感测直流电机电流

电器工程 ADC 直流电机 电流测量 隔离
2022-01-27 03:55:45

我允许通过直流电机的电流流过一个小电阻并测量其两端的电压。我需要将此模拟电压提供给微控制器的 ADC 以对其进行一些信号处理。我的问题是微控制器在隔离电源上运行,而要检测的电压在非隔离侧。我觉得使用模拟隔离器不是一个好的解决方案。一种解决方案是在非隔离侧使用外部 ADC 并以数字方式隔离 ADC 输出,但是当电机以其他方向运行时,该 ADC 不能承受负电压。请帮忙。

4个回答

虽然我知道您在询问如何使用电流检测电阻器来检测电流,然后将值传输到隔离边界上,但在您考虑最终决定之前,有一些替代方案需要考虑。

(请注意,您没有提供任何规格或要求,例如带宽、封装或电流范围,因此提到的特定部件可能不合适,但有很多可用的部件可能会正常工作。 )

霍尔效应电流传感器允许对电流进行隔离感测,而无需在电路的“热”侧使用任何电子设备或串联电阻。可以选择输出以适合直接连接到您的隔离式微控制器。例如,如果您有一个 3.3V 微控制器,并且您需要检测的电流小于 +/- 12.5A,Allegro Microsystems 的ACS711将为您提供 0 到 3.3V 之间的线性输出电压,0A 电流以 1.65 为中心五。

真的就是这么简单……

要将它与您的微控制器一起使用,请将 VIout 连接到 ADC 引脚。

当然,他们使这些传感器具有不同的电流灵敏度、功能和封装。Digikey 是您的朋友。

“我觉得使用模拟隔离器并不是一个好的解决方案。”

我们愿意提供帮助,但我的回答关于模拟隔离器。他们怎么了?他们是为此而生的。

IL300可能有用:

在此处输入图像描述

IL300 具有出色的 0.01% 伺服线性度。如果您想从电机电源为 U1 供电,请确保它已正确解耦。

(光耦的左右Vcc和地明显不同。)

(1) 任何带有合适性能 ADC 的 uC。读取值。通过光耦合器发送数字数据。


(2) 您可以购买允许在隔离边界上复制线性电压的“线性”光耦合器

只需 2.85 美元,您就可以获得IXYS 的 LOC110他们声称:

  • 0.01% 伺服线性度
  • 总谐波失真 -87dB 典型值
  • 宽带宽 (>200kHz)
  • 耦合模拟和数字信号
  • 低功耗
  • 8 针扁平封装或 DIP 封装(PCMCIA 兼容)

该器件包含 1 个 LED 和 2 个匹配的光电二极管。这对光电二极管用于产生“伺服”,从而使两个光电二极管电流匹配,然后可以推断出输入电压。

Avago为其 HCNR201 产品提供了更好的数据表和应用说明

在每种情况下,I_PD1 = I_PD2 并从那里跟随电路。
它们在应用笔记中提供了额外的电路,包括一个用于双极输入的电路。

由于设备是通过串联电阻驱动电流并以 mA 为单位“思考”的,因此您几乎可以肯定必须稍微放大电机 sense_resistor 电压。不太可能成为整体顺序的问题。

Avago HCNR201 双线性光电.jpg

1978 年,我在 48V @ 1A 直流电机上遇到了同样的问题,该电机具有远程控制和通过定制遥测设计的电流反馈。(现在称为 SCADA)我设计了一个 1MBps 遥测链路,需要一个模拟电流监视器,使用从反应堆电源大楼到控制大楼的数字遥测通道大约 300m 远。

我的规格:

  • 1% 误差满量程
  • 1% 线性度
  • 1000 赫兹采样率。
  • 带有 10mΩ 分流器的电机上的 1Amp 标称 DC
  • 10安培档位。如果涡流探头卡在 U 管中间的最大功率。
  • 感应过流和停止电机驱动器的响应时间为 20 毫秒。

可用的:

  • 帧速率为 1 kHz 的 1Mbps 数据遥测上的几个状态位。
  • 6800 MCU 以 100Kbps 的速率发回控制命令。

我的设计选择:

  • 0.1% 分辨率 tach 电路脉冲率由电流控制
  • 使用脉搏率控制和一发。遥测
    • 0.1% = 1 pps
    • 1% = 10 pps
    • 10% = 100 pps
    • 100% = 1000 pps = 10A 满量程

而不是 ADC ,我使用了诸如汽车之类的转速概念...

  • 其中 RPM => 可变脉冲率 1shot ==> 电压表上的累积电荷
  • 除了这里的电机电流 - 放大和控制脉冲速率,具有宽范围的 VCO 和一次触发。
  • 在每个帧同步模式下,脉冲作为 1 个状态位和 800 字节的其他数据传输。
  • 接收器恢复 Tach 脉冲和简单的积分器电路在边缘型线性模拟仪表上显示电机电流。
  • 自动检测到失速条件的设定点,并在 ms 内做出响应,在 5mS 内停止电机。

现在,您的设计可能会使用带有光电耦合器的类似 Tach 电路,而不是同轴电缆上的遥测。转速计设计可以变得简单,因为不依赖于准确性。