Current source 2A Опции

[UralAlex]

Здравствуйте, форумчане!

Возникла задача сделать самодельный источник тока на 2А (это будет часть установки по измерению удельного электросопротивления сталей). Нагрузка близка к КЗ (ток будет протекать через короткий участок стального образца). Захотел сделать плату с минимальными радиаторами, а лучше вообще без них.
Посмотрел, что в природе существуют специализированные микросхемы, например, LT3083, TPS74401. Однако пример применения TPS74401 в качестве источника тока в описании не увидел (пример для LT3083 в описании есть, однако микросхема дорогая и ждать заказа долго).
Вопрос такой: можно ли сделать что-то подобное специализированным микросхемам, применяя отдельные (а главное широко распространенные) элементы: ОУ, MOSFET, ИОН? Если кто-то подобное создавал, поделитесь, пожалуйста, опытом.
Требования к готовому устройству - однополярное напряжение питания +3,3...5 В, минимальное падение напряжения вход/выход, стабильность тока в нагрузке на уровне 1-2%. Схема будет включаться кратковременно (до 5 секунд). Предварительно собрал 1А источник на LM317. Не нравится, что ощутимо греется, да и для увеличения тока нужно ставить транзистор и обвязку.
Заранее благодарю за ответы.

[ikm]

А какие значения сопротивлений вы ожидаете измерять?
и почему нельзя применить инструментальный усилитель, включив ему на входы ваш кусок стали, тогда токи пропускаемые можно сильно уменьшить.

[UralAlex]

А какие значения сопротивлений вы ожидаете измерять?

Измеряется падение напряжения на участке цепи. Например, при токе 1А падение напряжения (при расстоянии между контактами 10 мм и сечении образца из низкоуглеродистой стали 7 мм^2) составляет около 2 мВ.

[ikm]

Измеряется падение напряжения на участке цепи. Например, при токе 1А падение напряжения (при расстоянии между контактами 10 мм и сечении образца из низкоуглеродистой стали 7 мм^2) составляет около 2 мВ.

Инструментальные усилители позволяют измерять смещение от десятков мкВ, так что можно уже перейти к источнику питания в 100мА.

[UralAlex]

Инструментальные усилители позволяют измерять смещение от десятков мкВ, так что можно уже перейти к источнику питания в 100мА.

Что легче с точки зрения построения системы: задавать ток 1А и измерять сигналы единицы мВ или задавать ток 100 мА и измерять сигналы порядка 100-200 мкВ?
Можете дать ссылку на Application Note какого-нибудь подходящего для измерения десятков мВ инструментального усилителя?

[Tanya]

Что легче с точки зрения построения системы: задавать ток 1А и измерять сигналы единицы мВ или задавать ток 100 мА и измерять сигналы порядка 100-200 мкВ?

Мы легких путей не ищем... Лучше напишите, что Вы хотите измерить, с какой точностью и зачем.

[UralAlex]

напишите, что Вы хотите измерить, с какой точностью и зачем.

Общая задача - определить удельное электросопротивление стальных образцов. Цель: фундаментальное изучение свойств материалов. Из справочных данных следует, что удельное электросопротивление сталей от 0,1 до 0,7 Ом*мм^2/м. Требуемая погрешность не более +/-0,005 Ом*мм^2/м.
В старой лабораторной установке использовался 4-х контактный метод: через образец пропускался постоянный ток 5А и измерялось падение напряжения на базе 40 мм с помощью вольтметра В7-34. Зная сечение образца, вычислялось Ро. Сечение образцов (по моим прикидкам) может быть от 5 до 100 мм^2. Сейчас задача собрать переносной макет прибора, питаемый от сети 220 В (вариативно от аккумулятора).
Пример.
Расстояние между потенциальными контактами (база) 40 мм.
Сечение образца 100 мм^2.
Ток 1 А.
Измеряемая разность потенциалов между контактами 50 мкВ.
Тогда удельное электросопротивление равно 0,125 Ом*мм^2/м.
Т.е. при неизменности тока разность потенциалов необходимо измерить с точностью не более +/-2 мкВ (для обеспечения погрешности определения Ро +/-0,005 Ом*мм^2/м).

[Tanya]

Общая задача - определить удельное электросопротивление стальных образцов.

От четырехконтактного метода тут не уйти...
Если Вам так уж не хочется греть окружающую среду, то как и предлагалось, можно питать от трансформатора тока.
Шунт тоже должен быть четырехконтактным скорее всего.
Тогда получается, что нужно два ИУ. один умножающий ЦАП и синхронный детектор.

[UralAlex]

можно питать от трансформатора тока.

Спасибо за совет, только я не встречался с таким устройством. Это что-то из области энергетики? Где прочитать про применение трансформатора тока для моей задачи или близкой к ней?

И какой совет после такого Вы хотите здесь получить?

Если не сложно, напишите, что по Вашему мнению не так в вышеприведенной предложенной мной схеме. Если таким образом стабилизировать ток в цепи нагрузки, можно ли обойтись без его измерения, т.е. сэкономить на оцифровке? Если да, то тогда останется измерять падение напряжения на образце.

Площадь контактов по сравнению с сечением?

Площадь контактов много меньше сечения образца. С термоЭДС, на сколько я знаю, борются путем измерения падения напряжения без тока и вычитают из результата, полученного при протекании тока.
Картинки интересные. Если не секрет, какой пакет для моделирования использовали?

[Guest_TSerg_*]

Площадь контактов много меньше сечения образца.

Так на первой "картинке" уже видно, к чему это приводит.

Картинки интересные. Если не секрет, какой пакет для моделирования использовали?

Отечественный ELCUT Питерской фирмы.

[UralAlex]

Так на первой "картинке" уже видно, к чему это приводит.

Чтобы как-то улучшить ситуацию, расстояние между контактами увеличивают. Думаю, если взять сечение образца 3х3мм, а расстояние между контактами 50 мм, то плотность тока будет более равномерной, нежели приводите Вы.
Кроме того, понятно, что измеряется среднее сопротивление на участке образца. Образец может быть неоднородным по структуре или двухфазным. Много можно напридумывать...
В сети можно найти такую картинку: