Применение ОУ Опции

[Motion]

В схеме стоит шунт. Напряжение с шунта необходимо усилить и померять с помощью МК. Для усиления сигнала решил использовать ОУ с неинвертирующим включением.

Вопросы:

- каких номиналов должны быть резисторы (Ом'ы, КОм'ы, МОм'ы)? По логике - как можно больше, чтобы токи были минимальными.

- посоветуйте ОУ для решения моей задачи

[Motion]

Схема:


Ток будет измеряться в первом полупериоде сетевого напряжения. Будет считаться, что ток во втором полупериоде равен току в первом.

На втором полупериоде сетевого напряжения на неинвертирующем входе ОУ будет отрицательное напряжение. Допускается ли такое? Если нет - можно ли как-то защитить схему? Например вот так:



После выхода ОУ стоит RC-цепочка (ФНЧ) и стабилитрон (на 5,1В) для защиты линия порта от перенапряжения.

Насколько я понял, все предложеные варианты ОУ однополярные - один вывод питания подключается к +5В, второй к общей точке.

Чем обосновано такое решение?

Не знаю почему, но лично у меня сложилось впечатление, что чаще используют инвертирующие включение ОУ. Получается коэфициент усиления отрицательный. Т.е. на вход подаёшь положительное напряжение, а на выходе получается отрицательное. Как же потом его можно подавать на МК? И возможно ли инвертирующие включение в однополярных ОУ?

Поэтому я использовал неинвертирующее включение. На вход подаётся слабый сигнал, на выходе появляется усиленный по амплитуде (смаштабируемый).

Для усиления сигнала шунта было бы правильнее использовать ОУ, включенный по схеме дифференциального усилителя. Мало того, что при этом можно избавиться от типичных для такого случая источников погрешности, вдобавок, такая схема включения позволяет использовать более дешевые "обычные" ОУ, а не rail-to-rail.

Эта схема?:


Эсли да, тогда мне непонятно куда что подключается. Поясните, пожайлуста.
И намного ли лучше эта схема?


О шунте:

насколько я понимаю, шунт - это резистор, позволяющий измерять ток в цепи. Выбириается он таким образом, чтобы потери на нём были ничтожны. Знаю, что есть специлизированные мощные низкоомные резисторы. Посоветуйте несколько.

Например, если я возьму шунт на 0,1Ом, а ток в цепи будет меняться от 0 до 5А, то напряжение на шунте будет меняться от 0 до 500мВ. При этом сопротивление нагрузки будет 220В/5А=44Ом, что в 440 раз больше, чем сопротивление шунта. То есть лишь незначительная часть сетевого напряжения упадёт на шунте, что допустимо.

Вычисление мощности - 5А*0,5В = 2,5 Вт. То есть мне подойдёт шунт 0,1Ом минимум на 2,5Вт.

Правильны ли мои расчёты?

[Baser]

На втором полупериоде сетевого напряжения на неинвертирующем входе ОУ будет отрицательное напряжение. Допускается ли такое? Если нет - можно ли как-то защитить схему? Например вот так:

После выхода ОУ стоит RC-цепочка (ФНЧ) и стабилитрон (на 5,1В) для защиты линия порта от перенапряжения.

Отрицательное напряжение (ниже нижнего напряжения питания) как правило НЕ допускается.
Входы нужно защищать до ОУ, а не после, потому что и ОУ и МК питается от одного напряжения.
Шунт диодом шунтировать не нужно. После шунта R=10k -> диоды шоттки на +5V и GND -> R=1k -> вход ОУ. После ОУ -> R=1k -> C=1nF -> вход АЦП.

Эта схема?:

Эсли да, тогда мне непонятно куда что подключается. Поясните, пожайлуста.
И намного ли лучше эта схема?

Дифференциальное включение нужно, когда шунт не имеет общей точки с землей АЦП. Это включение позволяет преобразовать разность двух напряжений в напряжение относительно земли.
Можно также сместить землю шунта на половину питания АЦП и измерять как положительную, так и отрицательную полуволны входного напряжения. Только нуль при этом будет в центре диапазона АЦП.

О шунте: насколько я понимаю, шунт - это резистор, позволяющий измерять ток в цепи. Выбириается он таким образом, чтобы потери на нём были ничтожны. Знаю, что есть специлизированные мощные низкоомные резисторы. Посоветуйте несколько.

Например, если я возьму шунт на 0,1Ом, а ток в цепи будет меняться от 0 до 5А, то напряжение на шунте будет меняться от 0 до 500мВ. При этом сопротивление нагрузки будет 220В/5А=44Ом, что в 440 раз больше, чем сопротивление шунта. То есть лишь незначительная часть сетевого напряжения упадёт на шунте, что допустимо.

Вычисление мощности - 5А*0,5В = 2,5 Вт. То есть мне подойдёт шунт 0,1Ом минимум на 2,5Вт.

Правильны ли мои расчёты?

Расчеты правильные, только мощность в 2.5 Вт на шунте великовата. То, что вы говорили раньше подходит лучше: 20 мОм, 100 мВ, 0.5 Вт. Можно еще меньше, только нужно тогда лучше фильтровать от помех, посколько цепи силовые. Коэф. усиления ОУ ~30