Измерение тока микроконтроллером atmega8 через операционный усилитель

@Kostyanskiy · Регистрация: 04.01.2020

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Доброго времени суток камрады.
Столкнулся с проблемой измерение тока через операционный усилитель LM358 мегой8.
никак не могу найти в сети формулу расчета тока микроконтроллером через ОУ.
http://articles.greenchip.com.ua/3-0-29.html
В данной статье представлена работа с ОУ МК, но у меня ничего не вышло, и в комментарии в коде описывают одно, а реализовано другое, подскажите как решить данную проблему.
Судя с этой стати у меня получилась формула

I = U/R

Uпад = (Aref * ADC / 1024)/(R2/R1) //(у меня ОУ подключен по схеме дифференцирующего усилителя)

I = Uпад/Rшунта

Но даные действия потерпели фиаско((

@sharpey · 23.11.2020, 18:29

Странная схема. Здесь на стр.1 схема нижнего плеча точного измерителя тока от Texas Instruments.
Здесь на стр.21 две схемы точного измерителя тока от Analog Devices (верхнее и нижнее плечо) на AD8551/8552.
Ещё одна полезная статья.
У LM358 большое входное напряжение смещения Vos, он плохо подходит на роль измерителя тока. Желателен прецизионный ОУ типа OPA2187, AD8551/8552, AD8572 GS8552, MCP6V02, MCP6V27, MCP6V72.

@gogaze · 24.11.2020, 13:35

Сообщение от Kostyanskiy

измерение тока через операционный усилитель LM358 мегой8.

Микроконтроллер все равно измеряет напряжение. Надо рассчитать коэффициент усиления LM358. Для этого нужно знать сопротивление шунта, максимальный ток и опорное напряжение для АЦП. При максимальном токе с операционного усилителя на вход АЦП как раз и будет поступать максимальное напряжение.

@Kostyanskiy · 24.11.2020, 19:06 **[ТС]**

Сообщение от sharpey

Здесь на стр.21 две схемы точного измерителя тока от Analog Devices (верхнее и нижнее плечо) на AD8551/8552.

Спасибо, я нашел какой-то STшник и там была похожая формула, получилось. На странице 19/38 https://www.st.com/resource/en... tsz121.pdf

Добавлено через 5 минут
I = Vout/(Rshunt * KOA)

В формуле есть переменная Vout, чтобы её перевести у вольты нужно, следовать этой формуле (Aref / 1024) * ADC

I = ((Aref / 1024) * ADC) / (Rshunt * KOA)

KOA - коэффициент усиление ОУ

@COKPOWEHEU · 25.11.2020, 10:59

Kostyanskiy, а вы не хотите разобраться откуда это берется? Или предпочитаете чужую магию?
Тут нужно-то закон Ома да дифференциальный усилитель. Коэффициент которого тоже несложно вывести.
Кстати, хочу предупредить что операционники плохо работают вблизи обоих питаний, то есть малые токи вы не измерите. Чтобы это исправить, надо либо к входному сигналу прибавить постоянную составляющую, либо сдвинуть минус питания операционника в отрицательные напряжения. Благо у вас рядом контроллер с таймерами, сделать зарядовый насос на двух конденсаторах и двух диодах несложно.

@gogaze · 25.11.2020, 22:14

Сообщение от COKPOWEHEU

то есть малые токи вы не измерите

Вы все правильно написали, но...
Нам не известно, какую задачу поставил перед собой автор. То есть в каком диапазоне он собирается измерять ток.

@COKPOWEHEU · 26.11.2020, 11:30

Так тем более надо знать откуда формулы берутся и какова их область применимости.
И про околонулевые токи (входные и выходные напряжения вблизи питаний ОУ) в любом случае стоит помнить.

@Kostyanskiy · 29.11.2020, 20:04 **[ТС]**

Сообщение от COKPOWEHEU

Kostyanskiy, а вы не хотите разобраться откуда это берется? Или предпочитаете чужую магию?

Да хочу разобраться почему именно мы умножаем КОА на сопротивление шунта, это работает, но почему именно так.

Добавлено через 9 минут

Сообщение от gogaze

Нам не известно, какую задачу поставил перед собой автор. То есть в каком диапазоне он собирается измерять ток.

Рассказываю, это будет цифровой блок питания на avr, с цифровым управлением ШИМ микросхемы SG3525 через цифровой потонциометр. Я рассчитал КОА для для значения тока 10А, шунта 0.01, падение напряжения U = R*I -> 0.01 * 10 = 0.1V, и выходным напряжением ОУ 5V. Это исходная максимальная точка от которой я отталкиваюсь.

Добавлено через 6 минут

Сообщение от gogaze

то есть малые токи вы не измерите

Мне не особо нужны малые токи, до сотых долей, хотя штатный АЦП с другим ОУ может и обеспечит такую точность, я в любом случае в конечный проект LM385 ставить не буду, а поставлю LT6015 https://www.analog.com/media/e... 1567ff.pdf
Её с головой хватит для моих задач.

@COKPOWEHEU · 29.11.2020, 20:49

Сообщение от Kostyanskiy

Да хочу разобраться почему именно мы умножаем КОА на сопротивление шунта, это работает, но почему именно так.

При пропускании тока I на резисторе R падает напряжение U = ?(закон Ома подставьте сами).
Далее это напряжение усиливается дифференциальным усилителем, в результате чего на вход АЦП подается напряжение Uadc = U * k.
Соответственно, если по известному Uadc мы хотим посчитать напряжение на выходе усилителя, U = Uadc/k, а оттуда легко посчитать ток (формулу подставьте сами).

Сообщение от Kostyanskiy

падение напряжения U = R*I -> 0.01 * 10 = 0.1V

Посмотрите диапазон входных напряжений в даташите вашего операционника. Насколько я помню, там обычно минимум 0,3 В. Впрочем, у вас какой-то специфичный усилитель.

@Kostyanskiy · 30.11.2020, 17:07 **[ТС]**

Сообщение от COKPOWEHEU

Впрочем, у вас какой-то специфичный усилитель.

На то он и Low Power, Over-The-Top Precision Op Amps

@gogaze · 30.11.2020, 20:19

Сообщение от COKPOWEHEU

там обычно минимум 0,3 В

Ну тут выход то есть - увеличить сопротивление шунта, например, до 0.05

@gogaze · 30.11.2020, 20:59

Сообщение от Kostyanskiy

Я рассчитал КОА для для значения тока 10А, шунта 0.01, падение напряжения U = R*I -> 0.01 * 10 = 0.1V

Я могу ошибаться (не силен в английском чтобы перевести даташит), но мне кажется, что этот расчет для LT6015 не совсем подходит.

@gogaze · 30.11.2020, 21:18

Был не прав, нашел информацию.

@COKPOWEHEU · 30.11.2020, 23:54

Сообщение от gogaze

Ну тут выход то есть - увеличить сопротивление шунта, например, до 0.05

Так вы можете отодвинуть проблему, но не избавиться от нее. Чтобы это решить надо добавить постоянное смещение входов, либо отрицательное смещение питания.
Впрочем, та странная микросхема, которую ТС хочет использовать, может и заработает от околонулевых напряжений, не знаю.

@gogaze · 01.12.2020, 08:04

COKPOWEHEU,
Давно хотел спросить. Почему нельзя просто с шунта (к примеру 0.05 Ома, ток от 0 до 10 ампер) снимать напряжение и пусть контроллер считает. Вход АЦП от 0 вольт до AREF.

@COKPOWEHEU · 01.12.2020, 10:18

Можно, отчего нет. Но точность будет ниже.
По вашим условиям 0.05 Ом и 0 - 10 А получается напряжение 0 - 0.5 В. При опорном напряжении скажем 2,56 В получаем использование 1/5 шкалы. А если поставить усилитель в 5 раз, получим и точность в 5 раз выше.
Ну и не всегда удобно ставить шунт на землю. Если вы смотрели схемы усилителя, выбранного ТСом, там шунт между источником питания и нагрузкой, то есть на земле сидит именно она, а мерить нужно разность напряжений. Контроллер с этим справляется плохо, а вот инструментальный усилитель - прекрасно.

@Kostyanskiy · 04.12.2020, 18:22 **[ТС]**

Сообщение от gogaze

Я могу ошибаться (не силен в английском чтобы перевести даташит), но мне кажется, что этот расчет для LT6015 не совсем подходит.

Вы ошибаетесь, я сказал - рассчитал, а не взял с даташита, это немного разные вещи. Вот что у меня получилось.

@Kostyanskiy · 08.08.2021, 13:10 **[ТС]**

Недавно появилась нужда еще раз собрать схему для измерения тока, только вот, я заметил не большие различия в схемах,

Вот эта схема мне понятна, сдесь вопросов нету

@Kostyanskiy · 08.08.2021, 13:16 **[ТС]**

А эта схема вызывает вопросы, разве здесь не будет отрицательное напряжение, а в случае с однополярным питанием ноль?
Или измерение в этой схеме происходит по плюсу питания?

@sharpey · 08.08.2021, 19:16

Kostyanskiy, это измерение по так называемой схеме верхнего плеча (high side). В даташите на указанный ОУ V_REF указано как половина напряжения питания V_DD.
Более подробные статьи на английском здесь и здесь.
Недавно купил себе прекрасную книгу Картера Брюса и Манчини Рона "Операционные усилители для всех" 2016 г.в. Очень много нужной и полезной информации, схем, которые в других источниках я не находил. Хотя на тот момент у меня уже была электронная версия этой же книги (2011 года), пользоваться печатным вариантом удобнее.

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
Модель ЗдрввоСохранения 7: больше работников, больше ресурсов. anaschu 08.04.2026 работников и заданий может быть сколько угодно, но настроено всё так, что используется пока что только 20%	Дальние перспективы сервера - слоя сети с космологическим дизайном интефейса карты и логики. Hrethgir 07.04.2026 Дальнейшее ближайшее планирование вывело к размышлениям над дальними перспективами. И вот тут может быть даже будут нужны оценки специалистов, так как в дальних перспективах всё может очень сильно. . .	Горе от ума kumehtar 07.04.2026 Эта мне ментальная установка, что вот прямо сейчас, мол, мне для полного счастья не хватает (нужное вписать), и когда я этого достигну - тогда и полный кайф. Одна из самых сильных ловушек на пути. . . .	Использование значений реквизитов справочника в документе, с определенными условиями и правами Maks 07.04.2026 1. Контроль срока действия договора Алгоритм из решения ниже реализован на примере нетипового документа "ЗаявкаНаРаботу", разработанного в конфигурации КА2. Задача: уведомлять пользователя, если. . .
Доступность команды формы по условию Maks 07.04.2026 Алгоритм из решения ниже реализован на примере нетипового документа "СписаниеМатериалов", разработанного в конфигурации КА2. Задача: сделать доступной кнопку (команда формы "ЗавершитьСписание") при. . .	Уведомление о неверно выбранном значении справочника Maks 06.04.2026 Алгоритм из решения ниже реализован на примере нетипового документа "НарядПутевка", разработанного в конфигурации КА2. Задача: уведомлять пользователя, если в документе выбран неверный склад. . .	Установка Qt Creator для C и C++: ставим среду, CMake и MinGW без фреймворка Qt 8Observer8 05.04.2026 Среду разработки Qt Creator можно установить без фреймворка Qt. Есть отдельный репозиторий для этой среды: https:/ / github. com/ qt-creator/ qt-creator, где можно скачать установщик, на вкладке Releases:. . .	AkelPad-скрипты, структуры, и немного лирики.. testuser2 05.04.2026 Такая программа, как AkelPad существует уже давно, и также давно существуют скрипты под нее. Тем не менее, прога живет, периодически что-то не спеша дополняется, улучшается. Что меня в первую очередь. . .

Измерение тока микроконтроллером atmega8 через операционный усилитель

Решение

Решение

@Kostyanskiy 1 / 1 / 0 Регистрация: 04.01.2020 Сообщений: 65

	Измерение тока микроконтроллером atmega8 через операционный усилитель 22.11.2020, 21:30. Показов 11476. Ответов 27 Метки atmel studio 7, avr, с++ (Все метки) Доброго времени суток камрады. Столкнулся с проблемой измерение тока через операционный усилитель LM358 мегой8. никак не могу найти в сети формулу расчета тока микроконтроллером через ОУ. http://articles.greenchip.com.ua/3-0-29.html В данной статье представлена работа с ОУ МК, но у меня ничего не вышло, и в комментарии в коде описывают одно, а реализовано другое, подскажите как решить данную проблему. Судя с этой стати у меня получилась формула I = U/R Uпад = (Aref * ADC / 1024)/(R2/R1) //(у меня ОУ подключен по схеме дифференцирующего усилителя) I = Uпад/Rшунта Но даные действия потерпели фиаско(( 0

@sharpey 656 / 409 / 76 Регистрация: 21.09.2008 Сообщений: 1,407
	23.11.2020, 18:29
	Сообщение было отмечено Kostyanskiy как решение Решение Странная схема. Здесь на стр.1 схема нижнего плеча точного измерителя тока от Texas Instruments. Здесь на стр.21 две схемы точного измерителя тока от Analog Devices (верхнее и нижнее плечо) на AD8551/8552. Ещё одна полезная статья. У LM358 большое входное напряжение смещения Vos, он плохо подходит на роль измерителя тока. Желателен прецизионный ОУ типа OPA2187, AD8551/8552, AD8572 GS8552, MCP6V02, MCP6V27, MCP6V72. 2

@COKPOWEHEU 4083 / 2681 / 432 Регистрация: 09.09.2017 Сообщений: 11,929
	25.11.2020, 10:59
	Kostyanskiy, а вы не хотите разобраться откуда это берется? Или предпочитаете чужую магию? Тут нужно-то закон Ома да дифференциальный усилитель. Коэффициент которого тоже несложно вывести. Кстати, хочу предупредить что операционники плохо работают вблизи обоих питаний, то есть малые токи вы не измерите. Чтобы это исправить, надо либо к входному сигналу прибавить постоянную составляющую, либо сдвинуть минус питания операционника в отрицательные напряжения. Благо у вас рядом контроллер с таймерами, сделать зарядовый насос на двух конденсаторах и двух диодах несложно. 1

@COKPOWEHEU 4083 / 2681 / 432 Регистрация: 09.09.2017 Сообщений: 11,929
	26.11.2020, 11:30
	Так тем более надо знать откуда формулы берутся и какова их область применимости. И про околонулевые токи (входные и выходные напряжения вблизи питаний ОУ) в любом случае стоит помнить. 0

@gogaze 29 / 26 / 8 Регистрация: 09.12.2017 Сообщений: 435
	30.11.2020, 21:18
	Был не прав, нашел информацию. 0

@gogaze 29 / 26 / 8 Регистрация: 09.12.2017 Сообщений: 435
	01.12.2020, 08:04
	COKPOWEHEU, Давно хотел спросить. Почему нельзя просто с шунта (к примеру 0.05 Ома, ток от 0 до 10 ампер) снимать напряжение и пусть контроллер считает. Вход АЦП от 0 вольт до AREF. 0

@COKPOWEHEU 4083 / 2681 / 432 Регистрация: 09.09.2017 Сообщений: 11,929
	01.12.2020, 10:18
	Можно, отчего нет. Но точность будет ниже. По вашим условиям 0.05 Ом и 0 - 10 А получается напряжение 0 - 0.5 В. При опорном напряжении скажем 2,56 В получаем использование 1/5 шкалы. А если поставить усилитель в 5 раз, получим и точность в 5 раз выше. Ну и не всегда удобно ставить шунт на землю. Если вы смотрели схемы усилителя, выбранного ТСом, там шунт между источником питания и нагрузкой, то есть на земле сидит именно она, а мерить нужно разность напряжений. Контроллер с этим справляется плохо, а вот инструментальный усилитель - прекрасно. 1

@Kostyanskiy 1 / 1 / 0 Регистрация: 04.01.2020 Сообщений: 65
	08.08.2021, 13:10 [ТС]
	Недавно появилась нужда еще раз собрать схему для измерения тока, только вот, я заметил не большие различия в схемах, Вот эта схема мне понятна, сдесь вопросов нету Изображения 0

@Kostyanskiy 1 / 1 / 0 Регистрация: 04.01.2020 Сообщений: 65
	08.08.2021, 13:16 [ТС]
	А эта схема вызывает вопросы, разве здесь не будет отрицательное напряжение, а в случае с однополярным питанием ноль? Или измерение в этой схеме происходит по плюсу питания? Миниатюры 0

@sharpey 656 / 409 / 76 Регистрация: 21.09.2008 Сообщений: 1,407
	08.08.2021, 19:16
	Kostyanskiy, это измерение по так называемой схеме верхнего плеча (high side). В даташите на указанный ОУ V_REF указано как половина напряжения питания V_DD. Более подробные статьи на английском здесь и здесь. Недавно купил себе прекрасную книгу Картера Брюса и Манчини Рона "Операционные усилители для всех" 2016 г.в. Очень много нужной и полезной информации, схем, которые в других источниках я не находил. Хотя на тот момент у меня уже была электронная версия этой же книги (2011 года), пользоваться печатным вариантом удобнее. 1