Rango de entrada del ADC frente al rango de salida del sensor

Actualmente estoy trabajando en un proyecto, donde necesito calcular la corriente en un circuito. La configuración es la siguiente:

  • Sensor de corriente de efecto Hall Allegro ACS758 (ACS758LCB-050B-PFF-T), corriente primaria muestreada -50 a 50 A, sensibilidad 40 mV/A
  • Convertidor de valor eficaz verdadero a CC LTC1968 de Analog Devices
  • Convertidor ADC de 20 bits LTC2420 de Analog Devices

El sensor de corriente emite 0V para -50A, 1/2Vcc para 0A y Vcc para +50A. La corriente medida es la corriente de fase de un motor BLDC y es por eso que se usó un convertidor de RMS a CC antes de enviar los datos al ADC.

Ahora necesito calcular el valor actual de la salida del ADC y no estoy seguro de si lo estoy haciendo correctamente. Entonces, si pudiera revisar mi pensamiento y decirme si tengo razón o no, se lo agradecería mucho.

La salida del sensor de corriente es de 0 a 5 V, la salida del convertidor de RMS a CC también es de 0 a 5 V. Pero la hoja de datos del ADC dice:

extracto de la hoja de datos de ADC con respecto a Vin (pin 3)

Estoy usando Vref = 5 V, por lo que en mi caso el rango de voltaje de entrada está limitado a -0,3 V a 5,3 V, por lo que el rango es de 5,6 V y el cálculo del voltaje por punto (vpp) es:

v pag pag = 5.6 2 20 − 1

Tomándolo al revés, he calculado los puntos por voltio (ppv) como:

pag pag v = 2 20 − 1 5.6

Por lo tanto, -0,3 V estaría entonces representado por 0 puntos y 5,3 V estaría representado por ppv*5,3 = 992401,34 puntos. Suponiendo linealidad en todo el rango, ahora podría calcular todos los puntos intermedios y la corriente a partir de eso.

¿Estoy en lo correcto?

Gracias por tu tiempo.

EDITAR: esquema antiguo:ingrese la descripción de la imagen aquí

EDIT2 (nuevo esquema)ingrese la descripción de la imagen aquí

Si entendí todo correctamente, entonces este debería ser un ejemplo funcional. El sensor Hall emitirá 0,5 - 4,5 V, lo ejecutaré a través de un circuito, que lo limitaría a 1,5 - 3,5 V y esta sería la entrada a IN1 del convertidor RMS. IN2 tendría un potencial de 2,5 V y, por lo tanto, la condición de máx. se satisface la oscilación máxima de entrada del convertidor RMS. Pero no estoy seguro de la salida del LTC1968. ¿Es posible hacer lo que hice en este esquema? Conectar el pin de retorno de salida a un voltaje de 1,5 V, de modo que el pin de salida emita un voltaje de 0,5 V con respecto a tierra (-1 V con respecto al pin de retorno) para -50 A a través del circuito y 2,5 V para +50 A a través del circuito. Y un voltaje de referencia de 2.5V para el ADC. Espero haberlo entendido ahora mismo. Gracias.

Respuestas (1)

En primer lugar, el funcionamiento del sensor de corriente; -50 amperios corresponde a un nivel de salida de voltaje del ACS758LCB-050B de 0,5 voltios, 0 amperios es 2,5 voltios y +50 amperios es 4,5 voltios. Esto se relaciona con la sensibilidad de 40 mV/A indicada. Su salida no puede caer a 0 voltios ni subir a 5 voltios.

A continuación, el convertidor de RMS a CC. Esta imagen de la hoja de datos muestra cómo interactúa con las señales: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Texto a continuación ligeramente editado para corregir el error

El suministro sería de 5 voltios y 0 voltios y la mitad del voltaje de suministro (2,5 voltios) se aplica a la entrada IN2. Esto hace que sea relativamente fácil interactuar con el ACS758LCB-050B porque, naturalmente, produce un nivel de CC inactivo de 2,5 voltios. Pero debe limitar el rango de voltaje de entrada a un voltaje máximo de 1 voltio: -

VIMAX Maximum Peak Input Swing (Accuracy = 1%) 1 volt minimum

Por lo tanto, debe reducir la oscilación de salida de 0,5 voltios a 4,5 voltios del ACS758LCB-050B a 1,5 voltios a 3,5 voltios para el LTC1968.

la salida del convertidor RMS a CC también es 0 - 5V.

No, no lo es: -

VOMAX Maximum Differential Output Swing 1 volt guaranteed

Ese swing se puede manipular a niveles absolutos más altos o más bajos mediante el pin RTN, pero el swing es de +1 voltios. Por lo tanto, para obtener la mejor precisión con su ADC, elija una referencia de voltaje que brinde cerca de la escala completa con una oscilación de salida del LTC1968 de +1 voltio.

Gracias por la rápida respuesta y las correcciones. Claramente, no lo entiendo como pensaba. Sin embargo, ya tengo el circuito hecho y, en mi diseño, no he limitado la salida del sensor Hall de ninguna manera. Agregué el esquema a la pregunta en la parte superior. Una entrada está conectada a tierra y, por lo tanto, la oscilación es de 2,5 V cuando la corriente primaria a través del circuito medido es de 0 A y si entiendo esto correctamente, ya está mal y tengo que hacer un cambio en el circuito, ¿verdad?
En la hoja de datos del LTC1968, se indica que: "Para aplicaciones acopladas a CC de un solo extremo, simplemente conecte una de las dos entradas (son intercambiables) a la señal y la otra a tierra. Esto funcionará bien para dos configuraciones de suministro, pero para configuraciones de suministro único, solo funcionará bien para señales de entrada unipolares. El rango de voltaje de entrada del LTC1968 es de riel a riel "... La señal de entrada al RMS es unipolar y dado que el rango es de riel a -riel, entonces un voltaje de entrada de 0.5 a 4.5 en una entrada y tierra en la otra, debería estar bien. Una vez mas, Gracias.
Página 1 de la hoja de datos de LTC1968: "Rango de voltaje de modo común de riel a riel" Y "Voltaje diferencial de hasta 1 V PICO" . ¿Entiendes esto?
Sí, ya lo hago. El voltaje absoluto puede estar en el rango de riel a riel, pero el voltaje diferencial entre los dos pines de entrada no debe exceder los 2V. ¿Podría echar un vistazo al EDIT2 en la publicación original? ¡Muchas gracias!
Creo que el pin 6 del LTC1968 puede conectarse directamente a la unión de R30/R31 y no a +1,5 voltios. No puedo estar al 100% porque nunca he usado ninguna de estas piezas, pero eso es lo que me indican las hojas de datos. Tal vez haya algunas imágenes de Google que puedas encontrar que te den más información.
Eso es posible, pero entonces tendría que tener un voltaje de referencia más alto. Según tengo entendido, el voltaje de referencia del ADC es el valor máximo que el ADC puede convertir y, por lo tanto, debe ser al menos un voltio más alto que el voltaje en el pin 6. Sin embargo, ese es un pequeño detalle con el que puedo lidiar fácilmente. Solo para estar seguro, la salida LTC1968 será de +/- 1V con respecto al pin 6 (retorno de salida) usando el esquema que publiqué. Si es así y no ve ninguna falla en mi pensamiento, ¡entonces le agradezco mucho su ayuda!
El LTC1968 solo producirá un voltaje de salida positivo y no +/- porque es una salida RMS (solo positivo). Comprobando el ADC ahora....
Conectaría RTN a tierra (0 voltios) y esperaría ver un voltaje en el LTC1968 de 0 voltios a +1 voltios. Luego configuraría mi referencia de ADC en 1 voltio (o más o menos) y esto permite un rango de entrada en el ADC de -0.12 voltios a +1.12 voltios (página 1 de DS).
Eso es lo que estaba pensando al principio, pero eso significaría que no podré saber si la corriente en el circuito es positiva o negativa.
La salida RMS siempre es positiva = raíz cuadrada del promedio del cuadrado de la señal. Si la señal se eleva al cuadrado, entonces tiene todos los valores positivos, luego, si se promedia, nuevamente un valor positivo y tomar la raíz cuadrada de un valor positivo significa una respuesta positiva.
He arreglado mi respuesta para reafirmar lo que acabo de decir.
Sí, claro. Pero eso significa que no hay motivo para que mi sensor Hall sea bidireccional, ya que solo podré leer la magnitud de la corriente que pasa. ¡Gracias por su tiempo y ayuda!
Su sensor Hall debe poder leer corrientes positivas y negativas para calcular correctamente el RMS.
Bueno, esa fue una declaración estúpida de mi parte. Ahora espero saber todo lo que necesitaba saber. Gracias. John
Buena suerte, John, y prepárate para modificar algunos valores durante las pruebas. Este tipo de diseños son fáciles de pasar por alto este o aquel parámetro en las hojas de datos, por lo que si no funciona la primera vez, vuelva aquí con una nueva pregunta.
Rango de entrada del ADC frente al rango de salida del sensor
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