Датчик тока на эффекте Холла ACS712

[ottisk]

Микросхема ASC712 - датчик тока на эффекте Холла, имеет нулевое сопротивление измерительной цепи.
Готовых схем не нашел, пришлось придумывать самому, на основе даташита и скудного опыта других. В железе пока не делал, но по идее должно работать. Собираюсь использовать эту схему в качестве датчика тока лабораторного БП. В принципе, наверное ASC712 можно применить в качестве защиты по току УМНЧ.

В схеме применен датчик ACS712ELCTR-05B-T.

[Alex]

Вопрос-то в чем?
У Аллегро этих датчиков, вагон и маленькая тележка....

[ottisk]

Вопрос-то в чем?

У ACS712ELCTR-05B-T, при нулевом токе в измерительной цепи, Vout=Vcc/2 (т.е. Vout равняется половине напряжения питания); при плюсовом токе в измерительной цепи, Vout увеличивается в пропорции 185mV на 1А; при минусовом токе в измерительной цепи Vout снижается (относительно Vcc/2) в той же пропорции.

Моя схема делает так, что при нулевом токе в измерительной цепи, напряжение на вых. схемы = 0; при плюсовом токе в измерительной цепи, напряжение на вых. схемы увеличивается в произвольной пропорции (пропорция регулируется); при минусовом токе в измерительной цепи, напряжение на выходе схемы уменьшается (относительно нуля) в той же пропорции. В даташите они дают подсказку (пример схемы), как это сделать, но ихняя схема работает шиворот на выворот и кроме этого дает приличную ошибку.

[Alex]

У ACS712ELCTR-05B-T, при нулевом токе в измерительной цепи, Vout=Vcc/2 (т.е. Vout равняется половине напряжения питания); при плюсовом токе в измерительной цепи, Vout увеличивается в пропорции 185mV на 1А; при минусовом токе в измерительной цепи Vout снижается (относительно Vcc/2) в той же пропорции.

Да я в курсе как они работают, много раз их применял. В основном 755-е и 758-е - на большие токи.
Датчики есть униполярные и биполярные (как этот). У униполярных 0А=0В на выходею
И у те и у тех, есть смещение нула, относительно 0в у униполярных и относительно VCC/2 у биполярных, так что, ввел бы ты подстройку нуля в свою схему.
Надеюсь, ты учел что поскольку у тебя в схеме после R3 нет резистора в землю, то Ку=2 по измерительному входу?

[ottisk]

Надеюсь, ты учел что поскольку у тебя в схеме после R3 нет резистора в землю, то Ку=2 по измерительному входу?

Да, теперь понимаю, так делать не надо, с диапазоном балансировки и без того проблемы.

... смещение нуля, относительно... VCC/2 у биполярных...

Ага, спасибо , разобрался с этим моментом. Называется это ошибка симметрии (E_SYM). У ACS712ELCTR-05B-T E_SYM составляет от 98% до 102%, что дает ошибку на выходе (V_out) +/- 50 mV относительно Vcc/2 (Vcc=5V).

Кроме этого еще есть дрейф нуля от температуры, который для ACS712ELCTR-05B-T составляет 0,08 mV/ °C. Провел эксперимент с макетом лаб. БП (в закрытый корпус его не планирую). После часового разогрева температура держится в районе 26-28°C (в помещении 21°C), если не размещать датчик вблизи нагревающихся деталей. Возьмем скромно +/- 2,5°C, в этом случае дрейф нуля от температуры составит +/- 0,2 mV, что даст ошибку показаний амперметра около +/- 1,5 mA. Многовато, даже подумываю отказаться от применения этого датчика.

ввел бы ты подстройку нуля в свою схему.

Как грамотно ввести подстройку нуля? Необходимое смещение даёт только схема рис.3, но она наверное неправильная. Рис.1 и Рис.2 правильные, но не дают необходимого диапазона.

---------- Сообщение добавлено 14.59 ---------- Предыдущее сообщение было 14.17 ----------

А если так сделать (Рис.4)? Вроде работает правильно, диапазон +/- 60 mV. Пугает кол-во ОУ, еще дрейф нуля каждого ОУ добавится.

[Alex]

1-я - да, диапазона регулировки может не хватить.
2 и 4 - одно и то-же, толькономиналы разные и разный диапазон рег.
Если выбрать правильные номиналы можно диапазон сделать какой надо.
3-я схема - там взаимозависимая рагулировка смещения и усиления.

[ottisk]

Дрейф нуля от температуры у ACS712ELCTR-05B-T, в диапазоне 25...80°C составляет минус 0,08 mV/°C, что будет давать очень большую ошибку показаний амперметра (при 50°C более 10mA). Пришлось придумать схему термокомпенсации + ввел схему смещения нуля. Пока концепция, но в Микрокэпе всё работает. Термокомпенсация основана на зависимости падения напряжения от температуры на p-n переходе, которая для p-n перехода составляет в районе 2,5mV/°C. В качестве датчика температуры применен p-n переход диода D1 (см. схему). Если к диоду прицепить делитель напряжения R60, R61, то изменяя коэфф. деления делителя можно легко выставить требуемые 0,08mV/°C.

[ottisk]

Макет.
Подводные камни:
1. Может не хватить диапазона балансировки DA6 (R28). Тогда: - в лучшем случае придется ставить отдельные стабы 7824 / 7924, запитывать от них VD3, VD4, на последних выставлять +/-15 вольт; - в худшем случае придется городить схему смещения нуля, подобную DA4 с окружением.
2. Регулировка смещения нуля R21 скорее всего окажется слишком грубой, придется по месту корректировать, добавлением двух резисторов (выше и ниже, в цепи R21), и уменьшением номинала R21; все подстроечники многооборотные.

На схеме ошибка, R31 должен быть 820 Ом (а не 820 кОм).

[ottisk]

Упростил, балансировка DA6 не нужна.

На схеме ошибка, R31 должен быть 820 Ом (а не 820 кОм).

[ottisk]

Сделал плату (макетку), начинаю паять. Плата двухслойная, верхний слой - сплошной земляной полигон. С1 переехал в другое место. Архивированный файл - схема+ плата в подробностях (Corel11).

[ottisk]

Схему запустил, работает. Но от идеи использования ACS712 в качестве датчика тока лабораторного БП решил отказаться по следующим причинам:

1. ACS712 чрезвычайно чувствителен к внешнему магнитному полю. Слегка намагниченная, небольшая отвертка начинает влиять на напряжение выхода (Vout) ACS712 уже начиная с расстояния примерно !!!20 см!!!.

2. Шум выхода (Vout) ACS712 при номинале C13 0,1мкф (см. схему) около 8mV(p-p). После усиления DA6 (Ку~6) - шум на выходе DA6 около 48mV(p-p). Причем, шум низкочастотный, кроме того шум в своем составе имеет инфра-НЧ составляющую примерно 0,5 - 2 Гц. Увеличение C13 до 47мкф уменьшает шум на выходе DA6 до около 1mV(p-p), но амплитуда наложенной инфра-НЧ составляющей остается почти прежней - около +/- 1mV на вых. DA6. Так вот, от всего это вместе показания амперметра нестабильны, скачут +/- несколько mA, что более, чем не приемлемо.

В общем, ACS712 для прецизионных дел не годится.