Diagrama de detección de corriente del lado alto

Tengo una carga que se puede conectar o desconectar de una fuente de +5 V (supongamos que hay un interruptor). Mi objetivo es activar una salida a un voltaje de alto nivel si la carga está conectada y activarla a un nivel bajo si está desconectada. Hasta ahora, la única idea que me vino a la mente es un circuito de detección de corriente. He probado con el siguiente circuito.

circuito de detección de corriente

El problema es que, para el lado alto, no funciona correctamente (¿tal vez porque los voltajes de entrada del amplificador operacional están demasiado cerca del suministro?). Sé que hay circuitos integrados específicos para alta detección, pero mi idea es construirlo sin circuitos integrados. ¿Cómo lo harías?

Algunas observaciones adicionales:

  1. La detección de corriente debe estar en el lado alto.
  2. La salida debe ser 0V si la carga está desconectada.
  3. Solo hay disponible una tensión de alimentación de 5 V.
  4. La corriente de carga puede oscilar entre 0 y 500 mA.
Una corriente de carga de cero no es realista porque el circuito de detección detectará su propia corriente y creerá que la carga está conectada. Tienes que ser más realista.
Ok, entonces acepto sugerencias. El objetivo final de este circuito es detectar si un dispositivo USB de cualquier tipo (esa es la carga), que no necesariamente tiene que drenar 500 mA, está conectado o no, y luego enviar un disparador a otro circuito que manejará la lógica. .
¿Qué amplificador operacional estás usando? Como dice, las entradas están cerca de los 5 voltios, por lo que si está usando 5 voltios para el suministro del amplificador operacional, ¿está usando un amplificador de entrada de riel a riel? ¿Qué dice su hoja de datos?
Me temo que no. Estoy usando LT1078.
¿Ha considerado un sensor de corriente continua basado en el efecto Hall?
Sí, pero (corríjame si me equivoco) que yo sepa, están destinados a corrientes altas, mientras que me gustaría detectar corrientes del orden de 10 mA con este circuito.
La idea no parece ser coherente. No desea usar un IC dedicado (ZXCT1009, INA180/181/199, etc., una parte de $ 0.59), pero usa otro IC: amplificador operacional, $ 5- $ 10 cada uno. Si bien el deseo de aprender es muy recomendable, redescubrir y reinventar las ruedas puede resultar poco práctico. Se invirtieron muchas horas-hombre de ingeniería y sabiduría en los monitores de corriente de lado alto.
@AliChen Estoy de acuerdo con todo lo que dijiste, pero necesito saber quién está pagando $ 5- $ 10 por amplificadores operacionales porque tengo un montón de ellos que puedo vender por ese precio :)
Ignorando los circuitos integrados dedicados por un momento, mi reacción inmediata es poner una resistencia a tierra a través del riel opamp (-). Rango limitado de salida, claro, pero si agrega un BJT como lo hizo el OP, eso no es un gran problema. Mientras tanto, si se desea, la caída de voltaje a través de él se puede hacer proporcional a la corriente que fluye a través de la resistencia de detección. Sin embargo, querría una corriente muy baja, lenta, barata y de riel a riel. (Mi cerebro salta a los rieles opamp para la detección; ver: electronics.stackexchange.com/questions/256955/… )
@JohnD, Digi-Key enumera algunos de ellos por $ 9,35 por debajo de la cantidad. 25, digikey.com/product-detail/en/linear-technology/LT1078IS8-PBF/…
@AliChen Ah, nuestros amigos de LT: excelentes productos, muy caros. Se pueden obtener buenos amplificadores operacionales por <$1.00 incluso en pequeñas cantidades, por ejemplo: digikey.com/product-detail/en/texas-instruments/LMV601MG-NOPB/…

Respuestas (3)

Supongo que no puedo evitar la tentación. Intentar:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

En los dos ejemplos anteriores, desea utilizar un suministro de corriente ultrabaja, amplificador operacional de E/S de riel a riel, con voltaje y corriente de compensación bajos. Creo que el LT1494 puede ser al menos interesante aquí. El amplificador operacional debe tener el control con las entradas cerca del riel superior (el riel inferior no importará mucho).

La corriente del suministro opamp será igual a la corriente en R 2 (además de sus propios requisitos extraviados, por lo que desea un amplificador operacional de corriente de suministro muy bajo), hundirlo a través de R 3 . Dado que los voltajes del nodo de entrada son aproximadamente iguales entre sí, esto significa que la corriente en R 2 es I L O A D R 1 R 2 . Así que el voltaje del lado izquierdo a través R 3 es solo una salida proporcional donde V pag r o pag I L O A D R 1 R 3 R 2 . El valor exacto depende. Pero en este caso no creo que la precisión no sea muy importante para ti.

El lado derecho usa este voltaje desarrollado para impulsar una salida de indicador BJT. Esta salida es exactamente lo contrario de lo que dices que quieres. Pero estoy seguro de que puedes averiguar cómo invertirlo.

[Yo seleccioné R 5 El valor de sea bastante alto (principalmente porque estoy pensando en mantener la carga de corriente del circuito agregado bastante baja y no quería agregar mucha carga al voltaje desarrollado a través de R 3 .)]

Configuré esto para generar una salida activa cuando la corriente de carga aumenta aproximadamente 10 mamá . Ha especificado cero, pero sabe que aquí es imposible. Se debe utilizar algún valor razonable. Elegí esto. Puedes elegir otra cosa, si quieres.


Por supuesto, los circuitos integrados dedicados (como los mencionados por Ali Chen) son probablemente una mejor opción.

Usando su Esquema, seleccionando un opamp de entrada de riel a riel y agregando una resistencia desde la entrada diferencial positiva del Opamp a GND. Con esta resistencia, debe asegurarse de que solo haya una caída de voltaje de unos pocos milivoltios en R1. Esta caída de voltaje define la carga mínima que puede detectar con el Rschunt.

Vout será hola solo si Vdrop(Rshunt)>Vdrop(R1).

Su circuito parece carecer de retroalimentación negativa para mí. Si desea hacerlo de esta manera, puede probar un amplificador diferencial para amplificar el voltaje a través de la resistencia de detección, mientras (con suerte) ignora la gran señal de modo común (el voltaje de suministro). Pero CMR en estos circuitos depende de la coincidencia de resistencias, y luego también debe pensar en las diversas corrientes de polarización, etc., así como en seleccionar un amplificador que funcione bien de riel a riel.

Pero estás resolviendo un problema que ya ha sido bien resuelto; hay circuitos integrados específicos para este propósito. Algunos son dispositivos de tres pines: simplemente coloca dos pines a través de la resistencia de detección y agrega una resistencia a tierra desde el tercer pin, y obtiene un voltaje de detección de buen comportamiento referenciado a tierra a través de él. Todo por menos de un dólar. A menos que se trate de algún tipo de ejercicio académico, no sé por qué pasarías el tiempo haciéndolo de otra manera.