¿Cómo amplificar la caída de voltaje de 0-60 mV de una derivación de corriente (de sentido) a 0-10 V?

Quiero medir la corriente de mi sistema con un shunt. Mi sistema tiene una corriente máxima de 10 A. ¿Cómo puedo cambiar la señal de 0-60mV del shunt a una señal de 0-10V para mi PLC?

Su educación consiste principalmente en aprender a aprender. Esto significa aprender dónde buscar y encontrar las respuestas fácilmente. (como una pestaña de búsqueda o un motor de búsqueda con las palabras clave correctas. electronics.stackexchange.com/questions/333592/…
¿Está la derivación en el lado bajo (tierra) o en el lado alto (suministro) de la carga?
@peufeu Buen punto, pero iría más allá. ¿Qué pasa si ninguno de los extremos de la derivación está cerca del suelo o en un lado alto? En realidad, podría estar "en cualquier lugar" del circuito.
Este es un sitio de diseño y los ingenieros están ansiosos por mostrarle lo que puede hacer, pero sugeriría simplemente comprar un módulo acondicionador de señal que proporcione aislamiento galvánico adecuado para los voltajes máximos esperados. Está utilizando un PLC reforzado por una razón, ¿por qué comprometerlo con percebes caseros? También hay más formas de las que puedo contar que esto podría terminar en lágrimas sin MUCHA más información de la que se ha proporcionado.
+1 para @SpehroPefhany también LEM fabrica una línea completa de sensores de corriente de efecto Hall aislados que son agradables cuando no quiere pensar en voltajes ...

Respuestas (1)

Lo que necesita se llama " amplificador operacional no inversor ".

Y se ve así:

dos resistencias

La amplificación de voltaje será 1 + R 2 R 1 , en este caso R 2 es 10 k Ω y R 1 es 60 Ω .

Pero no asumiré que tienes 60 Ω por ahí, pero tal vez tienes un potenciómetro por ahí que puedes ajustar.

En ese caso, simplemente se vería así:

potenciómetro

Como puedes ver dice 2.4 V en vez de 10 V , eso es porque en la simulación solo hay 20 pasos, o son 10, no importa. no puedo llegar a 10 V en la simulación, pero en realidad puedes hacerlo fácilmente.

Aquí hay un enlace a la simulación si quieres... jugar un poco.


EDITAR después del comentario de Transistor

Si tiene un amplificador operacional que no puede generar un suministro de voltaje negativo, entonces estos circuitos, actualizados de los dos anteriores, seguramente funcionarán para usted. Observe cómo han cambiado las entradas del amplificador operacional y que hay un inversor de resistencia-transistor como salida. Si la entrada es 0 metro V luego sale sobre 10 metro V (no es perfecto, pero supera 1.5 V ). si la entrada es 60 metro V da salida 10 V .

resistencias

Observe cómo cambié los comentarios a 600 Ω y 100 k Ω en cambio. 10 veces mayor que antes. Eso es porque elegí 10 k Ω levante la resistencia para asegurarse de que el transistor pueda tirar de la resistencia hacia abajo y que no se pierda demasiada energía. si hubiera elegido 1 k Ω resistencia en cambio hubiera sido PAG = V 2 Ω = 12 2 1000 = 144 metro W . En vez de 144 metro W Nieva 14.4 metro W .

Y aquí está el otro circuito que ahora contiene un 100 k Ω potenciómetro

100kpot

Y aquí está el enlace para aquellos si ... por casualidad quieres perder el tiempo.

Y el amplificador operacional debe poder funcionar con entradas y salidas hasta el riel de suministro negativo si tiene un suministro solo positivo.
@Transistor Tu comentario me confunde.
En I = 0, la entrada no inversora será de 0 V y la salida debería ser de 0 V. Para un suministro de un solo extremo (dije "solo positivo" porque me preocupaba que el OP no entendiera "un solo extremo" ) necesita un amplificador operacional que pueda ingresar y generar 0 V. Muchos amplificadores operacionales estándar solo pueden bajar la salida a 1.5 a 3 V desde el riel de suministro negativo. Consulte electronics.stackexchange.com/questions/327109/… .
@Transistor eh, esa es la primera vez que escucho que los amplificadores operacionales no pueden alcanzar el riel negativo. Pensé que todos los amplificadores operacionales podían hacer eso y algunos amplificadores operacionales no podían alcanzar el riel positivo. Gracias por elaborar.
Regularmente se publican preguntas sobre "por qué la salida de mi amplificador operacional no baja de XX voltios". Tenga en cuenta que en los amplificadores operacionales de riel a riel, el pull-down o pull-up a menudo es muy débil a medida que se acerca al riel, por lo que no puede generar ni absorber mucha corriente. " ... y fueron algunos amplificadores operacionales los que no pudieron alcanzar el riel positivo ". La mayoría de las etapas de salida son algo simétricas, por lo que tendrá el mismo problema en ambos extremos. Los hay que están optimizados para llegar al riel negativo ya que este es el problema más común debido a que el circuito negativo es GND.
Su edición ha banjaxed su simulador. No tienes comentarios negativos sobre tu amplificador. Si la entrada inversora va un poco más alta que la no inversora, la salida chocará contra el riel negativo (o lo más cerca posible). Sus circuitos originales eran correctos, pero solo necesitaban el amplificador operacional de riel a riel.
@Transistor De hecho, construí ese circuito y funcionó para mí. Aunque el circuito que hice IRL era solo un seguidor, no un amplificador como en mi respuesta. Así que estoy bastante seguro de que funcionará. Si invierte la salida, simplemente cambia las entradas. Funciona genial.
Solo para aumentar la confusión, ¿qué pasa si el 10 A del OP no está referenciado a tierra? Entonces, por ejemplo, ¿un extremo de la caída de derivación de 60 mV está a 2000 V y el otro extremo está a 2000,06 V?
@jonk Cierto, cierto, no lo preví. Pero eso es algo que OP debería haber dicho en la pregunta porque parece que valdría la pena mencionarlo. Si ese es el caso, espero que alguien más responda;] (porque diseñar un amplificador no inversor aislado es tedioso) - Todo lo que podemos hacer ahora es esperar a que OP diga si ese es el caso o no.
@HarrySvensson Se me ocurrieron varias topologías diferentes a la vez (regulación de retorno a tierra, monitoreo de corriente de alto voltaje, etc., etc.) Estas son muy diferentes entre sí y nada que el OP escribió aclaró entre ellas. Oh bien.