Amplificador operacional de detección de corriente con derivación integrada frente a resistencia costosa

Para simplificar mi pregunta, supongamos:

Necesito convertir +/-7.07A RMS de corriente CA en +/-707mV RMS de voltaje con alta precisión (0.1% o mejor).

También puede ser de mayor voltaje, hasta +/-2.5Vpk.

Por ahora solo mido el voltaje en la resistencia Ohmite 15FR100E:

  • 100mOhm
  • 90 ppm/°C
  • 35°C/W
  • 5W

Cuando estoy tratando de medir la corriente RMS de 5 A, probablemente se calienta en aproximadamente 87,5 ° C (calculado a partir de la resistencia térmica y la potencia) y eso da un cambio de resistencia de aproximadamente 0,788 % (calculado: 87,5 ° C * 90 PPM / ° C).

Quiero mejorar esto y estoy pensando en dos opciones:

OPCIÓN 1. Usar resistencia costosa: Powertron FPR 4-T221 0R100 S 1% Q

  • 100mOhm
  • 25 ppm/°C
  • 4,8 °C/W
  • Disipador de calor de 3°C/W
  • 15W
  • 4 terminales

Y esto debería darme un cambio de resistencia de 0.024% (desde 5A RMS).

OPCIÓN 2. Utilice el amplificador de detección de corriente INA250 con ganancia fija y derivación integrada de 2 mOhm.

Características del amplificador operacional INA250 de la hoja de datos:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Creo que puedo asumir

  • Puedo olvidarme de los problemas térmicos porque la derivación R es muy pequeña
  • Puedo compensar el error de ganancia del 0,3%
  • Si elijo la versión de 200 mV/A, obtendré un voltaje 2 veces más alto que mi derivación y está bien

Pero no estoy seguro acerca de (PREGUNTAS):

  • ¿Puedo simplemente ignorar el error de compensación de 50 mA (esto es ~ 0,7% de mi corriente máxima de 7.07 A) cuando necesito medir el seno RMS con precisión?
  • ¿Debo esperar algunas fuentes adicionales de errores cuando reemplazo la derivación con INA250?
  • ¿Es esto tan simple? ¿en realidad? ¿El amplificador operacional de $ 4 reemplaza la derivación grande y costosa así como así?

Archivos adjuntos:

Resistencia Ohmite barata que estoy usando ahora:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Resistencia Powertron costosa:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si alguien pregunta por qué no estoy usando una resistencia como 10 mOhm para reducir el calor, la respuesta es porque traté de evitar el amplificador operacional de ganancia 10x en el circuito, eso sería una fuente adicional de errores. Tal vez estaba equivocado. En realidad, esto no se trata de mediciones, estoy construyendo una fuente de corriente similar a esta:

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

"...con alta precisión ( 0,1% o mejor )." - ¿por qué?
Porque se supone que este circuito se usa como calibrador para algún producto (dispositivo de medición) que es capaz de archivar una precisión del 0,1%. Con un calibrador de precisión del 0,1 %, podré alcanzar una precisión del producto de aproximadamente el 0,2 %. Esto es lo suficientemente bueno para el propósito del producto, pero si es posible obtener un calibrador de 0.05% por unos pocos dólares (como 20-50 USD) más, ¿por qué no? Y tal vez pueda medir corrientes más pequeñas con mayor precisión en un solo rango (una resistencia) en lugar de hacer un cambio de rango.

Respuestas (1)

Si desea construir una herramienta de calibración, su herramienta debe ser más precisa que el producto que está intentando calibrar. Parece que está haciendo una comida con la detección con resistencias de detección en serie de valor relativamente alto. Debería intentar minimizar el sentido R.

Puede comenzar aquí o aquí para obtener indicaciones sobre cómo medir con precisión (ignore el hecho de que los enlaces tratan sobre la medición de corrientes bajas). Estos le darán una mejor comprensión de la precisión y el rendimiento que podría lograr.

Un gran artículo para reflexionar es este , sobre uCurrent Gold. ingrese la descripción de la imagen aquíEl diseño básico podría escalar a muchos amperios con facilidad y con alta precisión y disipación de potencia de carga muy baja.

"Deberías intentar minimizar el sentido R". Me preocupan los ruidos y las compensaciones de la entrada del amplificador operacional a bajos voltajes/resistencias. ¿No debería? ¿Qué tan bajo puedo ir?
Bueno, sé un poco sobre uCurrent y tengo piezas para construirlo, pero no estoy seguro de si puedo poner MAX4239 con una ganancia de 10-20x dentro del circuito de retroalimentación de OPA541.
Low sense R significa poco ruido....obviamente. Si el 'ruido' que describe está en la ruta de corriente externa, entonces no es 'ruido'. El amplificador ya es una parte de bajo ruido, por lo que el ruido del amplificador no debería ser una preocupación.
Estoy más preocupado por el ruido y el desplazamiento de la fuente de señal que alimenta OPA. Si hay 1 mV de ruido de la fuente de la señal, la mitad de la resistencia duplicará la relación ruido/señal. Mi primer prototipo no tiene fuente de señal y estoy usando el generador Analog Discovery 2 y parece que hay más de 1 mV RMS de ruido. Esto no es un gran problema si estoy generando pocos amperios, pero cuando necesito una onda sinusoidal de 50 mA RMS, el ruido y la compensación son enormes en relación con la señal. Es por eso que elegí una resistencia de 100 mOhm (el circuito funciona con voltajes de entrada más altos).
Amplificador operacional de detección de corriente con derivación integrada frente a resistencia costosa
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