Jak mogę wyczuć prąd silnika?

Muszę napędzać silnik prądu stałego @ 24V, 6A za pomocą MOSFET. Jak mogę wyczuć prąd pobierany przez silnik za pomocą mikrokontrolera? Muszę wiedzieć, kiedy silnik się zatrzyma.

Umieszczasz niewielki rezystor czujnikowy (zwykle <100m dla napięcia i prądu) w szeregu z silnikiem i mierzysz spadek napięcia. Istnieją dwie metody: górna i dolna , w zależności od położenia rezystora czujnikowego. $\Omega$

Niska strona jest najłatwiejsza, ponieważ spadek napięcia, który chcesz zmierzyć, jest bezpośrednio związany z ziemią, ale podnosi dolną stronę napięcia silnika również o kilkadziesiąt miliwoltów nad ziemią, i nie wszystkim to się podoba. Jeśli to nie więcej niż te kilkadziesiąt mV, nie powinno to stanowić problemu, i możesz użyć opampa do wzmocnienia napięcia w prostej konfiguracji nieodwracającego wzmacniacza . Rezystancja 10m da ci spadek 60mV, co jest akceptowalne, a jednocześnie wystarczająco wysokie, aby poprawnie zmierzyć. Nie potrzebujesz do tego fizycznego komponentu; 1 cm szerokości 0,5 mm płytki ślad ma 10m omów odporność . Pamiętaj, aby wybrać opamp RRIO (Rail-to-Rail I / O).$\Omega$$\Omega$

Do pomiaru po stronie wysokiego napięcia należy użyć wzmacniacza różnicowego do pomiaru spadku napięcia. Są do tego specjalne układy scalone, z których niektóre mają zintegrowany rezystor bocznikowy, dla maksymalnej dokładności.

Ale możesz też zbudować swój własny wzmacniacz różnicowy z opampem. Jeśli chcesz tylko wykryć przeciągnięcie, prawdopodobnie nie potrzebujesz konwertera A / D, ale możesz użyć prostego komparatora . Należy filtrować zmierzone napięcie za pomocą kondensatora.

W (niezbyt dokładnym) wyszukiwaniu pojawił się czujnik wysokiego poziomu SiLabs Si8540 , dostępny w firmie Mouser od 0,65 USD za sztukę .

edytuj
Zetex / Diodes ZXCT1009 jest porównywalny, ale potrzebuje tylko 3 pinów swojego pakietu SOT23.

Dalsza lektura: Kolekcja obwodów prądowych w
technologii liniowej (ostrzeżenie: podłączanie ciężkich produktów!) Zbiór dokumentów na wzmacniaczach prądowych firmy Maxim

Ludzie, którzy uważają, że jedynym sposobem pomiaru prądu stałego jest użycie rezystora bocznikowego, mogą być zaskoczeni, gdy dowiedzą się, że istnieje wiele różnych technik wykrywania prądu .

Czujniki z efektem Halla są przydatne do pomiaru dużych prądów prądu stałego wysokiej strony. Niektóre mają wyjście analogowe, co pochłania jedno z wejść analogowych mikrokontrolera. Inne mają zintegrowany wewnętrzny ADC z cyfrowymi pinami, które bezpośrednio łączą się z twoim mikrokontrolerem. Niektóre mają również zintegrowany sterownik FET mocy i są wystarczająco inteligentne, aby bezwarunkowo wyłączyć FET podczas pomiaru nadmiernego prądu.

W wielu przypadkach tak naprawdę nie muszę dokładnie wiedzieć, co to jest prąd, chcę tylko uniknąć trwałego uszkodzenia rzeczy, gdy silnik zgaśnie. To sprawia, że ​​reszta systemu jest znacznie prostsza w użyciu „inteligentnego przełącznika”, który automatycznie wyłącza się, gdy silnik zgaśnie.

Układy z czujnikami z efektem Halla Allegro wyglądają ładnie. Inteligentny moc IR przełączniki wyglądają ładnie.

Powiązane: Najlepszy rezystor bocznikowy do aplikacji miernika mocy? oraz pomiar prądu o dużej przepustowości

Ponieważ prąd, napięcie i rezystancja są ze sobą powiązane (prawo Ohma), możesz zmierzyć prąd, mierząc spadek napięcia na znanej rezystancji i obliczając go:

$I=\frac{V}{R}$

$<0.1\Omega$

To jest coś, co chciałem zrobić od dłuższego czasu i rozumiem teorię - po prostu jeszcze nie wymyśliłem, jak zmierzyć różnicę napięcia

Gdy Andrew Kohlsmith mnie poprawił, oto edycja:

W przypadku prądu stałego jedynym sposobem na wykrycie prądu jest rezystor bocznikowy . Ta metoda pochodzi od prawa Ohma:

$I=\dfrac{V}{R}$

Gdzie „I” oznacza prąd i będzie jedyną zmienną rozwiązaną przez µC. W ten sam sposób „V” oznacza napięcie, które będzie mierzone za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego ADC wewnątrz µC. Wreszcie „R” oznacza rezystor, który musisz znać przy obliczaniu kalkulacji.

Istnieją dwa sposoby zaprojektowania rezystora bocznikowego:

1. $1\Omega$$10m\Omega$

2. Wykorzystanie śladu płytki na płytce drukowanej do wytworzenia rezystora bocznikującego. Jak mówi [1], w zależności od następujących parametrów we wzorze otrzymasz wartość oporu:

$R=\rho \times \dfrac{L}{t \times w}\times(1+Tc \times (T-25))$

• Długość (L)
• Grubość (t)
• Szerokość (w)
• $\rho=1.7*10^{-6}\Omega$
• Temperatura (T)
• $10^-3\Omega/\Omega/C$

$m\Omega$

Z drugiej strony jedynym sposobem pomiaru napięcia tego rezystora jest użycie wzmacniacza instrumentalnego, tak jak sugeruje Stevenvh.

[1] AN894 - Obwody sprzężenia zwrotnego czujnika sterowania silnikiem firmy Microchip.

[2] AP144 - Obliczanie rezystancji ścieżki PCB przez przyrządy Polar.

[3] Kalkulator odporności na ślad przez EEWeb.

[4] Obszar miedzi termicznej PCB przez bloga CircuitCalculator.com.

[5] Budowa zasilacza - uwagi dotyczące układu autorstwa Roberta Kollmana [TI].