Усилитель токового шунта на MAX4372

Иногда в системе приходится замерять не только напряжение, но и ток. И если с напряжением все просто — подаем на АЦП, если необходимо, пропускаем через делитель, то с током ситуация куда более хитрая.

Прямого способа просто замерить ток нет, не пихать же стрелочный прибор (сила Ампера, отклоняющая стрелку имеет прямую зависимость от тока) в схему, но можно замерить падение напряжения на известном сопротивлении и по закону Ома (I = U/R) вычислить искомую величину. Такое сопротивление зовется шунтом.

Но и тут возникают вилы. Чтобы получить сколько нибудь заметное для АЦП микроконтроллера напряжение (в идеале в пике до Vref АЦП контроллера) надо иметь довольно большое сопротивление.
Скажем, для получения 5 вольтового падения на токе в 5А нам потребуется резистор в 1Ом. Что очень много, ведь в этом случае на нем высадится P = I2R тепловых потерь. Тебе нужна двадцатипятиваттная грелка в системе? Наверное нет. Можно, конечно, уменьшить сопротивление шунта в десять раз. Скажем до 0.1 Ом, тогда можно уложиться в такую вот бандуру:


Он пропустит через себя 7А, выдав падение в 0.7Вольта. Не шик, конечно, но уже ощутимо. А то и еще меньше, 0.01 Ома, тогда все будет совсем крошечным. Достаточно вместо шунта обычного кусочка проволочки или дорожки на плате. Но напряжение с него тогда будет еще меньше. 0.07 вольта. Что уже задолбаешься замерять и отделять от шумов АЦП.

Что делать? Однозначно усиливать. Можно собрать небольшую схемку на операционном усилителе (обычный ОУ с отрицательной обратной связью, включенный по схеме неинвертирующего усиления), но лучше взять специализированный девайс — усилитель токового шунта. Благо сейчас их делают все подряд. У меня вот в закромах нашелся какой-то MAX4372F. Его и применим.

Итак, это козявка в SOT-23-5, мелкая и никаких лишних выводов. В общем, то что доктор прописал.
Эта микруха бывает трех видов, отличается только коэффициентом усиления.

  • MAX4372T — 20V/V
  • MAX4372F — 50V/V
  • MAX4372H — 100V/V

Схема включения проще некуда. Никаких внешних элементов, ну разве что конденсаторчик на питание:

Собрал себе такой небольшой модульчик, чтобы при случае иметь усиленый шунт:

Подключил к своему блоку питания, способному выдать до трех ампер. Да к амперметру и вольтметру. Питание самого усилка взял пятивольтовое, с Pinboard. В качестве нагрузки взял батарею из трех 5 Ом резисторов, соединенных параллельно.

В качестве шунта взял ножку от светодиода, первое что под руку попалось. Сопротивление шунта нам не известно, знаем только то, что оно чертовски мало. А замерить его в домашних условиях без микроомметра нереально. Даже мой, весьма неплохой, мультиметр видит его на грани статистической погрешности. Но в нашем случае можно обойтись банальной калибровкой, загоняя в него известный ток и замеряя выходное значение. А там можно построить график, вычислить коэффициенты и по нему уже высчитывать любой ток.

При практически нулевом токе (50мА, меньше мой БП не дает) напряжение на выходе усилка 0.138 вольта. Примем его за ноль, чтобы не мозолило глаза. Начинаем повышать ток, попутно глядим на напряжение:

В общем, до десятка ампер вполне можно промерять на данном шунте, а если надо замерять большие токи, то можно взять либо шунт потолще, либо микросхемку с меньшим усилинием. Для меньших токов аналогично. Хорошая микросхемка, мне нравится :)
Ну и, конечно же, даташитик на эту чудную микрушку

З.Ы.
О хитростях прецезионного подключения разных токоизмерительных резисторов я уже выкладывал статью «Измерительные цепи».

115 thoughts on “Усилитель токового шунта на MAX4372”

  1. Для измерения тока можно ещё рассмотреть такой вариант, как LM3812. Внутри там тот же шунт и ОУ, я так думаю, но всё откалибровано уже, и в мелком 8-и ножечном SOIC.

      1. Автор скажите, какой датчик позволяет измерять несинусоидальный ток?
        Или каким образом тогда на МК вычислять среднеквадратическое значение тока нагрузки?
        Дело в том, что устройство потребляя переменный ток значением 12В, создает в нагрузке некие последовательные всплески, из-за особенностей работы схемы, а измерение тока такой нагрузки необходимо на постоянной основе (т.е. не единовременное измерение значения например прибором).
        Спасибо.

        1. НЕ знаю, не встречал. Наверняка есть усилители шунта с двуполярным питанием. Вот они должны. А для вычисления среднеквадратичной нагрузки вам либо спец ацп заюзать, либо программно значения с обычного АЦП сводить к среднему квадрату.

      1. В Электронщике и СибФакторе есть под заказ. 44 рубля стоит в последнем.

        Кстати, я сейчас как раз бьюсь на задачей, которую легко бы решила кучка таких усилков.

    1. А есть еще вот такая MAX471. Внутри шунт уже стоит на 0.035 ом. Питание от 3 до 36 вольт. Держит 3А. Для большего тока можно микрухи паралелить. Коэффициент усиления можно самому регулировать что очень удобно. Какой бы ни был ток в нагрузке можно до 5 вольт подогнать на выходе.

      Смотрите тута
      http://radiokot.ru/articles/08/

      и вот тута
      http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Maxim/amplifiers/max471-472.htm

      1. даты вижу, но есть вопрос — MAX471 снят с производства, на замену ему MAX4071 Проблемма в том, что он измеряет ток только в одну сторону, и нет встроенного резистра (а это сильно облегчает задачу) Посоветуйте микросхемы, производитель неважен.

  2. Во!!!. Как раз, что надо.

    Вопрос к DI (и не только).
    Делаю ШИМ регулятор для вентилятора охлаждения (автомобиля) хочу контролировать — работает «карлосон» или нет, думаю контроль вести датчиком тока, но при ШИМе от 10% до 100% напряжение будет разным соответственно и ток. Как лучше поступить??

        1. Можно на обычном ОУ сделать. Включив его неинвертирующим усилителем, а землю его взяв как можно ближе к земле шунта. Только лучше выбрать ОУ однополярного питания с характеристикой rail2rail на входе и выходе, т.к. напряжения замерять приходится малые, ну и выходной диапазон должен быть побольше.

            1. Ой блин, туплю. Ты же хочешь не наличие вентилятора, а его вращение определять. Ток тут плохой советчик. Т.к. индуктивность и там будет твориться черти что. Можно, но это будет изврат и в двух словах не описать. Поставь на крыльчатку блестяшку и оптопару приделай. =)

                1. Угу. Только мне кажется, что «блестяшка» в моторном отсеке моментально перестанет блестеть, а оптопара перестанет «оптопарить», т.к. всё покроется грязью. Поэтому я бы сделал что-нибудь на базе магнита и датчика Холла или геркона. С Холлом понадёжнее, думаю, будет. Для уменьшения дисбаланса крыльчатки, магнит надо поставить поближе к оси вала двигателя вентилятора. И лучше использовать ниодимовый шарик из детского магнитного конструктора или от «магического куба». Тогда при небольших габаритах (и соответственно массе) он будет достаточно сильно магнитить.

              1. Вот оптопара под капотом ну совсем не к месту :)

                Религиозно верно измерять напряжение ЭДС генерируемой мотором.
                В случае с двигателем постоянного тока-
                снимаем с него напругу, замеряем генерируемую ЭДС — подаем на него напругу. Все разумеется делается электронно и надежнее любых золлов и оптопар.

      1. вентилятор в моторке всегда крутится!!!! когда я еду на 8-ке 80 км/ч с этого мотора можно 10 вольт получать и током до 1-2 ампер :) ради прикола на него вешал пельтьешку — банка с колой инеем покрывалась НАШАРУ :)))

        потому и вращение вентилятора не показатель а именно ТОК!
        и его пульсацмм ибо моторчик в режиме генерации идеальный источник
        в общем
        на карлсона вешаеш кондюк 100 мкф 20 вольт
        + карлсона на + 12 вольт релюхи зажигания
        — через дроссель на транзистор и диод — делаеш топологию степдаун
        Шамя транзюком задаёш мощность вентилятора…
        меряеш ток какой по земле потребляет твой степдаун(впрочем можеш сделать инвертирующий бустер….тогда будет круче…
        а микроконтроллером стабилизируеш ток по таблицам температур…
        как-то так
        иначе — никак…
        когда машина едет карлсончик пропеллером рабоатет как генератор….эт было первое западло когда я к релюшке лампочку прицепил чтоб горела когда разомкнуто….угу…разогнался и лампа погасла…плааавно….

          1. если нужно контролировать ток исмотреть крутится ли вентилятор то на самом вентиляторе надо кондер ну а дальше — нужен понижающий конвертер и без дросселя никак
            или…
            просто
            + вентилятора на 12 вольт
            — через транзюк и защитный диод на массу
            тогда
            1) в радио будет слышно % заполнения ШИМа
            2) если это не москвич а чтото с электронной системой зажигания пойдут перебои
            3) если советскоинжекторное — будет скакать холостой ход
            4) сам вентилятор будет распевать покруче любой сигнализации
            5) …

            пройденный этап…мотор столь мощный надо питать чем-то чистым …. потому или инвертирующий буст или просто степдаун простейший на одном транзюке одном дросселе одном диоде и на моторе конечно же кандер…и всё…все свисты и шумы уйдут и мощностью можно будет легко управлять и диод не будет сильно греться ну…одни плюсы…

          2. Вообще, для управления двигателями часто используют шим без всякого дросселя. Обмотки же — индуктивная нагрузка, они и играют роль дросселя. Хотя 100% утверждать не возьмусь. Если хочешь полноценный ШИМ с дросселем попробуй лучше синхронную схему. По такой схеме работают, например, стабилизаторы питания процессора на материнках. частоты бешеные, дроссели маленькие, транзисторы не греются, токи огромные — прелесть. можешь со сгоревшей материнки и взять — транзисторы, драйвер и дроссель. Правда, у драйверов максимальное напряжение близко к 12в(в остальном — чудесные штучки, контроль перегрузки без шунта — на открытом mosfete, возможность отключения выходов, отключение выходов при отстутствии шим). Не найдешь драйвер возьми что-нибудь наподобие IR2113(правда, конкретно у этой походу придется инвертировать один вход).

          1. [URL=http://radikal.ru/F/s52.radikal.ru/i136/1108/ab/aa2081b6c633.jpg.html][IMG]http://s52.radikal.ru/i136/1108/ab/aa2081b6c633t.jpg[/IMG][/URL]

            чота тип такого…
            транзюком можно управлять драйвером верхнего ключа или например взять P канальный….тут была статья

                1. ну я так и говорил когда писал о поющем моторе и помехах…а ещё тот диод….кхм…его даже ультрафаста на 0.3 вольта падения не удержать пальцем на 4 килогерцах и 2 амперах….а если там 14 ампер? мммм….сколько энерджи в воздух

                    1. а и я не по этому делу спец…просто делал машинку на радиоуправлении…

                      резюк это тот самый шунт…на нем меряют ток мотора
                      да и какой расчет? берете побольше индуктивности и помощнее да побыстрее транзюк и диод… и всё…будет греться индуктивность — значить надо ещё больше колечко или уменьшить кол-во витков….если греется транзюк и дорожки — значит индуктивности мало — надо или больше колечно или больше витков…и вот так и находится компромисс :%)

                    2. Огромный РЕСПЕКТ и УВАЖУХА!
                      А то-бы долго сидел около «разбитого корыта» :)

                2. Если тразистор управляется с контроллера — можно сжечь выход контроллера — затвор полевого транзистора ёмкостная нагрука — пиковые токи могут достигать ампер. обязательно нужен драйвер. Кроме того, если выход и не сгорит, то транзистор будет открываться и закрываться так медленно, что никакого шима там не будет. будут треугольники, а транзистор будет сильно греться.
                  О, Кстати, а нафига тебе шим — раз температура контролируется, проще работать так: большая температура — включил, охладил. Снизилась — выключил. И вентилятор сбережешь, и энергию. И схема твоя подойдет, какая есть, только увеличь сопротивление в затворе. Зачем лишний геморрой?

                    1. А еще удобней мерять ток, снимая напряжение со стока открытого транзистора (открытый канал и будет играть роль шунта). раз напряжение меряется от земли можно использовать непосредственно ацп контроллера, если ток маленький — напряжение усилить с помощью ОУ попроще типа lm358.
                      Ну, кажется всё выдал.

                    2. Ток в диаппазоне 14-15А при 12В.
                      При сопр. С-И 3,7мОм получим подение напр. в 0,0555В ~56мВ

                    3. Хороший у тебя транзистор. Ну тогда +lm358, либо можно попробовать усилитель АЦП (усиление 20, 200), встроенный в некоторые МК, например Mega16

                    4. На схеме он обозначен — IRF1404Z (выбирал с запасом :))
                      Делаю на mega8535, при внутреннем Vref=2,56В, в принципе, будет мерить и без доп. LM-ки, и без «усилка».
                      По формуле из ДШ получаем:
                      ADC=Vin*1024/Vref=0.056*1024/2.56=22.4=22
                      это в нормально-работающем вентиляторе, а если «коротнет» то ADC повысится — отрубать «карлосона» и орать писчалкой :)

                    1. Просадка напряжения — из-за резкого включения. Открывай транзистор помедленней (RC — цепь на затвор). Ну чуть подогреется транзистор при ключении. Через несколько секунд — остынет.

                  1. >> ……… только увеличь сопротивление в затворе.

                    Сопротивление выбиралось исходя из рекомендаций, какой не помню, фирмы (NXP кажется), 5 Ом, в реале у меня стоит 5,6 Ом

                  2. >> Если тразистор управляется с контроллера — можно сжечь выход контроллера — затвор полевого транзистора ёмкостная нагрука — пиковые токи могут достигать ампер.
                    —————————————————

                    А есть чё почитать? расчет? формулы?

                    1. Посмотри, например:
                      Разработка и применение высокоскоростных схем управления силовыми
                      полевыми транзисторами:
                      http://valvolodin.narod.ru/articles/fetdrvr.pdf
                      Правда, там малость заумно. Вкратце дело в следующем.

                      Затвор полевого транзистора (особенно мощного) обладает изрядной ёмкостью (у твоего аж 4340 pF — это очень много), это вызывает следующие проблемы:
                      1. в момент подачи импульса разряженная ёмкость представляет собой КЗ для управляющего сигнала, поэтому при управление с МК нужно обязательно ограничивать ток последовательным резистором (для меги 20-40 mA: 5в/40мА=125 Ом.
                      2. Увы, при уменьшении тока до безопасного увеличится время открывания и закрывания транзистора — затворной (да и выходной тоже) ёмкости-то надо зарядиться и чем больше сопротивление, тем больше постоянная времени=RC тем больше время зарядки ёмкости до нужного напряжения. Т.е. при подаче чётких прямоугольных импульсов на затвор транзистор будет открываться и закрываться плавно, что приведет к его сильному нагреву.
                      Отсюда, как говорила Алиса, мораль — надо применять усилитель — драйвер. драйвер нужен для усиления тока, а в твоем случае еще и для усиления напряжения, поскольку характеристики выбранного тобой транзистора (например,Ron=3.7Ом) гарантируются только при напряжении затвора равном 10в (мега выдает только 5), в противном случае транзистор недооткроется и опять начнет греться. (обрати внимание на рис 20 статьи, что я тебе привёл — но надо учесть, что сигнал драйвера — инверсный, Шим придется инвертировать.

                      Что касаемо формул — они известны из уроков физики:
                      q=CU=It, q здесь- Qg =100 (Total gate charge) из даташита на транзистор. Например, хотим открыть транзистор за 0.1мкС:
                      I=q/t=100e-9/01e-6=1A — нехило, учитывая что в статическом (после зарядки) режиме затвор практически не потребляет тока.

                      Если же шим не нужен (всё-таки советую обойтись без него) лучше поступить так:
                      Взять транзистор достаточно мощный, но способный открываться на полную при низких напряжениях затвора (типа irl-logic level), чтобы не пришлось увеличивать напряжение, хотя это и не так сложно (типа тр-р Qinv на рис 20 — и не забывать про инверсию!).
                      между затвором и землей повесить конденсатор (C).
                      Время открытия сильно примерно (а точно тут и не надо) T=RC. R — сопротивление между выводом МК и затвором (но не меньше того, что я указал выше! — лучше ёмкость поменьше, сопротивление возьми килоом на 50).
                      Вроде так.

                    2. Вот спасибо! Буду учить матчасть :)

                      Пока не припрет и не узнаешь :)

      1. Тык она и контролируется.
        От показаний температуры и осуществляется регулировка оборотов вентилятора.
        А контроль работоспособности вентилятора — дополнительная защита движка от перегрева, чтобы вовремя его заменить (если имеется :)).
        Да и для водилы не лишняя будет информация, что «карлосон» сдох :)

        1. Если суть системы — защита от перегрева, то мне кажется, достаточно контролировать только температуру. Какая разница, работает вентилятор или нет если объект перегревается? Как раз по перегреву и можно сделать вывод, что вентилятор не работает. Метод, конечно, косвенный, но более продуктивный, чем попытка запихать прецизионный ОУ туда, где помехи кишмя кишат. Но если всё-таки очень хочется, может, какой-нибудь датчик давления использовать? Крутиться вентилятор, создает напор воздуха, давит на какую-нить мембрану? Может даже маленький динамик прикрутить (тока надо думать как шумы отсеивать)?

  3. Токовый шунт — хорошая штука для измерения больших токов. А вот чтобы измерять токи сугубо малые (микро- нано- а иногда даже и пикоамперы) надо юзать весьма полезную схему на операционнике, которая называется преобразователь ток-напряжение. Схема его проста: по сути это обычный инвертирующий усилитель, но сопротивление на входе надо убрать. В итоге имеем, что источник тока подключается к виртуальной земле. Входное сопротивление такой схемы очень мало и зависит от требуемого усиления. И тут только вопрос в сопротивлении обратной связи. Ибо чтобы мерить пикоамперные токи резистор надо ставить на гигаомы. К примеру в датчиках концентрации легких ионов (а они измеряют ионный ток порядка 10-100 фемтоампер) стоит в обратной связи могучий резюк на 470 ГОм.

    DI HALT, эту тему тоже надо бы осветить как нибудь.

    1. Прикольный метод, ага. Вот только замер идет от земли, что не очень удобно. Мне микротоки мерять в первую очередь интересно на входе МК. Но можно попробовать прикорячить на выходе.

      1. Замер идет относительно виртуальной земли. А потому, если гальванически развязать по питанию и земле измеритель от девайса, можно померить ток где угодно, воткнув измеритель как простой амперметр в разрыв провода. Один щуп — это инверсный вход операционника, второй щуп — земля измерителя.

    2. ???! Такие схемы ставят только на преобразование сигналов датчиков с токовым выходом. Ток должен протекать по резистору обратной связи. На выходе ОУ — U=-Rос*I. Каким образом вы собираетесь передать ток дальше в нагрузку? Обращаю внимание, что и напряжение отрицательное — придется мутить с измерением. Данная тема совершенно из другой оперы.

      1. Не-не-не. Ток течет не только по резистору обратной связи. Входное сопротивление такого усилителя определяется отношением коэффициента усиления ОУ к сопротивлению обратной связи. В итоге имеем, что если у нас ОУ дает усиление в 10 тыщ раз, то при сопротивлении обратной связи в 10кОм мы будем иметь 1Ом входного сопротивления. Я конечно не шибко профессионал, но так написано в справочниках по типовым схемам включения операционников. Да и опыт показывает что так оно и есть.
        А мутить с измерением — тут чего сложного? Цель оправдывает средства: если уж надо померить пикоамперы, то и на лишнюю микросхему скупиться не стоит. Кстати очень хороший операционник для измерения сверхмалых токов — OPA128, у нее входной ток 75 фемтоампер… тока дорогая зараза… три тыщи рублеф стоит…

        1. …Ток течет не только по резистору обратной связи.

          Как раз только по резистору обратной связи, где ж ему еще-то течь?. И снимать выходной сигнал можно только с выхода ОУ. Суть подобных преобразователей прекрасно расписана и понятна:
          1. Ток на инвертирующем входе пытается поднять потенциал входа выше нуля.
          2. ОУ пытается уравнять потенциалы входов, а поскольку потенциал неинвертирующего входа — ноль, то ОУ понижает потенциал выхода так, чтобы через Rос притянуть неинвертирующий вход к нулю. Поскольку собственный входной ток ОУ очень мал, то считаем Iвх=Iос. Соответственно, Uout=-I*Rос.

          …Входное сопротивление такого усилителя определяется отношением коэффициента усиления ОУ к сопротивлению обратной связи.

          Нет. Входное сопротивление=Roc

          Что не видел я таких справочников по типовым схемам включения, хотя очень много посвятил изучению ОУ и принципам их работы. Можешь ссылку дать — очень хотелось бы взглянуть?

          Вообще не поленись — набери в поиске «преобразование тока в напряжение ОУ».
          Еще очень «Советую книжку Искусство схемотехники (П.Хоровиц, У.Хилл)». Там всё прекрасно и доступно расписано.

          1. Входное сопротивление=Roc — тут я, пардон, лоханулся. Поскольку, потенциал входа равен нулю, то сопротивление инвертирующего усилителя равно сопротивлению на инвертирующем входе, а раз оно равно 0, то и входное сопротивление преобразователя стремиться к нулю.

            1. Вот несколько источников:
              Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах, 2-е изд, 1988
              Лихачев В.Д. Практические схемы на операционных усилителях, ДОСААФ, 1981
              Те же всеми любимые Хоровиц и Хилл.

              А еще кратко, но весьма информативно материал про операционники изложен тут: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B9

              1. Очень хорошо, что привел ссылку на wikipedia, она как раз полностью доказывает, то, что я пытаюсь тебе объяснить.
                обрати внимание на пункт «Инвертирующий усилитель». То, что ты предлагаешь, как раз оно и есть при Rin=0.
                «Если Rin = 0, то схема реализует собой линейный преобразователь ток-напряжение»
                Есть интересное тут противоречие — сначала пишут: Zin=Rin, При Rin=0 должно вроде быть Zin=0, ниже вдруг: Zin=Rf/(1+Ka)? — странно, однако

                Но самое главное — видишь, где вход и где выход? Видишь, где протекает ток, и какое напряжение на выходе? Каким образом, ты сможешь включить это в измеряемую цепь?

  4. Так получилось, что у меня есть парочка сенсоров max4072. В них нет встроенного шунта. По даташиту на мой ток нужен шунт 5-10мОм… Вот я где ни спрошу — все руками разводят. В магазинах есть, например, двадцатимиллиомники, но коробками по 100 штук и ценой в 5-10 рублей штука. Вот как быть в такой ситуации?

    1. Поставь кусок провода. Можешь даже через материал, сечение и длинну вычислить сопротивление. Ну будет он врать, главное чтобы не плавало. А там откалибруешь и ок.

    2. http://smd.ru/katalog/nizkoomnye1/index.khtml — миллиомники в розницу, ~26 рублей штука, заказ от одной штуки до катушки, могут выслать посылкой по России.

      Правда, совсем красивым выглядит применение чего-то типа Vishay WSK2512 (четырёхвыводной SMD-шунт), но а) в России я их не видел, только через Farnell и б) под обычный резюк 2512 тоже можно место с четырьмя площадками нарисовать :)

      P.S. Помимо куска провода, можно ещё на плате дорожку нужной ширины делать.

    3. В некоторых случаях можно попробовать вместо шунта открытый канал полевого транзистора. Считается, что сопротивление канала при малых напряжениях сток-исток ведет себя достаточно линейно, т.е. подобно обычному сопротивлению. Кроме того, если просто стоит проблема снизить чувствительность, можно подключить последовательно со входами дополнительные резисторы, причем подборка равных номиналов не обязательна (хотя и желательна из-за влияния входных токов ОУ). Расчет можно найти в интернете — он очень несложен -одна формула, а можно просто подобрать.

    4. Я за манганин :-) Стащил в свое время со склада катушку, и теперь радуюсь. Шунты делать одно удовольствие, да и точные резюки мотать тоже прикольно… правда проволока толстая (0.8 мм) и большой резюк не намотать… индуктивность и емкость сильно возрастают.

    1. трансформатор тока рабоатет на переменке имеен очень паскудные частотные характеристики и всёравно он нуждается в ИЗМЕРИТЕЛЕ тока…он всего лишь преобразует гигаамперы в миллиамперы чтоб этот шунт не был силовым ну и гальванразвязка…это дело имеет место в промышленности и сетях переменного тока….попробуйте клещами токовыми померять несинусоидальный сигнал…например любой компрессор или электродвигатель вентилятора с двумя одмотками одна из которых через кондер включена….очень сильно удивитесь если померяете того же потребителя шунтом и умножением мгновенных напряжений и токов…я мерял — разница в два раза при том что клеши сертифицированные и поверенные…

        1. епестесьтенна….это я с сотрудниками РЭСа прикалывался….взял платку от управляемого крутого счетчика на msp430ez427 помоему….спецальный серия для счетчиков — три диференциальных 16-тибитных ацп и т.д.
          на 100 ампер….только купленный и поверенный…ну и плюс мой ваттметр….они на компрессор моего кондиционера показывали 1200 ватт…стабильно…
          а вот по старому счетчику в щитовой получалось что компрессор 2000 ватт жрет!
          потому я попросил поменять….счетчик…а они сначала пришли с простыми клещами … на что я вытащил такие же свои и разница в показаниях была 10% … а это разница в деньгах! потому я позвонил куда следует и их начальник прислал ТРУ РЭСовца с ТРУ клещами и «типа про запас» новым счетчиком… и достал он свои клещщищи крутые…блаблабла…тру РМС…всякие наклеечки печатки пломбы…подкидывает…а там то 4 ампера то 8 и причем плавает раз в 2-3 секунды…ну…тут пришлось показать мои измерители и они таки поставили новый счетчик…
          а старый мне оставили…вот… разобрал я его….а…у него измерение токовым трансом было…и только…а в новых счетчиках — токовый транс только по нулю стоит для детекта перекоса нуля а на фазе как положено шунт…вот..

      1. …всёравно он нуждается в ИЗМЕРИТЕЛЕ тока…он всего лишь преобразует гигаамперы в миллиамперы . Откуда такая информация?
        Трансформаторы тока легко преобразуют ток в напряжение — для этого его вторичную обмотку просто нагружают на резистор (закон Ома ведь никто не отменял). Прекрасно работают, например, в импульсных блоках питания AT/ATX для контроля перегрузки и в куче других схем, где нужна гальваноразвязка и нежелательно использовать шунт, поскольку на нём рассеивается бесполезная мощность.

        1. почитайте педивикию и….скажите мне …а разве для токового трансформатора можно поставить резюк в килоом на нагрузку? ой НЕТ…низззя….надо тоже 1 омм…5 омм…весь толк от токового транса в понижении тока на коэффициент трансформации….он потому и называется ТОКОВЫМ что вторичка получается источником ТОКА пропорционалоьному току в первичке(просто жила пропущенная через сердечник)
          конечно шунт в 0.01 омм или шунт в 1 омм — разница есть….но….это не отменяет наличие шунта и наличие измерения нарпяжения, которое упадёт на шунте..и в конечном итоге именно стабильность параметров шунка при разной влажности давлении и температуре будет сильно влиять на показания а не токовый трансформатор…у него всего два состояния — пробит или не пробит…просто вместо гигаампер можно мерять миллиамперы…только и всего…

          шунт то всёравно надо….и операционник к нему тоже … просто навряд найдётся операционник с допустимым смещением 380 вольт….или 1000 вольт…вот тут то наш токовый транс и даст то что нам так надо — гальван развязку…и плюс бонусом — понизит токи до более гуманных + выровняет синусоиду + сожрет все смещения + сожрет все ВЧ помехи и кагбэ ограничит пиковый макс ток….ибо когда втыкаеш кандерную нагрузку в 220 через шунт то очень кратковременно там килоамперы получаются и на входы операционника аналогично киловольты….ооочень кратковременно но порой этого достаточно…аналогично и когда варят через шунтовый измеритель….
          а вот если варить сваркой(2-4 киловатта номинал 20 киловат кз) — то шунтовый измеритель будет показывать оочень точно но изза сложности входной схемы ограничителей и т.д. есть шанс это преимущество уничтожить…токовый же транс поможет сильно упростить вход но….его показания будут занижены для импульсников и сварки в номинальном режиме…и завышены для сварки с прилипшим электродом….проверялось это всё дело на шунтах 1 миллиомм заводских поверенных в связке с АДЕ7751 — пром микруха для счетчиков электроэнергии…токовый транс очень сильно меняет поведение счетчика…на некоторых нагрузках врет в +10 процентов в других случаях недобирает 10 процентов…
          эти все исследования я делал совместно с РЭСовскими ребятами по поверке счетчиков…они мне тож не поверили сначала….а когда я на ноль поставил шунт а на фазу токовый транс и 2 абсолютно одинаковых счетчика к ним на аде7751 — вот тогда глаза и полезди на лоб — на лампочках и тэнах они показывают одинаково за день рассогласование вышло 0.1 киловатт на нагрузке 10 киловатт
          а как начали грузить моторами с конденсаторной обмоткой на 2-3 киловатта…а когда сварочку через них включили …. а когда хитрый инвертор для муфельной печи на это дело нацепили…ууууххх….невооруженным глазом было видно что на одном счетчике лампочка быстрее моргала чем на другом…

          1. кстати для примера 16-тибитные АЦП в аде7751 имеют дифференциальный вход +-0,456 вольта при этом не трудно посчитать сколько получается макс тока для 1 миллиоммного шунта — пол килоампера!!! а вообще-то входы выдерживают прямую подачу 6-ти вольт без всякого риска повредить микруху и 12 вольт с риском поднять питание паразитной ёмкостью….тоесть по факту 12 килоампер у неё запас по прочности….и всёравно…без снабберов и маханьких катушечек и целой системы кондеров с резисторами ….эти микрухи выстреливают тока так…а на токовом трансе такого небывает…ибо железо просто войдёт в насыщение и всё…
            кстати на радиокоте человек делал прибор замера косинуса Фи и тож писал что просто задолбался микроконтроллеры менять — вечно при включении даже простой лампочки на шунт 0.05 омма — вылетали каналы АЦП в микроконтроллере

            1. Смешно просто — посмотри хотя бы схемы компьютерных блоков питания. Спокойненько себе стоят трансформаторы тока. Напряжение со вторичной обмотки выпрямляется и замеряется ОУ TL494. И ничего никуда не вылетает.
              А если есть вероятность чрезмерного повышения напряжения на входах — надо ставить ограничители на входы — можно тупо последовательное сопротивление и диоды с привязкой к земле и питанию. Тупо подключать входы в розетку не надо — могут быть проблемы.
              Что же касается того, что трансформаторы врут — а кто сейчас не врет. Ничего нет идеального, любой метод дает погрешность.
              К тому же тут вроде обсуждаются не промышленные проблемы, а радиолюбительские поделки с небольшими токами и напряжениями — тема-то «MAX4372».

              1. z вообще то не только смотрю на схемы атх блоков а ещё и ремонтирую их в огромном количестве и … токовая защита там организована вовсе не так….и…ни в одном атх блоке питания именно токовых трансформаторов я не видел..вы вероятно путаете понятие…уравнивающий дроссель там есть, фильтрующие дросселя тож есть, флайбек преобразователь есть, транс согласования для управления затворами силовых транзюков есть…а вот токовых трансформаторов ещё не встречал…там им вообще-то и делать-то нечего…защита от КЗ организуется от силовых ключей

                http://ru.wikipedia.org/wiki/Трансформатор_тока

                Измерительный трансформа́тор то́ка — трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения

                ну и… эмм…покажите мне например на этой схеме типовой собственно токовый трансформатор который измеряет ток и вырубит блок если будет например КЗ
                http://www.easycom.com.ua/data/power/0907282251/img/04.gif

                1. Вообще-то, я тоже их ремонтирую (правда, видимо, не в таком огромном количестве) и встречал, жаль, если вы их не заметили — почитайте хотя-бы книгу «Источники питания ПК и периферии. 2 изд. Кучеров Д.П. 2002» стр.42. А ещё почитайте книги по силовой электронике, названий правда не приведу — не помню.

                  …защита от КЗ организуется от силовых ключей -это где это такая защита, как устроена, очень хотелось бы взглянуть?

                2. Вам не кажется, что приводить «типовую» весьма китайскую схему не совсем корректно? Если на этой схеме из-за экономии наших восточных друзей чего сэкономлено в ущерб качеству и надёжности, это ведь не означает что их трансформаторы тока — выдумки империалистов и не существуют в природе? Если слоны у нас не водятся — это ведь не означает, что их нет, правда?
                  Не хотите читать — попробую объяснить на пальцах:
                  первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора. Напряжение со вторичной выпрямляется, фильтруется и подается на вывод 4 (D.Time) либо на вход одного из свободных ОУ TL494 (один занят на регулировке напряжения). Превышение тока вызовет повышение напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока, и, соответственно входах ШИМ контроллера, что приведет к уменьшению ширины открывающих импульсов, вызывая уменьшение тока в нагрузке . Если превысить порог выше 3в на D.T. то контроллер просто вообще перестанет генерировать импульсы закрывая силовые ключи (смотрите даташит на микросхему).

                  …флайбек преобразователь есть.
                  Вообще-то, приведеннная вами схема является прямоходовой, а не «флейбек» — раз уж вы такой специалист, надо бы это знать (флайбэк для основного питания в компьютерах используется гораздо реже — и он ВСЕГДА однотактный (пример — дежурка)).

                  1. ну не от силовых ключей а от средней точки транса управления..какая разница-то?
                    токовый транс это такой транс у которого вторичная обмотка выступает источником ТОКА! и ему всёравно нужен ШУНТ! просто не микрооммный а гораздо более высокоомный…1 омм…10 омм..для промышленных обычно 0.1 омм…

                    кстати возможно что тот же шунт в управляющей микрухе внутри … ибо без шунта любой токовый транс выдаёт киловольты…ну…должен…если сильно болььшой коэффициент трансформации…

                    низнаю на чём сэкономили китайцы но от КЗ они вырубаются а не выгорают…обычно…

                    а вот флайбек я и имел ввиду дежурку..а эта схема…просто первое попавшееся под руку…там наглядно видно как организована защита по перетоку и КЗ…
                    кстати…а вы пробывали смотреть ток первички силового транса? под нагрузкой и без нагрузки….надо сказать что ток там не сльно отличается….а вот длительность…оно ж импульсное…

                    и ещё раз процитирую педивикию
                    Измерительный трансформа́тор то́ка — трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

                    во вторичке не напряжение пропорциональное току первички а ТОК….а вот потом надо ставить шунт и тогда уже там напряжение!!!
                    о чём спор?
                    я не спорю что в некооторых крутых БП поставят и токовый транс и термодатчики…у меня вот в компе стоит БП на микроконтроллере …какой-то митсубиши…ну и что? суть токового трансформатора это не меняет

                    1. ..ну не от силовых ключей а от средней точки транса управления..какая разница. Забавно… — да,вобще-то, принципаальная разница.

                      .. токовый транс это такой транс у которого вторичная обмотка выступает источником ТОКА! и ему всёравно нужен ШУНТ! просто не микрооммный а гораздо более высокоомный…1 омм…10 омм..для промышленных обычно 0.1 омм…
                      — господи, да кто ж спорит-то, что шунт нужен? Я хоть раз обмолвился, что шунт не нужен? Я сказал, что может быть нежелателен в первичной цепи. Более того, вот моя цитата :
                      «Трансформаторы тока легко преобразуют ток в напряжение — для этого его вторичную обмотку просто нагружают на резистор (закон Ома ведь никто не отменял)»
                      Вопрос — не в шунте, а в том, как преобразовать ток в напряжение. при использовании транса не нужна специальная микросхема — вот и всё. Кстати, никаких шунтов Tl494 нет.

                      …кстати…а вы пробывали смотреть ток первички силового транса? под нагрузкой и без нагрузки….надо сказать что ток там не сльно отличается….а вот длительность…оно ж импульсное…
                      — Здрасьте, как это не отличается? Суть ШИМ регулирования заключается как раз в том, что максимальная амплитуда тока в первичке (и, соответственно, количество преданной в нагрузку энергии) пропорциональна ширине импульса. Импульс напряжения хоть и прямоугольный, но ток- то возрастает в обмотке линейно (индуктивность же, ё-моё). Так и регулируют напряжение — меньше ширина имульса — меньше амплитуда тока, меньше напряжение на вторичке и наоборот.

                      …я не спорю что в некооторых крутых БП поставят и токовый транс и термодатчики
                      Ага. ну наконец-то, признался. Наверно, крутые БП делают не дураки. Просто задело то, что человек утвеждает, что применять ТТ чуть ли не преступление. Отсюда и спор. Зато весело, и надеюсь, с пользой, провели время.

  5. Всё-таки MAX4372 и подобные используют не просто так вместо ОУ, а потому что у них common-mode voltage до 27 В при любом питании. Т.е. я могу спокойно и без какой-либо обвязки воткнуть шунт, например, в +15 В, и мерять напряжение на нём, питая ОУ, АЦП и микроконтроллер (или что у меня там стоит), например, от +5 В. Да или даже проще — мерять ток в шине питания самого устройства, т.е. когда входное напряжение ОУ будет равно напряжению его питания.

    С обычным ОУ такая штука не проходит в принципе — либо ставить с шунта резисторный делитель, который сильно влияет на точность измерений (или требует использования очень прецизионных резисторов, которую обойдутся дороже, чем 4372), либо мерять ток в земляном проводе (что не всегда возможно).

    1. Вот еще прикольная, а главное — существенно дешевле (от 13р):

      HV7800 — High Side Current Monitor
      Supply voltage 8.0 to 450V !
      Voltage output device
      Typical gain 1±1%
      Max VSENSE 500mV
      Fast rise and fall times, 700ns to 2.0μs
      Maximum quiescent current 50μA
      5-Lead SOT-23 Package

        1. Если применять для оцифровки тока посредством АЦП микроконтроллера — можно использовать встроенный усилитель сигнала АЦП некоторых МК (есть, например в Mega16) — правда разрешение АЦП при усилении падает- тогда можно сэкономить и на ОУ.

  6. есть чего либо подобное для усиления, расширения диапазона токовой петли 4..20ma
    пример, датчик на 100 mBar, но давление лежит в пределах 4-8 mBar.
    вот диапазон примерно 2-10 mBar переложиь на 4..20.
    иначе pid у, например, неудается распознать разницу.
    с тем, что шумы заодно усиляться, я в курсе.

    1. Операционным усилителем обычным разогнать выходную напругу до нужных и все дела. В комментах там товарищ Vivalzard предложил годное решение преобразователя ТОК-НАПРЯЖЕНИЕ вот с ним можно будет словить любое значение тока с датчика. Правда я думаю что там все же будет мусор. Т.к. разница между 100 и 10мбар сущесвтенная и тут сам датчик может не дать такой точности.

        1. Для дома скорей даже избыточный. Весь его фарш редко применяется. Погляди лучше на MS8228 (скоро будет обзор) очень интересный девайс. Стоит дешевле, а есть прикольные фичи вроде дистанционного термометра.

  7. Ток также удобно измерять интегральным датчиком на эффекте Холла — ACS712. Гальванческая развязка. Нет нагрева (1.2 мОма сопротивление). До 80 кГц. От 66 до 185 мВ/А. Диапазон измерения до 30 А. Пропускаемый ток до 100А.
    У нас (в Киеве) продается по 30 грн (3.75 USD) за штуку. Есть модель в протеусе. При чем датчик сам меряет в обе стороны, как в + так и в — (за ноль принят выходной сигнал 2.5 В).

    Корпус SOIC-8, обвязка не нужна, высокая линейность, очень низкая зависимость от температуры (менее 1% во всем промышленном диапазоне).

    В даташите, правда, не описано какой выходной сигнал при превышении диапазона измерения, но думаю, там просто перенасыщение.

    Сам хотел использовать шунтовую схему, но для токов около 20А, получится слишком «жарко», да и точный шунт найти сложно.

      1. Хозяин — барин, как говорится. Только получается, что «Shunt Low» посажен на землю. Работать будет, конечно, если нагрузку включить между плюсом питания и «Shunt Hi», но замер будет идти от земли, что противоречит дальнейшему описанию и фоткам модуля.

  8. Здравствуйте,обьясните пожалуста,как мне приспособить за место микросхемы MAX4372,LM358 для измерение тока,нашел на просторах нета схемку ну вот бида не знаю подойдет ли она мне для измерение тока от 0 до 3 ампер,вот сылка — http://nauchebe.net/2011/04/datchiki-toka%C2%A0-rezistornye-datchiki-toka-v-sxemax-na-mk/#comments ,ресунок 3.71(а),спасибо за ответ.

  9. А какое решение применить если нужно измерять ток скажем в 40-70 ампер ? (напряжение от 10 до 20 вольт)

    вернее — есть ли какие нить шунты для этого?
    кто то может дать ссылку?

  10. Добрый день!
    А можно в Вашем магазине приобрести этот девайс.
    у меня есть шунт на 2000А 75 мВ (к нему подсоединена цифровая индикационная головка), но хочется данные с шунта заводить в компьютер. Приобрел цифровой осциллограф, но его точности не хватает.

      1. спасибо за ответ. у меня ШУНТ 2000А 75mv (АНАЛОГ-ШСМ)
        т.е. стандартный шунт стоит на вторичной обмотке понижающего трансформатора. токи от 100 до 2000А. какой ток в контуре, где подключается индикаторная головка я честно не знаю.
        а из того набора, что продается у Вас в магазине можно извлечь требуемую мне функциональность. т.е. усилитель напряжения с 75мВ до 7,5В и с возможностью подключения к компьютеру. Т.к. мне нужно после обработки анализировать характер изменения тока.

          1. потому что у меня BM8020, Осциллограф USB (модуль) и у него два диапазона до 5 В и до 20 В. я на него термопару пытался вывести, которая до 50 мВ, но не получилось. грубый диапазон. поэтому мне для него и нужен усилитель

  11. Необходимо измерять токи порядка 0.1 мкА — 50 мА (более низкие токи думаю не справлюсь с требованиями), с достаточно высокой точностью. MAX4372 тут не подойдет как я понимаю. А значения потери мощности цепи измерения, должны быть минимальны. Посоветуйте схемное решение. Заранее спасибо.

Добавить комментарий