+- DIY Electronic projects (https://forum.yu3ma.net)
+-- Forum: Merenja i merni uređaji - Measurements and Equipment (https://forum.yu3ma.net/forumdisplay.php?fid=8)
+--- Forum: Merenja i merni uređaji - Measurements and Equipment (https://forum.yu3ma.net/forumdisplay.php?fid=32)
+--- Thread: OP AMP sta i kako (/showthread.php?tid=960)
OP AMP sta i kako - Milan94 - 05-29-2015
Resio sam da napravim ampermetar za lab. ispravljac sa MCU ali mi je potreban operacioni kako bih pojacao napon sa shunt otpornika 0.1 R 10 puta za AD converter.Hteo bih da cujem vase misljenje koji operacioni da upotrebim.
Prilazem i semu kako sam ja to zamislio svaki savet je dobrodosao.
RE: OP AMP sta i kako - Risto - 05-29-2015
http://forum.yu3ma.net/showthread.php?tid=80&page=2
Ja sam trazio nesto slicno, miki i npejcic odgovorili.
RE: OP AMP sta i kako - vojinilic - 05-29-2015
Milane,
ja bih tu stavio instrumentacioni pojacavac na R3. Npr. mozes da uzmes AD623.
Pozdrav,
Vojin
RE: OP AMP sta i kako - vojinilic - 05-29-2015
A ako ti treba sa velikim zajednickim naponom onda mozes da koristis AD629.
RE: OP AMP sta i kako - mikikg - 05-29-2015
Osnovna stvar oko koje tu mora da se vodi racuna je "Input Common-Mode Voltage Range" ili u prevodu opseg ulaznog napona.
Naime, kod OP-a, ulazni napon na njegovim +In i -In nozicama ne moze da bude "bilo gde" vec mora da se drzi u nekim granicama, najcesce u granicama koje su definisane samim napajanjem OP-a. Npr, napajamo OP sa 5V, na +In i -In ne sme da stigne napon koji je veci od 5V niti manji od 0V (da bude negativan) jer moze da strada integralac.
Te granice su striktno definisane za svaki model OP-a.
E sad, tu se stvari malo dodatno komplikuju jer recimo standardni OP-ovi cak ne dopustaju da ti ulazni naponi budi ni blizu napona napajanja vec moraju da imaju neku marginu, opet npr napajamo OP sa 5V, ulazni napom sme da bude od 1V do 4V (nama omiljeni LME49xxx su recimo takvi).
Ovo dalje povlaci za sobom za ovaj konkretni primer merenja struje da to mozemo da radimo na dva nacina, da se meri napon na shantu u "gornjoj grani" dakle u + vodu potrosaca (high-side) ili da merimo napon na "donjoj grani" tj pri GND (low-side).
Oba slucaja imaju i prednosti i mane i opet su problemi vezani za "Input Common-Mode Voltage Range" tj moramo da vodimo racuna "gde merimo" i "gde je napajanje".
Posto je ovo vrlo cest problem, proizvodjaci OP-ova su napravili modele kojima je moguce dovesti napone koji su vrlo bliski naponima napajanjima (u rangu 10-100mV razlike) i takvi OP-ovi se klasifikuju kao Rail-To-Rail Input (RRI). Cak i kod njih ne moze da se ide bukvalno do granica nego ima ta mala margina koja moze da nam pravi zvrcku recimo kod merenja u donjoj grani (low-side) gde nam limitira najmanju struju koju mozemo da "osetimo".
Na srecu, postoje modeli OP-ova kojima se ulazni stepeni baziraju na bipolarnoj tehnici (ne MOS) gde njihove ulaze cine PNP bipolarni tranzistori i koji za divno cudo mogu da barataju naponima ne samo bliskim napajanjima nego cak i nesto van tih granica
Klasican predstavnik takvih OP-ova je legendardni LM324
Tu je i nesto bolji po slicnom princpipu sa PNP ulazom MC33272 ili cetvorostgruki MC33274.
Ima ih jos ali ti su mi pali na pamet.
Naravno postoje dosta moderniji OP-ovi tacnije instrumentacioni pojacavaci (INA) poput spomenutog AD623 i on je mozda najbolji kandidat za ovu konkretnu primenu.
Shema tog sklopa za merenje bi bila nesto drugacija nego sto je prikazna u prvom postu jer se radi sa INA a ne OP (pogledaj DS).
I zadnja stvar, ako ti "nije mrsko" da imas posebno napajanje za OP (npr +/- 5V tj ukupno 10V, split napajanje) ili vec imas odnekud u svom ispravljacu onda bi prakticno mogao da koristis bilo koji OP koji nadjes jer si sa ovim dodatnim napajanjem prakticno prosirio ulazni opseg napona. Prakticno bi ti trebalo nekako da obezbedis samo - par volti za napajanje da bi ovo radili korektno sa svakim OP.
Ovde ima jedna Macolina caka sa par dioda koja na konto nesto discipacije na diodama pravi negativan napon neophodan za napajanje OP u sklopu merenja struje u donjoj grani:
http://forum.yu3ma.net/showthread.php?tid=901&pid=42384#pid42384
RE: OP AMP sta i kako - Milan94 - 05-29-2015
Pre svega da vam se zahvalim na ovako brzim odrovorima a sto se tice spomenutog AD623 bacio sam pogled na njegov datasheet i primetih da se samo jednim otpornikom podesava pojacajnje sto je jednostavnije i predpostavljam da se taj otpornik moze zameniti viseobrtnim trimer potenciometrom zbog finijeg stelovanja.
Donja granica ulaznog napona je izgeda 150mv ukoliko bih koristo jednostruko napajanje znaci moralo bih da dodje simetricno napajanje da bih mogao da merim niske napone.
I jos jedno pitanje gde bih mogo da nadjem u srbiji op AD623.
Ovo je odlicno resenje da se iskoristi pad napona na diodi i samim tim bih izbegao dodatno simetricno napajanje.
Pozdrav
RE: OP AMP sta i kako - mikikg - 05-29-2015
U vezi AD623, nisi dobro video, u DS navode "Input voltage range extends 150mV below ground (single supply)", znaci moze da ide i ispod napajanja, tu nemas problema.
---
Da bi prica oko ove problematike bila kompletna, u predhodnom postu sam pisao oko ulaznog napona ali ista problematika postoji i za izlazni napon!
Sigurno je jasno da izlazni napon ne moze da bude veci od napona napajanja ali isto tako zavisno od modela ne moze da bude ni jednak railovima nego opet postoje neke margine. I tu opet prednjace tehnike bipolarnih tranzistora koje se koriste u izlaznom stepenu koje "skoro" mogu da dotaknu rejlove napajanja.
Konkretno ako ti je MCU sa 5V napajanja (i A/D referenca takodje na 5V) i recimo da OP napajas isto sa 5V, u toj situaciji ce ti ostati nesto lufta jer OP nece moci da pokrije ceo opseg, recimo moci ce da ide do 4.5V ali nikako do 5V. Bolji OP-ovi ce ici npr 4.8V ili 4.9V …
Kao i kod ulaznog opsega, problem izlaznog opsega moze da se resi samo sa nesto vecim napajanjem, dakle OP da napajas sa npr +5.5V ili +6V (za negativni rejl sam vec opisao).
Druga opcija je da spustis referetni napon za A/D ako ti to MCU dozvolja, bilo na externi pin da dovedes referetni napon ili mozda MCU interno ima opciju da se menja Vref.
RE: OP AMP sta i kako - Milan94 - 05-30-2015
Miki upravu si nisam dobro vido znaci nece biti problema koristim pic16f1827 tako da imam opciju da spistim interni referentni napon na 4.096 znaci resili smo i ovaj problem.
Pozdrav
RE: OP AMP sta i kako - npejcic - 05-30-2015
(05-30-2015, 12:09 AM)Milan94 Wrote: ...imam opciju da spistim interni referentni napon na 4.096 znaci resili smo i ovaj problem.
Milane, obrati pažnju da je interna referenca sa velikom greškom a ide i do 8% pa zavisno od tvoje aplikacije imaj u vidu.
RE: OP AMP sta i kako - vojinilic - 05-30-2015
(05-29-2015, 11:27 PM)Milan94 Wrote: Pre svega da vam se zahvalim na ovako brzim odrovorima a sto se tice spomenutog AD623 bacio sam pogled na njegov datasheet i primetih da se samo jednim otpornikom podesava pojacajnje sto je jednostavnije i predpostavljam da se taj otpornik moze zameniti viseobrtnim trimer potenciometrom zbog finijeg stelovanja.
Donja granica ulaznog napona je izgeda 150mv ukoliko bih koristo jednostruko napajanje znaci moralo bih da dodje simetricno napajanje da bih mogao da merim niske napone.
I jos jedno pitanje gde bih mogo da nadjem u srbiji op AD623.
Ovo je odlicno resenje da se iskoristi pad napona na diodi i samim tim bih izbegao dodatno simetricno napajanje.
Pozdrav
Milane,
rad sa AD629 nije tako trijivijalan kao sto izgleda. To je diferencijalni pojacavac sa jedinicnim pojacanjem diferencijalnog signala. Povecavanje pojacanja na samom pojacavacu nije tako jednostavno, jer su otpornici u pojacavacu laserski trimovani da se postigne maksimalni CMRR. Ukoliko spolja dovedes otpornike da bi povecao pojacanje, onda ces sigurno narusiti CMRR, odnosno imaces transformaciju signala zajednickog moda u signal diferencijalnog moda i takav signal vise ne mozes da ocistis.
U PDF-u za AD629 pogledaj sliku 33. Tamo je nacrtana sema za jednostruko napajanje, odnosno REF ulaz pojacavac podizes za neki Vref. Taj Vref izlaz mora da bude nulte izlazne otpornosti, a ako nemas takvo napajanje, onda je napbolje da ga baferujes. Dodatno pojacanje mozes da postavis u drugom stepenu, tj. posle diferencijalnog pojacavaca, samo vodi racuna o tome da i taj pojacavac mora da bude referenciran oko Vref, inace ces pojacati i Vref, pa ce ti taj stepen stalno biti u zasicenju.
Pogledaj koliki ti je max napon na shunt otporniku i prema tome izaberi referencu eksternu. Tada ce ti kao sto je Miki rekao ceo dinamicki opseg AD-a biti za shunt otpornik.
Kao sto je NPejcic rekao o toleranciji intrne reference, obavezno koristi eksternu. Postoje dosta skupe reference cija se tacnost gleda u ppm. Mislim da za tvoju aplikaciju to nije toliko bitno.
Mozes da pogledas: LM4120 - http://www.ti.com/product/lm4120
TI salje besplatne uzorke komponenti, tako da mozes od njih da narucih i pojacavace i referencu, pri cemu onda to ne bi bio AD629, vec IN148 http://www.ti.com/lit/ds/sbos123/sbos123.pdf ili neki drugi. Pogledaj kod njih na sajtu.
Pozdrav,
Vojin
RE: OP AMP sta i kako - Milan94 - 05-30-2015
Sumnjao sam da je interna referenca sa nekom greskom ali nisam znao koliko je to pa prema tome iskoristicu Nebojsinu semu sa LM317.
Vojine, mislim da nema potrebe za ovu aplikaciju da se koristi neka vrlo precizna referenca a pritom i skupa jer je to samo ampermetar za lab. ispravljac na kome ce biti i merenje napona ali to sada nije ni bitno.Meni je dovoljno da uspem da izvucem 10mA po koraku za struju od 0-10A pri cemu ce pad napona shunt otporniku biti od 0-1v.
Koliko sam mogo da primetim vrlo je nategnuto da se sa jednostrukim napajanjem priblizimo donjoj granici ulaznog napona.
AD623 moze da ide ispod GND sto bi meni pojednostavilo stvar oko napajanja OP lakse je da stavim jos jedan stabilizator napona 7810 za OP ali mi je malo nejasno gde bih Ref pin AD623 u tom slucaju vezao predpostavljam na GND.
RE: OP AMP sta i kako - mikikg - 05-31-2015
Dva vrlo korisna dokumenta u skracenoj formi od Microchip, prvi opisuje DC karakteristike (ima opis i oko ulaznog opsega), drugi AC karakteristike OP-ova:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00722a.pdf
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00723a.pdf
BTW: spominju se semplovi od TI, koliko znam vise nije besplatno tj naplacuje se oko 20$ postarina a sami delovi su besplatni? Jel to vazi za sve ili neko ima drugacije uslove na svom nalogu?
RE: OP AMP sta i kako - mikikg - 05-31-2015
(05-30-2015, 07:21 PM)npejcic Wrote:(05-30-2015, 12:09 AM)Milan94 Wrote: ...imam opciju da spistim interni referentni napon na 4.096 znaci resili smo i ovaj problem.
Milane, obrati pažnju da je interna referenca sa velikom greškom a ide i do 8% pa zavisno od tvoje aplikacije imaj u vidu.
Ovde se verovatno misli na inicialnu apsolutnu gresku (mada je to bas dosta, cudno) ne i za stabilnost koja mora da bude sigurno dosta bolja.
U tom smislu ako vec imamo OP ispred A/D ulaza, nekakvim viseobrtnim trimerom moze da se fino usteluje pojacanje kako bi kompenzovali tu gresku i izbegli SW korekciju koja uglavnom zahteva floating-point a 8bitni MCU se ne snalaze bas dobro sa tim (mnogo sporo radi).
RE: OP AMP sta i kako - vojinilic - 05-31-2015
(05-31-2015, 12:37 AM)mikikg Wrote: Dva vrlo korisna dokumenta u skracenoj formi od Microchip, prvi opisuje DC karakteristike (ima opis i oko ulaznog opsega), drugi AC karakteristike OP-ova:Miki,
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00722a.pdf
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00723a.pdf
BTW: spominju se semplovi od TI, koliko znam vise nije besplatno tj naplacuje se oko 20$ postarina a sami delovi su besplatni? Jel to vazi za sve ili neko ima drugacije uslove na svom nalogu?
meni stizu semplovi bez ikakvog placanja. Poslednje sam dobio prosle srede. Salje FedEx-om.
RE: OP AMP sta i kako - npejcic - 05-31-2015
(05-31-2015, 12:49 AM)mikikg Wrote: ... izbegli SW korekciju koja uglavnom zahteva floating-point a 8bitni MCU se ne snalaze bas dobro sa tim (mnogo sporo radi).
Ovi novi tzv. "Enhanced Mid-range" PIC mikrokontroleri su prilično brzi, do 32MHz internog Clock-a (8 MIPS-a). Iako spadam u ljude koji zagovaraju "non-floating point" matematiku, bar sam tako radio više godina unazad, moram da priznam da to nije više veliki problem kod savremenijih mikrokontrolera, čak i kod ovih 8-bitnih. Ne treba očekivati da će "floating point" matematika moći da se koristi za potrebe nekih ultrabrzih kalkulacija "u letu" (motor PID, DSP i slično), ali za potrebe matematike koja ima periodičnost od recimo 10-ak do 50-ak ms, mislim da je sasvim prikladno da se koristi.
Za ovu namenu ampermetra, mislim da se može upotrebiti.
Moj omiljeni PIC iz ove serije je PIC16F1938/1939 koga sam prilično "gazio" zahtevima i pokazao se veoma agilnim. Pritom koristim floating point za potrebe kalibracije nekih sistema za dozirne vage, sa dosta stdio.h funkcija gde takođe floating point matematiku koristim pri prikazu na LCD itd... Robustan MCU sa osetno bržim procesiranjem u odnosu na prethodne generacije (PIC16F87x itd...), više RAM-a, FLASH-a...
Najveći problem koji sam imao prilike da vidim je da se inženjeri "razmaze" korišćenjem "floating point" matematikom, pa onda krenu bez razmišljanja da je koriste svuda i za sve potrebe. Često i u "interapt" rutinama i tu nastaju problemi.
Zaključak, koristiti je, ali sa oprezom!
RE: OP AMP sta i kako - Milan94 - 06-30-2015
Uhvatio sam malo slobodno vreme da se posvetim ampermetru.
Vidim da je dosta komplikovano koristiti neke specificne OP-ove probacu sa dostupnim OP TL062 ali za njegovo napajanje mi je potreban negativni napon.
Da li moze da se koristi +8v i -2 do -4 volti ili mora biti simetricno jer ovih 8 volti bih dalje spustio na 5 za referencu i napajanje pic sa lm317.
Negativan napon bih invertovao sa 8v uz pomoc MC34063 .
RE: OP AMP sta i kako - vojinilic - 06-30-2015
Milane,
napajanje operacionig pojacavaca ne mora da bude simetricno. Nema potrebe za koriscenjem dvostranog izvora za napajanje. Mozes slobodno da koristis jednostruko napajanje. Ono sto je bitno kod tvoje aplikacije je to koliki ti je maksimalni signal zajednickog moda na ulazu u pojacavac, odnosno koliki je maksimalni napon izmedju jednog kraja sense otpornika i mase, kao i drugog kraja sense otpornika i mase. Ako je ovaj napon veci od napona napajanja tvog operacionog pojacavaca, onda moras da koristis specijalne pojavacace koji mogu da rade sa velikim signalom zajednickog moda na ulazu, a da ne pregore (ovo je dosta bitno kod high side current merenja). Ako radis sa low-side current merenjima, onda mozes jednostavno da uzmes mikrokontroler sa diferencijalnim A/D konvertorom (ovakvi mikrokontroleri obicno imaju i programabilno pojacanje) i na ulaz takvog A/D konvetora direktno postavljas tvoj otpornik. Ne znam da li PIC MCU-ovi imaju diferencijalni ulaz (odavno sam radio sa njima), ali znam da AVR-ovi imaju.
Takodje ti je moj savet da paralelno sa sense otpornikom povezes jedan kondenzator. Otpornik i kondenzator zajedno cine NF filtar, tako da ces imati mirnija merenja u slucaju da je strujni signal prljav.
Pozdrav,
Vojin
RE: OP AMP sta i kako - branko tod - 06-30-2015
Ja sam za pojačavač ampermetra koristio OP07. U moje doba su bili vrh, a sada im je cena smešna.
A i imam ih po kutijicama.
RE: OP AMP sta i kako - Milan94 - 07-01-2015
Vojine,
Radio bih low-side current merenje zato mi je potrebno negativno napajanje za OP da bih imao merenje od 0.
High-side bih izbegao bas iz razloga jer je napon 30v pa kao sto rekoste za to je potreban neki specijalni op.
RE: OP AMP sta i kako - branko tod - 07-01-2015
Ovaj ic je moderan, dobar i jeftin : http://store.comet.bg/download-file.php?id=5148
Ima ga: http://store.comet.rs/Catalogue/Product/15688/