänningen varierar.
Däremot gör ju inte ett spänningsfall över en shunt det. Så en shunt ska handlas och sen bygger jag efter den. Måste ju ändå ha nåt över polerna för "ampere meter", så varför inte en shunt så slipper jag modda i lådan.

De motstånden jag referar till sitter visst på lilla kortet som väljaren sitter på. Därför syns de inte i schemat jag la in som bild.

[FormerMazda]

Nu har jag testat lite, och mätt mycket.

Spänningsfallet över ett av effektmotstånden gav intressanta data. Det är oberoende av inspänning. Eller åtminstone ingen nämnvärd skillnad på 2V eller 30V vid samma ström.
Sen testade jag vilka spänningsfall och vilken linjäritet som rådde, detta vid 12V, och fick till följande tabell:
STRÖM - SPÄNNINGSFALL - DIFF förra spänningsfallet.
0,1A - 0,008V
0,2A - 0,013V - Diff:0,005V
0,3A - 0,019V - Diff:0,006V
0,4A - 0,025V - Diff:0,006V
0,5A - 0,03V - Diff:0,005V
0,6A - 0,035V - Diff:0,005V
0,7A - 0,041V - Diff:0,006V
0,8A - 0,046V - Diff:0,005V
0,9A - 0,051V - Diff:0,005V
1A - 0,057V - Diff:0,006V
1,5A - 0,084V - Diff:0,027V
2A - 0,111V - Diff:0,027V
2,5A - 0,138V - Diff:0,027V
3A - 0,165V - Diff:0,027V
3,5A - 0,192V - Diff:0,027V
4A - 0,219V - Diff:0,027V
4,5A - 0,247V - Diff:0,028V
5A - 0,275V - Diff:0,028V
5,5A - 0,304V - Diff:0,029V
6A - 0,332V - Diff:0,028V
6,5A - 0,36V - Diff:0,028V
7A - 0,389V - Diff:0,029V
7,5A - 0,417V - Diff:0,028V
8A - 0,446V - Diff:0,029V
8,5A - 0,474V - Diff:0,028V
9A - 0,503V - Diff:0,029V

Skulle kalla det så linjärt som jag kan be om och tro på med mina mätningar.
Däremot märkte jag av att det ändras lite med värme. Förvisso extremfall att gå från strax över 9A till 0,1A. Men där tog det ett tag innan spänningsfallet blev detsamma igen. Så en liten fläkt även inuti lådan kanske är lämpligt.

En OP-AMP (LM324N) kopplad som icke-invertarande förstärkare med 10X förstärkning sitter redan på labbdäcket. Och mer behövs ju inte för att användning av signalen till en uC.

Återstår att lösa hur jag ska spänningsmäta. Snajsigast skulle vara att ha auto-range. Men jag har ingen bra idé där än..
Kanske ett koppel med typ zenerdioder och OP-AMPar? Så man nyttjar flera analoga in, var och en 0-5V som man summerar i mjukvaran sen. Lösa tankar än så länge.

[FormerMazda]

Satt och klurade på spänningsmätningen. Finns det ADC som tar upp till 70V med hög upplösning?
Ska man leta efter typ en .. vad vet jag, 16bitars och spänningsdela ner till dess max inspänning?

[anders_bzn]

Att dela ner spänningen ner är standard. Du behöver nog inte 16 bitars ADC, med 10-bitar får du ~70mV upplösning på 70V. Med 12 en fjärdedel av det.

[FormerMazda]

Såpass? Men då klarar jag mig ju helt med arduinon, utan extern ADC.
För jag har nog aldrig egentligen labbat med nåt över 24V, så om jag "bara" kan mäta 0-50V så är det långt mer än jag behöver.

Så en spänningsdelning och rakt in i arduinon så kommer jag alltså få en upplösning på 4,8mV? Ja bättre än så behöver inte jag. Att man aldrig kan tänka i enkla banor nån gång..

Och spänningsdelningen räcker med Vin - 18k - Vut - 2k - jord? Det ska ge mig 50V = 5V om jag fattat rätt?

[anders_bzn]

Ja, spänningsdelningen stämmer.

[FormerMazda]

Fan va najs!

Ikväll hoppas jag på ostörd tid i hobbyrummet!
Då borde jag ju kunna få ihop allt!

[anders_bzn]

Jag kom på en sak till, sätt en zenerdiod på 5,1V parallellt med 2k motståndet. Då kommer spänningen in till ADC:n inte kunna bli större än 5,1V även om "någon" skulle försöka sig på att mäta på en spänning större än 50V på ingången.

[FormerMazda]

Smart, för denne någon är ofta på besök trots allt..

Men då behöver det ju inte bli mer avancerat är i "schemat" här då?

[bearing]

Ett tips är att använda interna 1,1V-referensen (eller extern 1.250V) istället för 5V. Då slipper du kanske ha en OP för att förstärka shunten, och slipper därmed offset-spänningar och liknande.