Добрый день.
Есть задача - измерять ток через резистивные шунты.
Два диапазона тока, один шунт порядка 80кОм, второй - 4 Ом.
Суть в том чтобы автоматически переключать их между собой с помощью внешнего сигнала (с МК например).
Первое что приходит в голову аналоговые переключатели от Analog Device например, однако минимальное сопротивление открытия - 0.28Ом.
На шунт 80кОм это никак не влияет, однако при включении последовательно с шунтом 4Ом уже будем иметь заметную погрешность, а если учесть,
что сопротивление таких ключей нелинейно и зависит от напряжения питания, тока через него и температуры окружающей среды...
Есть вариант конечно попробовать скомпенсировать это все программно беря данные из даташита, но у меня есть сомнения на этот счет.
Требуемая точность измерения - 1%.
Второй вариант - громко щелкающее реле с сопротивлением 0.05 Ом - что приемлемо, но потребление высокое и надежность сомнительна при постоянных измерениях.
Как быть в данной ситуации, поделитесь опытом.
Заранее спасибо

Сообщение отредактировал georgfour - Jun 14 2016, 18:10

Включить шунты последовательно и коротить ключом только шунт 80кОм, а 4 Ом можно и не коротить - получите просто шунт на 80,004 кОм.
А ключ сделать из двух включенных встречно-последовательно MOSFET, они есть и на 5 мОм и меньше.
Можно пойти дальше, гальванически отвязать управление - поставить оптореле, на небольшие напряжения у них сопротивление тоже в миллиомах измеряется. Зависимость от температуры можно откалибровать.

Транзисторы что-то типо таких?
http://www.farnell.com/datasheets/1802163.pdf
Да и проблема мощных транзисторов с малым сопротивлением в том что эти малые сопротивления только на высоких токах, от 3.3 В они все равно весьма высоки.
Драйвера тут получается нужно будет корячить... плюс напряжение питания нагрузки на линии где шунты переменное от от 0.5 до 3.5 вольт, шунты в верхнем плече (high side) стоят, и мосфеты не получится открывать закрывать
нормально как я понимаю( Можно вроде поставить N-канальники и для них сделать драйвер на напряжение значительно выше чем максимальные 3.6В на напряжении питания. Плюс токи утечки у них микроамперы, когда шунт 80к меряет наноамперы.
А под оптореле вы что подразумеваете? Оптотранзисторы? Их просто тысяча разновидностей

Что-то типо этого

Сообщение отредактировал georgfour - Jun 14 2016, 20:03

Один шунт 100 Ом и переключаемый усилитель.

Переключаемый - это с программируемым коэффициентом усиления?
Получается он должен быть весьма прецизионным, если шунт 100Ом на 10нА это 1 мкВ получается...
Можее посоветовать конкретные чипы? Просто в качестве измерителя используется микросхема INA226, там диапазон до 80mv, чтобы иметь нормальную работу операционника около нуля придется
биполярное питание обязательно организовывать...
Заранее спасибо

Сообщение отредактировал georgfour - Jun 14 2016, 21:44

Discovery kit STM32L053C8 поизучайте, думаю там есть все для ваших шунтов и измерений от наноампер. На эту пару посмотрите IRF7317 может придумаете как использовать или из этого ряда IRF73xx какой HEXFET приглянётся. А так да, ваши капризы может какое микро-реле и удовлетворит.

Однозначно не используется — ведь её входной ток 10 мкА.


MCP6001

Блин и как я не заметил, спасибо огромное!

Хотя я все равно не понимаю как на 100Ом можно померять диапазон от 1нА до 1мА.
Для 1мА падение буде 100мв. Однако для 1мкА будет уже 100мкВ, а для 1нА будет уже 100нВ.
Максимальное напряжение управляемого усилителя 1000 - этого не хватает чтобы усилить 100нВ до приемлимого уровня.
Все равно придется применять переключение шунтов нет?

Сообщение отредактировал georgfour - Jun 14 2016, 23:24

Точнее так, потому что здесь нужен автообнуляемый ОУ, ещё и при неозвученной полосе:

http://www.digikey.com/product-search/en/i...amp;pageSize=25

У Вас путаница в голове, потому что озвученные ранее ((1% · 80 мВ) / 80 кОм) = 10 нА — это МЗР шкалы 1 мкА, т.е. разрешение, а 1 мА — это 100%, т.е. полная шкала, а иначе Вы намечаете пикоамперы измерять,— ну так тогда ответ однозначный, что Вашей квалификации на это не хватит ни сейчас, ни в ближайшем будущем, тем более, что данная тема сильно смахивает на продолжение прошлогодней кучи тем на тему самодельного лабораторного генератора.

Например, давно использовал PVN013 - 50 мОм, управление через светодиод, токи утечки десяток нА.
Сейчас наверняка получше есть.
Для переменного тока PVN013 можно включить как-раз встречно-последовательно.


Да.

Plain, насчет своей квалификации я согласен, я еще студент, однако генератор собран и работает у меня на столе.
Насчет путаницы - возможно я действительно чего то путаю. В ТЗ стоит - диапазон 1нА-1мА с разрешением 1нА и точностью (accuracy) 1%.
Как это правильно понимать тогда?
Спасибо заранее за помощь

Это означает всего лишь единственную шкалу 1 мА, 20-разрядный АЦП и допуск шунта 100 Ом лучше 0,3%.

Кому и зачем всё это понадобилось в сумме с 1% — отдельный вопрос.

Тут возможны варианты...
Простейший - один шунт и хороший АЦП. Вот, например, ad7175-2 - 24 noise free at 20 sps. И это действительно так. Не помню, какой там входной ток. Можно сделать буферный усилитель.
Если нет такого хорошего, - ставим один усилитель для усиления малых сигналов. Пусть при большом сигнале насыщается себе...
Можно нижний конец нагрузки соединить с трансимпедансным усилителем, меняя резистор в обратной связи ключиком или реле.
etc.

А почему варинты с несколькими шунтами не проходят?
Просто я не уверен что смогу организовать конструкцию правильно для АЦП такой разрядности да и дорогой он весьма...

Я просто все таки думаю о двух шунтах 100к и 100Ом с точностью 0.1%, малошумящих ключах adg801, с шунтов на инструментальный усилитель INA121 и там снимать 14-16 битным АЦП

Сообщение отредактировал georgfour - Jun 15 2016, 13:59

Потому что это несколько диапазонов.