Токочувствительный операционный усилитель со встроенным шунтом против дорогого резистора

Чтобы упростить мой вопрос, предположим:

Мне нужно преобразовать среднеквадратичный переменный ток +/-7,07 А в среднеквадратичное напряжение +/-707 мВ с высокой точностью (0,1% или лучше).

Это может быть и более высокое напряжение, до +/- 2,5 Впик.

Пока просто меряю напряжение на резисторе Ohmite 15FR100E:

  • 100мОм
  • 90 частей на миллион/°С
  • 35°C/Вт
  • 5 Вт

Когда я пытаюсь измерить среднеквадратический ток 5 А, он, вероятно, нагревается примерно на 87,5 ° C (рассчитано на основе теплового сопротивления и мощности), что дает изменение сопротивления примерно на 0,788% (рассчитано: 87,5 ° C * 90 PPM / ° C).

Я хочу улучшить это, и я думаю о двух вариантах:

ВАРИАНТ 1. Использовать дорогой резистор: Powertron FPR 4-T221 0R100 S 1% Q

  • 100мОм
  • 25 частей на миллион/°С
  • 4,8°C/Вт
  • 3°C/Вт радиатор
  • 15 Вт
  • 4-терминальный

И это должно дать мне изменение сопротивления на 0,024% (от 5А RMS).

ВАРИАНТ 2. Используйте усилитель измерения тока INA250 с фиксированным коэффициентом усиления и встроенным шунтом 2 мОм.

Характеристики операционного усилителя INA250 из таблицы данных:

введите описание изображения здесь

Я думаю, что я могу предположить

  • Я могу забыть о тепловых проблемах, потому что шунт R очень мал
  • Я могу компенсировать погрешность усиления 0,3%
  • Если я выберу версию 200 мВ / А, я получу в 2 раза более высокое напряжение по сравнению с моим шунтом, и это нормально.

Но я не уверен в (ВОПРОСЫ):

  • Могу ли я просто игнорировать ошибку смещения 50 мА (это ~ 0,7% от моего пикового тока 7,07 А), когда мне нужно точно измерить среднеквадратичное значение синуса?
  • следует ли ожидать дополнительных источников ошибок при замене шунта на INA250?
  • это так просто? Действительно? Операционный усилитель за 4 доллара просто так заменяет большой дорогой шунт?

Вложения:

Дешевый омитовый резистор, который я сейчас использую:

введите описание изображения здесь

Дорогой резистор Powertron:

введите описание изображения здесь

Если кто-то спросит, почему я не использую резистор, например, 10 мОм для уменьшения нагрева, ответ будет таков: я пытался избежать 10-кратного усиления операционного усилителя в схеме, что было бы дополнительным источником ошибок. Может быть, я был неправ. На самом деле речь не идет об измерениях, я строю источник тока примерно так:

http://www.kswichit.com/VCCS/vccs.htm

"...с высокой точностью ( 0,1% или лучше )". - почему?
Потому что эту схему предполагается использовать в качестве калибратора для какого-то изделия (измерительного прибора), способного архивировать с точностью до 0,1%. С калибратором точности 0,1% я смогу достичь точности продукта около 0,2%. Этого вполне достаточно для продукта, но если есть возможность получить 0,05% калибратор за несколько баксов (около 20-50 долларов США) дороже - почему бы и нет. И, возможно, я смогу более точно измерять меньшие токи на одном диапазоне (один резистор) вместо того, чтобы переключать диапазоны.

Ответы (1)

Если вы хотите создать калибровочный инструмент, он должен быть более точным, чем продукт, который вы пытаетесь откалибровать. Вы, кажется, готовите еду из измерения с помощью последовательных измерительных резисторов с относительно высокими значениями. Вы должны попытаться свести к минимуму значение R.

Вы можете начать здесь или здесь для получения указаний о том, как точно измерить (не обращайте внимания на тот факт, что ссылки касаются измерения малых токов). Это даст вам гораздо лучшее представление о точности и производительности, которых вы можете достичь.

Одна замечательная статья для размышления — это uCurrent Gold. введите описание изображения здесьБазовая конструкция может легко масштабироваться до многих ампер, с высокой точностью и очень низким рассеиванием мощности нагрузки.

«Вы должны попытаться свести к минимуму смысл R». Меня беспокоят шумы и смещения от входа операционного усилителя при низких напряжениях/сопротивлениях. Я не должен? Как низко я могу пасть?
Что ж, я немного знаком с uCurrent, и у меня есть детали для его сборки, но я не уверен, смогу ли я просто поставить MAX4239 с 10-20-кратным усилением внутри контура обратной связи OPA541.
Низкий смысл R означает низкий уровень шума....очевидно. Если «шум», который вы описываете, находится во внешнем пути тока, то это не «шум». Усилитель уже является частью с низким уровнем шума, поэтому шум от усилителя не должен вызывать беспокойства.
Меня больше беспокоит шум и смещение источника сигнала, который питает OPA. Если есть 1 мВ шума от источника сигнала - половинное сопротивление удвоит отношение шума к сигналу. Мой первый прототип не имеет источника сигнала, и я использую генератор Analog Discovery 2, и похоже, что среднеквадратичное значение шума превышает 1 мВ. Это не имеет большого значения, если я вырабатываю несколько ампер, но когда мне нужна синусоида со среднеквадратичным значением 50 мА, шум и смещение огромны по сравнению с сигналом. Вот почему я выбрал резистор 100 мОм (схема работает при более высоких входных напряжениях).
Токочувствительный операционный усилитель со встроенным шунтом против дорогого резистора
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v