Stap 2: Huidige maateenheid
De kern van de meting is eenheid er de LM324 quad operationele versterker. De op-amps in het (willen) schaal de spanning over de weerstanden van de shunt naar de spanning die kan worden gelezen door de ADC van mijn processor lezen. Dit betekent, een multiplicatoreffect module moet worden toegevoegd.
Ten eerste, we willen weten wat details over onze voeding, zoals de maximale uitgangsstroom bij een bepaald vermogen. Gelukkig, de PSU-s ik zelf, had deze afgedrukt op het omhulsel: 12V @ 2.5 A en 5V @ 15A. Dat het geregeld, de maximale stromingen werden beschouwd als 2.5A en 15A, respectievelijk. Ik had sommige 20W, 0.1R weerstanden opknoping rond, heb ik besloten om die te gebruiken.
Zie de berekeningen voor het huidige sensing deel 5V:
Uout = 5V; IMAX = 15A; RS = 0.1R;
De maximale stroom, die ooit die weerstand doorlopen kan, is 2.5A. Volgens de wet van Ohm, zal de maximale spanning op het 15 * 0.1 = 1.5V zitten. Nu moeten we aan schaal die aan 5V om de beste resolutie, zodat we gonna het versterken door 5 / 1,5 = 3,33.
We de formule van de winst van de opamp opzoeken (shunt spanning is op de niet-inverterende ingang van de opamp), die is:
Vo = Vs * (1 + (Rf / Ri))
Dus, als wij op zoek bent naar een amplify van 3,33, onze feedback weerstand / input weerstand verhouding moet 2,33. Met andere woorden, Rf moet Ri * 2,33. Ik gebruikte een 22K en een 10K Ohm weerstand voor deze job. Op basis van deze berekeningen, zullen de hoogste ooit gemeten op de ADC ingang 1.5 * 3.2 = 4.8V. Dus, op 4.8V op de ADC hebben we 15A stroomt.
Laten we berekenen de resolutie van onze ADC-module:
5 / 1024 = 0.004882;
Dat geeft ons 983 stappen tussen 0 en 4.8V.
15a / 983 = 15,25 mA, dit is de minimale stroom die we met onze opstelling meten kunnen. De huidige metingen zullen meerdere hiervan.
Nu laten we doen hetzelfde voor de 12V-uitgang:
Uout = 12V; IMAX = 2.5A; RS = 0.1R;
De maximale stroom die via Rs is 2.5A. De maximale spanning daarop zullen 2,5 * 0.1 = 0.25V. Als we willen het schalen naar 5V (maximale spanning processor), we moeten versterken door: 5 / 0,25 = 20.
Nogmaals: Vo = Vs * (1 + (Rf / Ri)), dus de weerstand van onze feedback moet 19 keer groter, dan de invoer weerstand. Een weerstand van de feedback van 51k en een input weerstand van 2.7k geef me een redelijk dicht 18,88 winst. Er is waarschijnlijk een betere match voor dit, ik liep de nummers op sommige meer gemeenschappelijke waarden van de weerstand.
De ADC maximale voor deze uitvoer zullen 18.88 * 0,25 = 4, 72V. De resolutie in dit geval beter zal zijn: 2.5A / 966 = 2,58 mA.
Ik heb niet meten modules voor de negatieve macht levering rails, ik gewoon niet had op-amps links. Toe te voegen die later is eenvoudig, ik berekenen van de weerstanden, en verzorgen de shunt spanning zetten de inverterende ingang pin.
Een fundamentele schematische voorstelling van hoe een shunt moet worden aangesloten op het circuit, op mijn tekening wordt weergegeven.
Zodra we de schema's gedaan hebben, hebben we om een PCB ontwerp maken. Ik gebruikte de Altium designer, die behoort tot de die ik weet het beste, omdat het schema vrij simpel was, dat ik ben klaar ongeveer een half uur. De opamp en de feedback lus weerstanden zijn oppervlakte bevestiging apparaten, de schroefaansluiting en de macht-weerstanden zijn via holes. Zorg ervoor dat u de opamp op de bovenzijde, dus je niet een gespiegelde PCB aan het eind krijgt.
Altium kunt exporteren naar pdfformaat, door middel van een "Output Taakbestand". Ik stel de schaal om 1:1, ik trok de mechanische, zeefdruk en houden-out lagen, en maakte de uitvoer. U moet ervoor zorgen, selecteert u de "Page setup dialoog" schalen optie, wanneer u klikt op genereren.
Slechts een korte beschrijving over hoe de PCB wordt gemaakt:
-de illustratie afdrukken op glanzend papier (meestal ik rip deze uit tijdschriften) of transfer folie
-Reinig de PCB (en knippen, maar dit kan worden gedaan nadat de etsen wordt gedaan)
-Zet de illustraties over de PCB en smelt de toner over aan de PCB met een strijkijzer of een laminator
-wassen uit het papier met warm water
-Zet de Raad van bestuur in de etchant, en wacht voor de koper om weg te eten
Het monteren van de onderdelen op het bord, beginnend met degene met het laagste profiel. Test de Raad van bestuur door het meten van spanning op de uitgangen van de opamp terwijl stromingen zijn door de shunt weerstanden stromen.
