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Autor Tópico: amplificar sinal do sensor de corrente  (Lida 8015 vezes)

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Offline elfo106

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amplificar sinal do sensor de corrente
« 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.

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!

Offline Njay

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #1 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...
« Última modificação: 07 de Julho de 2013, 11:39 por Njay »

Offline Dave

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #2 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


David Martins
Eng. Electrotécnica e de Computadores, UBI

Offline elfo106

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #3 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

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!

Offline Njay

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #4 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.

Online jm_araujo

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #5 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

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):


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.

Offline Dave

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #6 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

 
David Martins
Eng. Electrotécnica e de Computadores, UBI

Online jm_araujo

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #7 em: 07 de Julho de 2013, 14:50 »
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.

Offline elfo106

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #8 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.



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
« Última modificação: 07 de Julho de 2013, 16:56 por elfo106 »

Offline Njay

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #9 em: 07 de Julho de 2013, 16:25 »
A imagem tá demasiado pequena. E se reduzires o ganho para 10?

Offline elfo106

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #10 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.



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

Terei vantagens em aumentar o ganho para a onda ficar mais quadrada?

Offline elfo106

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #11 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?

Online jm_araujo

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #12 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.

Offline elfo106

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #13 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.

Online jm_araujo

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Re: amplificar sinal do sensor de corrente
« Responder #14 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.