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高精度电流量采集

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tree2000zz|  楼主 | 2008-4-22 19:29 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
如图所示,现在要用数字万用表卡采集电流量0~3A,最小电流几十uA。中间一个环节中的设备最大电流负载为0.5A。因此,我想多最大电流的情况进行1/6分流处理。图中电阻均采用大功率电阻。目前问题有二:1,小电流时不需要分流,在第三通路上(即开关所在回路)我想用一个类似开关的元器件控制该路通断。如果是小电流,通过控制器控制开关元件导通,要求导通状态的阻抗很小(起码相对分流电阻要很小,涉及到采集精度,1%示值精度,即测得的示值波动在1%之内),这样电流就直接通过万用表卡测得。如果是大电流,则控制开关元件断开,则通过R1进行1/6分流后测其电流。不知道有没有这样的开关元件?我曾想过电子开关(导通电流最大25mA),功率控制管(貌似可以用,但不明确,好像是通过电压控制电流的元件),电子开关肯定是不行了。请教高手!!!2,对于1%的采集精度,是否存在风险?大家都知道电阻存在温漂,分得大电流的电阻(阻值可以调整)发热肯定厉害,会不会两个电阻的变化趋势不同而导致分流程度动态变化?起初想通过实测标定分流电路的。考虑到温漂,心虚啊  大家指点一二吧

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沙发
maychang| | 2008-4-22 20:03 | 只看该作者

电流不是这样测的

开关不应该放到这里。
对2.5A电流,1欧电阻未免太大,没有必要取2.5V电压。标准是75mV。
电子开关可以用。大功率MOSFET导通电阻可以小到0.1欧以下,对你的应用而言够小了。
等一下我贴图出来。

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板凳
mohanwei| | 2008-4-22 20:10 | 只看该作者

搞笑啊,就算最小30

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地板
mohanwei| | 2008-4-22 20:15 | 只看该作者

搞笑啊,就算最小30uA,3A/30uA=100000

动态范围是100dB!

远远超过了1%的要求了……

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5
maychang| | 2008-4-22 20:18 | 只看该作者

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6
tree2000zz|  楼主 | 2008-4-22 20:40 | 只看该作者

请教大功率MOSFET用法

我想用大功率MOSFET的,但是不知道该怎么用,和三极管的用法类似吗?

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7
tree2000zz|  楼主 | 2008-4-22 20:46 | 只看该作者

回复4楼

动态范围是比较宽,但我只要求我测得稳,测得准。示值误差1%,我最小要测30uA的话,那测得的示值要求在29.7~30.3uA之间。我现在就担心分流电路会因功耗大而产生温漂误差。也可能我的理解有问题,请指教。呵呵

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8
tree2000zz|  楼主 | 2008-4-23 08:58 | 只看该作者

关于开关

maychang:
   在上图中的开关能有大功率MOSFET替代吗?并且实现导通通道的可控性,也就是说,我想让其中的一个通路导通另一路断开,用一个MOSFET能实现吗?没用过,多多指教啊!

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9
mohanwei| | 2008-4-23 09:03 | 只看该作者

这样啊,切换+标定可以实现。

通常标定是必须的……

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10
tree2000zz|  楼主 | 2008-4-23 09:21 | 只看该作者

温度影响

当被测电流不一样时,分流电阻功耗也不一样,温漂也会不一样吧。大功率电阻的温漂特性如何啊?大概是多少ppm?还有,切换问题,有没有能够承受最大500mA左右的,导通电阻在m欧级的开关?最好是单刀双掷的,这样的话就可以考虑maychang 提供的方案了 呵呵

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11
maychang| | 2008-4-23 11:38 | 只看该作者

“高精度电流量采集”,就要考虑影响精度的因素。
电阻受温度影响变值不必考虑,可以用锰铜电阻,温度系数非常小。
需要考虑的是开关,开关是有电阻的,机械开关需要考虑接触电阻变值影响,电子开关需要考虑温度的影响。
你的图,开关的电阻变化对测量结果有影响,我在5楼的图,开关电阻对测量结果没有影响。

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12
tree2000zz|  楼主 | 2008-4-23 22:48 | 只看该作者

to:maychang-继电器

对于您给出的思路,其中的开关,我想用继电器也许是不错的选择。选用双极性的继电器,一常开,一常闭。其道通电阻在几十m欧级,电流承载能力也较强。

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13
maychang| | 2008-4-23 23:35 | 只看该作者

用继电器当然是个方案

缺点是寿命较短,有声音。

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14
tree2000zz|  楼主 | 2008-4-24 09:30 | 只看该作者

万用表等效1欧内阻问题

对于分流电路的选择还存在一个问题。其实,我所要检测的不止电流,电流只有4路,还有电阻(40多路)、电容、电压等信号。都是通过一块6位半的万用表卡测量,测量通道只有一个。因此,在测量通道的前端使用了一个矩阵电子开关,实现多对一的转换,类似于电子开关或多路复用器。在矩阵开关中,通道电阻在1欧左右,这个电阻就相当于万用表的内阻,而且是串联在分流电阻上的。如果分流电阻选得很小,则该内阻必然会严重影响测量精度。如分流电阻选得太大,功率又太大。怕电路吃不消。各位有什么高招能减小这1欧姆等效内阻的影响吗?

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15
tree2000zz|  楼主 | 2008-4-24 09:32 | 只看该作者

to:maychang

除了继电器,功能有类似继电器的还有什么更好的器件吗?

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16
maychang| | 2008-4-24 09:50 | 只看该作者

回14楼

测电流时这个1欧内阻只要不变化,就不会影响测量精度,可以事先从电路中扣除内阻。
既然可以测量电压,那么用电压档测量分流电阻上的电压就可以得到电流值。事实上,大电流的测量都是这么测的,用电压表测量标准分流器两端电压。而且,分流器都是标准的,满量程电压为75mV。

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17
tree2000zz|  楼主 | 2008-4-24 13:18 | 只看该作者

再谈内阻问题

re:16楼
    你提出的:可以事先从电路中扣除内阻,问题是只知道电阻<1欧(初始值),随着使用直到报废矩阵开关的电阻会>2.5欧。而且通道一致性估计也不会很好。当然,费点功夫可以把每个通道的阻值都测出来。但是我觉得该思路有点偏,能否有一种方法,类似你在5楼的图中那样,允许内阻的存在但通过设计能够忽略其对测试的影响:)

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18
zjp8683463| | 2008-4-24 13:40 | 只看该作者

搞笑的要求

一个分辨率1/10万以上也就是17位以上的系统,精度只有1%?

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19
maychang| | 2008-4-24 13:52 | 只看该作者

回17楼

没办法。

用电压通道测分流电阻上的电压吧。

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20
tree2000zz|  楼主 | 2008-4-24 14:00 | 只看该作者

re:18楼 测的稳和测得准是两个概念吧

单就一个17位的系统其自身的精度是肯定没有问题的,但你对被测量做过一些处理后怎么能保证被测对象的测量值和和真实值之间的误差能在1%之内就看中间处理过程了。这和测量系统本身的精度没关系。

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