Ничего не найдено :(
    В гостях у Самоделкина! » Темы » Советы » Осциллографический токовый пробник ACS730, 500 кГц

    Осциллографический токовый пробник ACS730, 500 кГц



    Попалась вот такая самоделка. На полноценную статью, согласно правилам сайта, она не тянет, но думаю правильно будет ее все таки выложить, хотя бы в темах.

    Если вы когда-либо раньше работали с силовой электроникой или сильноточными устройствами, вы могли задаваться вопросом, как выглядит текущая форма тока в этих устройствах.

    Ну а поскольку это не такая уж необычная тема, то уже существует ряд коммерческих решений. Устройства называются токовыми зондами и позволяют инженерам видеть и измерять сигналы тока в осциллографе до десятков или сотен ампер.

    Без этих устройств было бы очень сложно работать, но вопрос в цене. Не каждый может позволить себе приобрести его.
    На рынке представлено огромное количество пробников тока, каждый из которых сконструирован с особым подходом. Большинство из них позволяет измерять ток не инвазивным способом, полагаясь на специальные магнитные преобразователи, что является основной причиной такой дороговизны этих устройств.

    Такое устройство очень сложно воспроизвести обычному пользователю, поскольку для этого нет доступных на рынке ресурсов. Описанный в этой статье токовый пробник использует два терминала и микросхему преобразователя тока с широким диапазоном частот, работающую так же, как мультиметр.

    Это позволяет сделать доступный дизайн, который легко сделать.

    Шаг первый: особенности
    Устройство разработано на базе микросхемы ACS730 от Allegro MicroSystems (возможно аналог на алиэкспресс), которая имеет полосу пропускания -3 дБ на уровне 1 МГц и диапазон измерения + -50 А. По сути, это гальванически изолированный преобразователь тока на эффекте Холла в корпусе SOIC8. Уровень изоляции 2400 В (среднеквадратичное значение) может использоваться в большинстве автомобильных систем xEV с напряжением до 420 В пик, среднеквадратичное значение или постоянный ток.

    Далее идет этап формирования сигнала, построенный на базе пары прецизионных высокоскоростных операционных усилителей AD823ARZ, выбранных в соответствии со спецификацией полосы пропускания датчика тока. Они масштабируют сигнал до 100 мВ / А.

    Зонд получает питание от LiPo-аккумулятора емкостью 1000 мАч, заряжаемого на 200 мАч через Mini USB с микросхемой MCP73831. Положительное и отрицательное напряжения, необходимые для датчика, поступают от преобразователя питания TPS65133. Потребляемая мощность возрастает примерно до 50 мА, обеспечивая непрерывную работу в течение 15-20 часов.

    Вкратце характеристики зонда можно резюмировать следующим образом:

    - Масштаб: 100 мВ / А
    - + -25 А номинального измеряемого диапазона (40 Apeak)
    - Номинальное выходное напряжение: + -2,5 В (+ -4 В макс.)
    - Полоса пропускания: DC - 500 кГц -1 дБ (1 МГц -3 дБ)
    - 15-20 часов работы.

    Осциллографический токовый пробник ACS730, 500 кГц

    Шаг второй: теория
    Как указывалось на предыдущем шаге, основным компонентом, который заставляет пробник работать, является ACS730 (U2), выдающий 2,5 В при нулевом токе. Затем, если на его клеммы подается ток, выходная мощность изменяется со скоростью 40 мВ / А в версии + -50 А. Это дает напряжение от 0,5 В до 4,5 В в зависимости от полярности тока.

    Как вы, возможно, уже заметили, в измерительном сигнале всегда присутствует смещение постоянного тока 2,5 В. Итак, следующая секция-это операционный усилитель AD823ARZ, который буферизует 2,5 в, получаемое через делитель напряжения от шины питания 5 в. Использование специального опорного напряжения приведет к гораздо лучшим шумовым характеристикам, но за счет увеличения общей стоимости прибора.
    Затем второй каскад операционных усилителей снимает смещение, вычитая буферизованный уровень 2,5 В постоянного тока из выходного сигнала (IC2A). На последнем этапе применяется коэффициент усиления 2,5 для получения шкалы 100 мВ/а (IC2B).

    Пробник не следует использовать с токами выше 40 А. Из-за ограничений в подложке печатной платы 25 А кажется более разумным максимальным током, хотя более высокие переходные токи все же можно измерить.

    Остальная часть схемы в основном не требует объяснений. Микросхема TPS65133 (U3) подает положительный и отрицательный ток 5 В на операционные усилители и датчик тока. Это силовой преобразователь, переключающийся в мегагерцовом диапазоне для поддержания хорошей регулировки и контроля шума.

    Аккумулятор LiPo 3,7 В емкостью 1000 мАч обеспечивает питание прибора. MCP73831 (U1) поддерживает заряд указанной батареи на уровне 200 мАч, когда подключен порт MiniUSB (J1). По завершении зарядки загорается светодиод.

    Шаг третий: производительность и ограничения
    ACS730 предлагает полосу пропускания a-3dB 1 МГц и время нарастания 0,6 микросекунды, что очень хорошо, но для текущего зонда ослабленная форма сигнала не очень надежна и искажает измерения. Таким образом, мастер предлагает использовать зонд для проверки сигналов в полосе пропускания-1 дБ на частоте 500 кГц.

    Для каскада операционных усилителей это не проблема. Как вы можете видеть на изображениях, синусоида на входе 1 МГц вообще не претерпевает затухания или искажений. Это выходит далеко за рамки технических характеристик преобразователя тока.




    Шаг четвертый: экспериментальные результаты
    Мастер провел серию тестов на точность, в которых зонд показал прекрасные результаты. На данный момент у него нет доступного источника переменного тока, чтобы показать фактическую полосу пропускания пробника, но он проверил общую производительность постоянного тока с помощью обычного настольного блока питания.

    Когда источник питания установлен на 1 А постоянного тока, токовые клещи показывают 0,96 А, а мультиметр показывает 0,0995 В на выходе датчика, что именно так и должно быть. Ток 5 А приводит к еще лучшим результатам: при фактическом токе на клещах 4,86 А, мультиметр показывает на выходе 0,4855 В. Это отличная точность для устройства за 30 евро.

    Тесты осциллографа показывают довольно много шума, исходящего от зонда. Хотя он значителен при токах низкого уровня (менее 1 А), он меньше относится к токам более высокой амплитуды. Это может быть связано с неправильным тестированием сигнала зондом осциллографа с длинным заземлением.









    Шаг пятый: файлы проекта и документация
    Архив ниже содержит всю информацию для изготовления этого проекта.

    Файлы САПР (Fusion 360 и EAGLE 9.X):
    - Проект сборки F360 (Assembly.f3z)
    - Проект электроники F360 (ACS730_probe.f3z)
    - Схема F360 (F360_ACS730_sch.fsch)
    - Схема платы F360 (F360_ACS730_PCB.fbrd)
    - Схема EAGLE (EAGLE_ACS730_sch.sch)
    - Компоновка печатной платы EAGLE (EAGLE_ACS730_PCB.brd)
    - STL модели представленного бокса (3DModels.zip)

    Файлы для печати:
    - Схема (ACS730_Probe_Schematic.pdf)

    Файлы продукции:
    - Спецификация материалов (BOM_ACS730_25A.txt, BOM_ACS730_25A.csv)
    - файлы Gerber (ACS730_25A.zip)

    Этот проект был полностью выполнен с помощью Fusion 360. Электрические файлы проекта были экспортированы как файлы, совместимые с Fusion 360 и EAGLE 9.X. Ссылка на Google Диск для доступа к файлам проекта:
    https://drive.google.com/file/d/14_Hp3iuTNa1wZ3X5k...

    Источник (Source)

    Дробовой заряд для рогатки (и не только)

    Фиксатор крышки аквариума

    Добавить комментарий

    6 комментариев
    Korolev
    pogranec,
    куда электроны побежали, че там они там дальше сделали 
    Да уж, электроны шустрые ребята, а побежали они "делать" Кулоны, Вольты, Амперы ...  scratch smile  

    pogranec Автор
    Во, нашел. Скорее всего слепил  с этим. Это позволяет измерять приложения от сети переменного тока до 297 VRMS или 420 pk-VDC. 
    Вообще, многое зависит от исходника. Иногда пишешь. и даже сам понимаешь че пишешь. куда электроны побежали, че там они там дальше сделали. Другой напишет, зараза,весь инет перелопатишь и хрен че понимаешь-)))
    pogranec Автор
    Korolev,
    Да, согласен. Наверное в ходе вычитки подкорректировал. Или два предложения слепил.... Щас посмотрю конкретней.

    Korolev
    pogranec,
    Так и написано в оригинале, и не только в статье. Так написана в спецификации к микросхеме. 
    В спецификации к микросхеме:
    Пакет обеспечивает изоляцию 2400 В RMS 60 секунд и может использоваться на шинах с напряжением до 420 В переменного, среднеквадратичного или постоянного тока.  
    В твоём изложении:
    Это позволяет измерять напряжение сети переменного тока 2400 В (среднеквадратичное значение) до 420 В пик, среднеквадратичное значение или постоянный ток  
    Разницу между пробивным напряжением изоляции и измеряемым напряжением объяснять не буду! Так же, как и про мощность в мА, и про ток в вольтах! smile


    pogranec Автор
    Korolev,
    Опять на жену все промахи свалишь?
    А когда я на жену сваливал? 
    По тексту. Так и написано в оригинале, и не только в статье. Так написана в спецификации к микросхеме.  Если я начну фантазировать и исправлять то, что написано в оригинале, никто нифига не поймет. Да и не такой уж  я спец, чтобы править то, что разработчик написал.

    Korolev
    Это позволяет измерять напряжение сети переменного тока 2400 В (среднеквадратичное значение) до 420 В пик, среднеквадратичное значение или постоянный ток ... Аккумулятор LiPo 3,7 В емкостью 1000 мАч обеспечивает питание прибора. MCP73831 (U1) поддерживает заряд указанной батареи на уровне 200 мАч, когда подключен порт MiniUSB ... Потребляемая мощность возрастает примерно до 50 мА ... Микросхема TPS65133 (U3) подает положительный и отрицательный ток 5 В 
    Опять на жену все промахи свалишь? smile 

    Привет, Гость!


    Зарегистрируйтесь

    Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

    Войти

    Добавьте самоделку

    Добавьте тему

    Онлайн чат

    Последние комментарии

    Все комментарии