Diseño de amperímetro para un adaptador de fuente de alimentación ATX externo

Estoy tratando de diseñar y construir un adaptador de fuente de alimentación ATX externo, muy parecido a este . Quiero usarlo como fuente de alimentación de sobremesa. Quería que mi adaptador tuviera una característica más: quería que tuviera un voltímetro y un amperímetro en cada riel positivo (+12V y +5V). Estoy planeando tener un ATmega328P que haga las lecturas de voltaje y las muestre en una pantalla LCD común de 16x2.

Aquí es donde comienzan mis problemas. Tengo problemas para diseñar los amperímetros . Mi primer intento fue el siguiente esquema.

Mi intento de un amperímetro y un voltímetro para el adaptador de fuente de alimentación ATX

La idea detrás de los esquemas es que leeré los voltajes en los puertos A0y A2determinaré los voltajes +12Vy +5Vlos rieles, respectivamente, usando ATmega328P ADC. Ahí tendría mis voltímetros, no hay problema. Los divisores de voltaje en cada circuito están ahí para llevar los voltajes al límite de 5V del ADC.

Para determinar las corrientes para los rieles +12Vy +5V, calcularía las diferencias A1 - A0y A3 - A2, asumiendo que usaré resistencias de derivación de 5W 0R1 (0.1 ohmios) .

Las derivaciones que planeo usar producen 100 mV/A. Planeo hacer lecturas muy por debajo de 7A para respetar la especificación de 5W en las resistencias.

El problema es que no me siento cómodo teniendo que hacer dos lecturas para obtener las corrientes. Preferiría tener la derivación conectada a tierra y luego hacer una sola lectura de voltaje en su otro extremo usando la referencia analógica interna de 1.1V de ATmega. Eso me daría la precisión que quiero, hasta alrededor de 6A. Pero entonces no sé cómo diseñar dicho circuito para que se mida toda la corriente que va a cada riel.

Entonces, mi pregunta es: ¿ Funcionará este diseño? Me temo que no tendré suficiente precisión, especialmente porque dependo de dos lecturas para calcular la corriente. ¿Serán demasiados los errores acumulados?

Otra pregunta relacionada: ¿hay una mejor manera de medir la corriente de cada riel?

Respuestas (3)

Una lectura de un solo extremo desde la perspectiva de su micro es el camino a seguir. Use un circuito analógico preciso para calcular la diferencia y cuantificar esa diferencia con un solo canal ADC para obtener su lectura.

Sugiero usar una derivación más pequeña (algo que produzca 10 mV a su carga máxima) y una parte de la familia INA210 : estas partes son muy precisas y funcionan tanto en el lado alto como en el lado bajo.

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Si no termina con la ganancia exacta que desea, simplemente puede dividir el voltaje de la salida del INA21x y alimentarlo a su entrada ADC.

La recomendación para usar una derivación más pequeña es lograr una caída de voltaje lo más baja posible para no perturbar el riel, ¿verdad? Si es así, sería una buena razón para no intentar medir el voltaje de derivación directamente con mi AVR ADC. Eso es porque me gustaría aumentar la diferencia de voltaje tanto como sea posible para ganar precisión y, por lo tanto, estaría alterando demasiado el riel de voltaje. ¿Es ese el problema de diseño en juego aquí?
Correcto, es para minimizar la caída de voltaje causada por el elemento de derivación.

Podría utilizar un sensor de efecto Hall ACS712 : la salida del sensor está eléctricamente aislada del circuito que se está midiendo. Disponible en Sparkfun, montado en una pequeña placa de PC.

Además de la solución sugerida de la respuesta anterior, también puede usar

INA138 ingrese la descripción de la imagen aquí

O un chip que no necesita suministro externo como ZDS1009 (usa un espejo actual)

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Tenga en cuenta que la resistencia del divisor de voltaje en su esquema es demasiado alta para la entrada AVR ADC. La impedancia de salida recomendada del divisor debe ser de 10 K o menos para que el circuito interno de muestreo y retención del ADC funcione correctamente y proporcione los resultados correctos.

+1 por la gran respuesta Y por señalar que mi divisor de voltaje tiene valores de resistencia demasiado grandes.
@Ricardo Tenga en cuenta que para voltajes variables bajos puede salirse con la suya con un pequeño condensador (rango de 10nF) conectado a la entrada ADC (ADC a tierra). Este condensador actúa como depósito y carga el condensador ADC S&H muy rápido. Lo negativo es la baja velocidad que mencioné, la alta resistencia del divisor y el capacitor crean un circuito RC que necesita algún tiempo para reflejar el voltaje real cuando cambia.
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