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Electrónica => Electrónica Geral => Tópico iniciado por: elfo106 em 07 de Julho de 2013, 01:50

Título: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 07 de Julho de 2013, 01:50
Olá a todos, estou aqui com uma situação que não sei bem como resolver.

Estou a desenhar um pequeno circuito com o objetivo de detetar se uma lampada está ligada ou não, através da corrente medida. A corrente da lampada quando está ligada não será sempre a mesma pois o circuito será usada em varios tipos de lampada e com potencias diferentes, que poderão até estar ligadas em série.

Lembrei-me de usar o sensor de corrente ACS712 http://www.allegromicro.com/~/media/Files/Datasheets/ACS712-Datasheet.ashx. (http://www.allegromicro.com/~/media/Files/Datasheets/ACS712-Datasheet.ashx.)

No entanto a tensão de saída é muito baixa, por exemplo, para detetar uma lampada de 40W, terei à saida uma onda com um pico de 0.02v ou 0.03v conforme se optar pela versão de 20A ou 5A.

Pensei então em amplificar o sinal com um ampop (amplificador diferencial) mas ao simular o circuito no multisim vejo que se a onda de entrada tiver menos do que 1.5v de pico, o circuito não funciona corretamente.

Como sugerem que faça? Eu até só precisava de uma saída digital...acima de x ampere = 1, abaixo = 0...

Obrigado!
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: Njay em 07 de Julho de 2013, 11:35
O que mais há são amplificadores a amplificar sinais bem menores que 1.5V, tens que rever o teu circuito amplificador... mas tens aí outros problemas, a saída não será constante pois estás em AC...
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: Dave em 07 de Julho de 2013, 11:52
Uma vez que estás a simular...

Qual o ampop que usas?

É rail-to-rail?

Ainda não há muito tempo fiz uma aplicação com esses sensores e correu mais ou menos dentro do esperado... no entanto esta a trabalhar em DC.

http://blogoengenhocas.blogspot.pt/2013/06/circuito-com-asc712-sensor-de-corrente.html (http://blogoengenhocas.blogspot.pt/2013/06/circuito-com-asc712-sensor-de-corrente.html)


Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 07 de Julho de 2013, 12:39
O que mais há são amplificadores a amplificar sinais bem menores que 1.5V, tens que rever o teu circuito amplificador... mas tens aí outros problemas, a saída não será constante pois estás em AC...

Eu sei que a saída não é constante, mas ao alimentar o ampop com 5v e massa essa será a sua tensão máxima à saída. Posso também por um diodo para ter a certeza que não tenho tensões negativas. Depois provavelmente terei que tirar várias amostras para saber o estado real da lâmpada...ainda não pensei muito nisso.

Uma vez que estás a simular...

Qual o ampop que usas?

É rail-to-rail?

Ainda não há muito tempo fiz uma aplicação com esses sensores e correu mais ou menos dentro do esperado... no entanto esta a trabalhar em DC.

http://blogoengenhocas.blogspot.pt/2013/06/circuito-com-asc712-sensor-de-corrente.html (http://blogoengenhocas.blogspot.pt/2013/06/circuito-com-asc712-sensor-de-corrente.html)

Estou a simular com o lm321, não é rail to rail mas estou a alimentar com 5v e queria na saída qualquer coisa na casa dos 3v, logo não preciso de uma saida rail to rail, ou isso também interessa para a entrada?

No teu site dizes que tens ganho 2, isso foi suficiente? Deves de estar a usar a escala toda do sensor então...

Obrigado!
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: Njay em 07 de Julho de 2013, 12:46
Também interessa para a entrada, mas a tua entrada estará em torno de 2.5V portanto não deve haver problema.
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: jm_araujo em 07 de Julho de 2013, 13:00
Se não precisas de medir o valor de corrente, só saber se está ou não ligada, pode fazer de forma mais  simples, o que queres é a parte do detector de um "slave switch". Resultados do google com algumas ideias: LINK (https://www.google.pt/search?q=slave+switch+schematic&tbm=isch)

Se tiveres acesso ao sinal dos dois terminais do interruptor que controla a lâmpada e te bastar saber se está ou não deligado, pode usar a parte de cima deste circuito ( que está ligado ao 4n35):
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Ffleck.rullz.lv%2Facdimmer%2Fac_dimmer_220V_circuit.png&hash=ed10e42b34b1ad18166fc93656517196)

Com o interruptor desligado aos seus terminais terás os 220v porque a(s) lâmpada(s) deixa(m) sempre passar parte da corrente, e recebes impulsos do circuito. Se meteres um condensador entre os terminais  1 e 2 do 4n35 em vez de pulsos ficas com o sinal continuo.
Quando ligas o interruptor ficas com 0V entre os terminais, e deixas de receber sinal do 4n35.
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: Dave em 07 de Julho de 2013, 13:52
Tudo depende da aplicação final do circuito...

Sendo só para verificar se a lâmpada está ou não acesa, até quase que dizia que um opto-acoplador servia perfeitamente para isso.

#elfo106
-Se quiseres ligar a lâmpada automaticamente, sem usar um relé, podes usar o circuito que o jm_araujo, colocou em cima;
-Se quiseres somente saber se a lâmpada está ou não ligada, podes usar um opto acoplador e pronto;
-Se quiseres ir mesmo pela medição de corrente, podes ir pelo circuito que tenho lá no blogue, mas com as devidas alterações, por ser para usar em AC.
No meu caso, em resposta à tua pergunta, o ganho foi de 2 porque eu estou a fazer medições cujo o pico chega a 18/19A, então usei o full range do sensor.


Melhor só na farmácia :D

 
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: jm_araujo em 07 de Julho de 2013, 14:50
Aqui vai farmácia  ;)
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fimg407.imageshack.us%2Fimg407%2F520%2F5r1z.png&hash=571a6f4cdf1d57c8f2f2001ebcc4aec0)
Simula lá isto. V1 é a saída do sensor de corrente. Não te esqueças que tem um offset de 2.5V pela datasheet.
R5 é para centrar o opamp nesse offset. Numa simulação não faria falta, mas no mundo real as resistências tem tolerância e os opamp Vos. Na simulação põe-no a 50%. No mundo real ajusta-se sem corrente no sensor a tensão à saída do opamp OA1 tem de ser igual à saída do sensor (DC).
Isso é um amplificador centrado na voltagem do sensor, podes ter de mudar o ganho em R2 se estiver pouco ou demasiado sensível.
Depois tens um detetor de pico (D1,C1) para só ficar registado o valor da corrente máximo e livrar-nos do AC. OA2 serve de comparador, o potenciómetro R9 dita a partir de que corrente é que a saída liga.

Deve ser isto que andavas a tentar fazer.
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 07 de Julho de 2013, 15:55
Boa tarde,

Primeiro gostava de agradecer a todos que me estão a ajudar! Agora ao trabalho  8)

Tudo depende da aplicação final do circuito...

Sendo só para verificar se a lâmpada está ou não acesa, até quase que dizia que um opto-acoplador servia perfeitamente para isso.

#elfo106
-Se quiseres ligar a lâmpada automaticamente, sem usar um relé, podes usar o circuito que o jm_araujo, colocou em cima;
-Se quiseres somente saber se a lâmpada está ou não ligada, podes usar um opto acoplador e pronto;
-Se quiseres ir mesmo pela medição de corrente, podes ir pelo circuito que tenho lá no blogue, mas com as devidas alterações, por ser para usar em AC.
No meu caso, em resposta à tua pergunta, o ganho foi de 2 porque eu estou a fazer medições cujo o pico chega a 18/19A, então usei o full range do sensor.


Melhor só na farmácia :D

Nesta situação basta saber se a lampada(s) está ou não ligada. Como usario o opto? Eu há uns tempos usei um moc207d (entrada a led e saida a transistor) mas não estou a ver como poderia aplicar isso nesta situação. A corrente e tensão à entrada podem ser demasiado altas para alimentar o led.

Aqui vai farmácia  ;)
Simula lá isto. V1 é a saída do sensor de corrente. Não te esqueças que tem um offset de 2.5V pela datasheet.
R5 é para centrar o opamp nesse offset. Numa simulação não faria falta, mas no mundo real as resistências tem tolerância e os opamp Vos. Na simulação põe-no a 50%. No mundo real ajusta-se sem corrente no sensor a tensão à saída do opamp OA1 tem de ser igual à saída do sensor (DC).
Isso é um amplificador centrado na voltagem do sensor, podes ter de mudar o ganho em R2 se estiver pouco ou demasiado sensível.
Depois tens um detetor de pico (D1,C1) para só ficar registado o valor da corrente máximo e livrar-nos do AC. OA2 serve de comparador, o potenciómetro R9 dita a partir de que corrente é que a saída liga.

Deve ser isto que andavas a tentar fazer.

Sim, era dentro disso, embora ligeiramente diferente. No meu circuito (ainda) não tenho o comparador. Vendo a minha onda de saída (abaixo) não tenho a certeza se fará falta, aliás, também não tenho a certeza se não estou a exagerar no ganho.

Precisava que o circuito fosse o mais minimalista possivel, quer em nº de componentes, espaço ocupado (smd vai ser um must) e já agora custo.

(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fimageshack.us%2Fa%2Fimg837%2F6241%2Fdhzc.jpg&hash=6dd8c55665f90d450ea948ddb3d5099e)

Aí diz que estou a usar um lm324 mas foi porque não tinha o lm321 para simular.

Na onda de saída (vermelha) chego a ter -83.7mV. Isso é possivel na realidade? Quando tento por um diodo deixo de ter onda quadrada, fica muito parecida com a de entrada mas em torno dos 3.5v, porque?

Obrigado!

edit: imagem maior
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: Njay em 07 de Julho de 2013, 16:25
A imagem tá demasiado pequena. E se reduzires o ganho para 10?
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 07 de Julho de 2013, 17:09
Tinha-me enganado na onda de entrada. Aqui estão as ondas corretas para um ganho de 100.

(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fimageshack.us%2Fa%2Fimg826%2F8536%2Fudur.jpg&hash=2a3e314c81b8156d97496683eef8f230)

Onda de saída: Vmax=3.469v   Vmin=1.095v

Terei vantagens em aumentar o ganho para a onda ficar mais quadrada?
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 08 de Julho de 2013, 23:57
@jm_araujo,

Qual é a diferença entre ter R12, R5 e R11 ou ter apenas R12 e R5 sendo R5 de um valor igual (mas regulavel claro) a R12?
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: jm_araujo em 09 de Julho de 2013, 00:34
A gama de regulação, e portanto quanto fácil é acertar com o valor que queres e poupa-te ter de usar um pot. multiturn.
Com o meu esquema R5 dá para ajustar entre 2.38V e 2.62V
Só com R12 e R5 do mesmo valor, regulas entre 0V e 2.5V. Para conseguir subir acima dos 2.5V tens de por o R12 menor, mas ficas com uma gama ainda maior de regulação e maior dificuldade a ajustar.
No limite podes deixar só o R5 entre a massa e os 5V, mas a sensibilidade ao ajuste é enorme, e não te esqueças que queres ajustes na precisão de 0.01V ou menos.
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 09 de Julho de 2013, 02:00
Percebi genericamente. Como chegaste aos 0.12v de regulação?

Usar so R5 é perigoso, nada impede que ao regular não se provoque um curto.
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: jm_araujo em 09 de Julho de 2013, 10:55
Percebi genericamente. Como chegaste aos 0.12v de regulação?

Como escolhi os valores? Muitos anos a virar frangos :D Usei valores genéricos (10k, 1k), só calculei a gama para te responder agora.

Ou como fiz as contas? Quando o pot está no extremo mais perto do GND, o circuito é equivalente a um divisor resistivo com uma resistência de R5+R12 aos +5V e R11 à GND. Quando o pot estiver no extremo superior, é R12 aos +5V e R5+R11 à GND.

Usar so R5 é perigoso, nada impede que ao regular não se provoque um curto.
Não é nada. Tens efetivamente uma resistência do valor de R5 entre o GND e os +5V. O que varias é a sua saída entre os 0V e os 5V. Pode haver opamps que não gostem desses valores à entrada, mas a fonte vê sempre a mesma carga.
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 09 de Julho de 2013, 11:32
Percebi genericamente. Como chegaste aos 0.12v de regulação?

Como escolhi os valores? Muitos anos a virar frangos :D Usei valores genéricos (10k, 1k), só calculei a gama para te responder agora.

Ou como fiz as contas? Quando o pot está no extremo mais perto do GND, o circuito é equivalente a um divisor resistivo com uma resistência de R5+R12 aos +5V e R11 à GND. Quando o pot estiver no extremo superior, é R12 aos +5V e R5+R11 à GND.

Percebido, obrigado!

Usar so R5 é perigoso, nada impede que ao regular não se provoque um curto.
Não é nada. Tens efetivamente uma resistência do valor de R5 entre o GND e os +5V. O que varias é a sua saída entre os 0V e os 5V. Pode haver opamps que não gostem desses valores à entrada, mas a fonte vê sempre a mesma carga.

Oh pois não. Que disparate! lol

Mais logo a noite volto às simulações. Têm me dado muita ajuda, obrigado a todos.
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 10 de Julho de 2013, 00:24
Aqui está o circuito actual. Parece-me funcionar muito bem. Espero não ter problemas na montagem real (e ter espaço para ele também dava jeito  ;D). O diodo 4001 será trocado por um smd, mas penso que não afectará o funcionamento em nada de especial.

(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fimageshack.us%2Fa%2Fimg16%2F5629%2Flu30.jpg&hash=748ee3cfa0badc5a3d483a72c2be37a2)

Há apenas uma situação que me faz alguma confusão. quando era suposto a saída estar a 0v, na simulação dá cerca de -84mV. Porque este valor negativo? O ampop não tem alimentação negativa...

Obraigado a todos!
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: jm_araujo em 10 de Julho de 2013, 13:03
Tens aí um erro. C1 tem de ligar ao diodo e à GND. E convém meter um condensador (1u) entre o pino 3 do LM358 e GND (para reduzir ruido), semelhante ao C2.


Isso das voltagens negativas é coisas de simulador.
Por isso é que depois de simulado devemos sempre montar o circuito para testá-lo (numa breadboard ou stripboard) só para confirmar.
E neste circuito por exemplo ao testares com carga permite veres qual é a posição melhor para o R7 e substítui-lo por um divisor resistivo (não se pode fazer o mesmo com o R1). Poupas um potenciómetro e um ajuste.



Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: Njay em 10 de Julho de 2013, 21:23
Se calhar é melhor alimentares o U1B, e podes colocar tb um cap 1uF em R1.
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 10 de Julho de 2013, 22:37
Tens aí um erro. C1 tem de ligar ao diodo e à GND. E convém meter um condensador (1u) entre o pino 3 do LM358 e GND (para reduzir ruido), semelhante ao C2.

Corrigido, obrigado. Adicionado.

Se calhar é melhor alimentares o U1B, e podes colocar tb um cap 1uF em R1.

U1B não dá para alimentar. O lm358 é um soic8 aqueles pinos de alimentação que estão visiveis no U18, são o 4 e 8, exatamente aqueles que já alimentei no U1A. Se contares os pinos estão lá 10 quando o IC só tem 8.

Devias querer dizer R5 (potenciometro) certo? Ou como o jm-araujo disse, pino 3 do ampop. As labels estão um "pouco" deslocadas, realmente r1 estava muito perto do potenciometro e podia induzir em erro
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: Njay em 10 de Julho de 2013, 22:55
Sim, na entrada positiva do 1º ampop.

O diodo é mesmo para quê?
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 11 de Julho de 2013, 19:36
O diodo é para fazer o detetor de pico. Sem ele a minha saída estaria sempre a comuntar entre 0 e 1 "ao sabor" do sinal sinusoidal na saída do sensor de corrente.

À esquerda a vermelho está a saída sem o diodo, à direita, com.

A linha azul é já depois do 1º ampop.

(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fimageshack.us%2Fa%2Fimg32%2F1060%2F92lt.jpg&hash=9806b80860df097cb0c95922fe251714)
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: Njay em 11 de Julho de 2013, 20:56
Certo, um detector de pico. Agora a pergunta é: quem é que faz o "reset" do condensador?

E para funcionar mesmo bem, o feedback tem que ligar depois do diodo e não antes. Como tens, a queda de tensão no díodo não é eliminada.
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: jm_araujo em 11 de Julho de 2013, 21:59
Acho que essas perguntas são para mim :)

Certo, um detector de pico. Agora a pergunta é: quem é que faz o "reset" do condensador?
A corrente de entrada do opamp trata disso. pode ser um bocado lento, mas para o que é mais uns segundos é irrelevante. Não calculei o tempo, mas se for demais, pode-se sempre diminuir o condensador.

E para funcionar mesmo bem, o feedback tem que ligar depois do diodo e não antes. Como tens, a queda de tensão no díodo não é eliminada.
Irrelevante a queda, a seguir tem um comparador ajustável.
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: jm_araujo em 11 de Julho de 2013, 22:20
A corrente de entrada do opamp trata disso. pode ser um bocado lento, mas para o que é mais uns segundos é irrelevante. Não calculei o tempo, mas se for demais, pode-se sempre diminuir o condensador.
E assim se mete uma argolada  :o
Estava a rever a simulação e não estava a funcionar o circuito como devia, encontrei a falha:
A entradas do LM358 fornecem corrente e não absorvem como estava a assumir.
A solução é simples: C1 passa para 1u, e leva em paralelo uma resistência de 1Meg.

Edit:
(https://imageshack.us/a/img694/5712/nts.png)
V(n005)-{azul} é o sinal amplificado
V(n006)-{verde} é o sinal depois do diodo
V(n001)-{vermelho} é o nível do comparação
V(n004)-{azul claro} é a saída




Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: Njay em 12 de Julho de 2013, 00:44
E para funcionar mesmo bem, o feedback tem que ligar depois do diodo e não antes. Como tens, a queda de tensão no díodo não é eliminada.
Irrelevante a queda, a seguir tem um comparador ajustável.

A queda de tensão varia com a temperatura e com a corrente. A aplicação pode viver com isso?

Citar
V(n005)-{azul} é o sinal amplificado
V(n006)-{verde} é o sinal depois do diodo
V(n001)-{vermelho} é o nível do comparação
V(n004)-{azul claro} é a saída

F4 ;)
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 12 de Julho de 2013, 13:41
Com que software estás a simular?
F4?? Isto é batalha naval ou que  ;D
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 15 de Julho de 2013, 15:56
Desculpem a insistencia mas gostava mesmo de saber qual foi o software de simulação utilizado.

Obrigado!
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: senso em 15 de Julho de 2013, 15:58
Pelo gráfico parece o LTSpice.
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: jm_araujo em 15 de Julho de 2013, 16:04
Sim, foi o LTSpice.

Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 15 de Julho de 2013, 16:06
Não conhecia, obrigado!

No multisim não dá para indicar a partir de que momento desejamos ligar/desligar a waveform?
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: jm_araujo em 15 de Julho de 2013, 16:25
Não uso, mas pela net vê-se que tem um parametro "delay" nas AC sources.
Com isso deve dar pelo menos para atrasar o ligar da fonte.

Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: Njay em 15 de Julho de 2013, 22:17
Se quiseres aprender LTspice:

http://lusorobotica.com/index.php?topic=3373.msg36720#msg36720 (http://lusorobotica.com/index.php?topic=3373.msg36720#msg36720)
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 20 de Julho de 2013, 01:52
Obrigado Njay, vou dar uma vista de olhos com certeza.

Tenho uma dúvida que gostava que algum me esclarecesse pf.

Eu nunca desenhei pcbs com 220v no meio. A questão é se posso ter uma linha ou plano a passar directamente por baixo desta electrónica (sensor corrente, ampop, etc) ou se irá afectar o bom funcionamento deste?

A minha ideia era aproveitar um dos lados da pcb para criar pistas muito largas para ter os 220v a passar...

Obrigado!
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: senso em 20 de Julho de 2013, 02:11
Nada de planos de massa perto dos 230v AC, deixar pelo menos 8mm de espaço entre os 230v e tudo o resto, e de preferência com slots de isolação na pcb.
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 20 de Julho de 2013, 13:36
Podes-me  explicar o que são "slots de isolação"? São aqueles cortes físicos na pcb?

E posso ter por exemplo o plano de cima para as pistas da eletronica + plano de massa e usar o plano de baixo para ter pistas bastante largas com os 230v AC a passar?
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: Njay em 20 de Julho de 2013, 16:24
Acho que ele queria dizer "isolamento".
Título: Re: amplificar sinal do sensor de corrente
Enviado por: elfo106 em 20 de Julho de 2013, 17:03
Whatever...são aqueles "rasgos" que por vezes vejo nas pcbs?