एम्पलीफायिंग हाई वोल्टेज nA करंट


10

मेरे पास एक सर्किट है जो अनिवार्य रूप से सिर्फ एक 1kV DC स्रोत है जो बहुत उच्च प्रतिरोध ( बेसिक सर्किट आउटलाइन ) से जुड़ा है , जिसके भीतर 0.1nA से 500uA तक की सीमा में करंट प्रवाहित होता है जिसे मैं एक Arduino (करंट) का उपयोग करके मापने की कोशिश कर रहा हूं बाहरी कारकों के कारण प्रतिरोध भिन्न होता है)। मुझे एक Arduino से जुड़े इस (या समान) का उपयोग करने का विचार था: https://www.adafruit.com/product/904

हालाँकि यह 26V तक काम करता है और इसमें केवल 0.8mA रिज़ॉल्यूशन है।

इसे हल करने के लिए मैंने पहली बार एक संभावित विभक्त का उपयोग करने के बारे में सोचा था कि वोल्टेज के साथ सर्किट का एक समानांतर खंड ~ 13V तक कम हो जाता है जहां INA219 जा सकता है ( कम वोल्टेज अनुभाग ), उच्च प्रतिरोध प्रतिरोधों के साथ इसलिए अनिवार्य रूप से इस धारा के माध्यम से सभी वर्तमान प्रवाह होते हैं।

हालाँकि मुझे अब इस खंड में वर्तमान मूल्य को बढ़ाने की आवश्यकता है जो INA219 माप सकता है। चीजों को देखने के बाद मैंने सोचा कि इसके लिए एक अच्छा विचार एक डार्लिंगटन जोड़ी होगी और इसे इस तरह से लागू किया जाएगा: डार्लिंगटन जोड़ी के साथ । हालाँकि मुझे लगता है कि इसके लिए कोई प्रवर्धन नहीं है। क्या मैं डार्लिंगटन की जोड़ी को गलत तरीके से लागू कर रहा हूं या यह इस तरह की छोटी धाराओं के लिए काम नहीं करता है, या क्या डार्लिंगटन की जोड़ी वर्तमान को बढ़ाने के लिए पूरी तरह से गलत विचार है? यदि यह इसके बारे में जाने का गलत तरीका है, तो एक Arduino के साथ इस कम वर्तमान उच्च वोल्ट सर्किट के वर्तमान को मापने का एक अच्छा तरीका क्या होगा?

संपादित करें: मैंने उस आरेख के एक योजनाबद्ध को शामिल किया है जो मुझे लगता है कि ओलिन लेथरोप के उत्तर द्वारा वर्णित है

ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध


4
1) यहां एक सर्किट ड्राइंग टूल शामिल है, इसका उपयोग करें । (falstad.com बच्चों के लिए है ) 2) एक डार्लिंगटन जोड़ी वर्तमान को बढ़ाने के लिए पूरी तरह से गलत विचार है? उम्म, हाँ। इसका कारण यह है कि वर्तमान प्रवर्धन बहुत अप्रत्याशित है । 3) आपको अधिक संवेदनशील करंट सेंसर का उपयोग करके ग्राउंड साइड पर करंट को मापने पर विचार करना चाहिए। 4) 1 केवी इलेक्ट्रॉनिक्स के अनुभव की कमी के साथ संयुक्त मुझे डराता है
Bimpelrekkie

4
स्रोत प्रतिरोध के आधार पर @Bimpelrekkie 1kV खतरनाक नहीं है। अपने सिर पर एक गुब्बारे को रगड़ने से एक उच्च वोल्टेज उत्पन्न हो सकता है, जैसा कि आपको पता होना चाहिए।

3
@ necessarily आप सही हैं, अनुभवी हाथों में 1kv खतरनाक नहीं है। हालाँकि, यह नए हाथों में विनाशकारी और नाटकीय हो सकता है ...
M.Ferru

नहीं, ऐसा मैंने नहीं बताया। मेरे जवाब के अलावा देखें।
ओलिन लेट्रोप

1
@Bimpelrekkie आपको इस व्यक्ति के साथ एक तर्क प्राप्त करना चाहिए जो अंतर्निहित सर्किट संपादक को कभी भी उपयोग नहीं करना पसंद करेगा और शायद फालस्टेड को पसंद करेगा।
2325 बजे user253751

जवाबों:


7

यह योजनाबद्ध होगा जो ओलिन के बारे में सोच रहा था, कुछ बोनस के साथ।

ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध

ज़ेनर्स में उच्च रिसाव रिसाव हो सकता है, और आपको बहुत कम रिसाव के साथ सुरक्षा की आवश्यकता होती है, क्योंकि आप जिस वर्तमान को मापना चाहते हैं वह छोटा है।

इसलिए, डी 3 अतिरिक्त संदर्भ को धरातल पर उतारने की क्षमता के साथ 3V संदर्भ बनाएगा। D1 / D2 स्विच ऑन करेगा, तभी कुछ गलत होगा। डी 1 और डी 2 सामान्य सिलिकॉन डायोड हैं, जिन्हें आपको कम रिसाव चालू के लिए चुनना चाहिए।

योजनाबद्ध संपादक ने 1N4148 का उपयोग किया लेकिन डेटाशीट के अनुसार, रिसाव काफी अधिक है। आप 1N3595 की कोशिश कर सकते हैं जिसमें बहुत कम रिसाव है। मैंने एक थ्रू-होल भाग को उद्देश्य से चुना, क्योंकि व्यापक पिन स्पेस के कारण थ्रू-होल के साथ रिसाव कम होना आसान है ...

यदि आवश्यक हो तो C1 कुछ लोपास फ़िल्टरिंग प्रदान करता है। यदि R5 / C1 को नहीं हटाते हैं।

ध्यान दें कि यह पूरी तरह से आर 1 में एक छोटे से पूरी तरह से संरक्षित होगा यदि आर 3 बिना किसी अर्क या जलन के 1kV का सामना करने में सक्षम है, या यदि आपूर्ति चालू होने के कारण बंद हो जाती है, आदि।

यदि आपकी 1kV आपूर्ति केवल कुछ mA आउटपुट करने में सक्षम है, तो डायोड D2-D3 आपके माइक्रो के ADC की सुरक्षा करेगा, लेकिन R2 / R3 चाप और मर जाएगा। बहुत महंगा हिस्सा नहीं है, इसलिए आपकी पसंद ओवरडिजाइन या नहीं।


अत्यंत उपयोगी विवरण धन्यवाद। बस स्पष्ट करने के लिए, आप उल्लेख करते हैं "[...] केवल आर 1 भर में शॉर्ट के खिलाफ पूरी तरह से संरक्षित है [...]" क्या प्रतिरोध और संधारित्र के साथ अतिरिक्त भाग केवल आर 1 में शॉर्ट्स से बचाने के लिए है? इस मामले में आर 1 में एक छोटी शारीरिक रूप से असंभव है (मैं इस का उल्लेख नहीं करने के लिए माफी मांगता हूं, मुझे नहीं पता था कि यह उत्तरों के लिए प्रासंगिक होगा)। एक बार फिर धन्यवाद।
जैक

सर्किट के रूप में के रूप में R1 भर में एक छोटी सी के साथ है, अगर आपूर्ति पर्याप्त उत्पादन वर्तमान है, लेकिन यह सूक्ष्म, जो बिंदु है;) यह नुकसान नहीं होगा; भागों में कुछ भी नहीं ...
peufeu 19

9

आप एक माइक्रोकंट्रोलर के साथ 500 toA तक मापना चाहते हैं। एक कम साइड करंट सेंस रेज़र स्पष्ट विकल्प की तरह लगता है जब तक कि कोई बाधा न हो जिसके बारे में आप हमें नहीं बता रहे हैं। 1 केवी के साथ, यह एक वोल्ट या कुछ ड्रॉप करने के लिए स्वीकार्य होना चाहिए।

मान लीजिए कि आप 500 µA पर 3.0 V चाहते हैं। आकलन करो। (3.0 वी) / (500 (A) = 6 k (। इसके साथ लोड और जमीन के निचले छोर के बीच, आपको 0 से 3.0 वी सिग्नल मिलेगा जो 0 से 500 µA को दर्शाता है।

चारों ओर बड़े वोल्टेज के साथ, मैं इस 3 वी सिग्नल और ए / डी के बीच कुछ सुरक्षा रखूंगा। जमीन और 3.3 V या कुछ और के लिए डायोड क्लिपिंग के बाद कुछ श्रृंखला प्रतिरोध जोड़ें।

12 बिट ए / डी के साथ (आजकल निर्मित माइक्रोकंट्रोलर में आसान), आपको लगभग 122 एनए रिज़ॉल्यूशन मिलता है। यदि यह पर्याप्त अच्छा नहीं है, तो बाहरी ए / डी का उपयोग करें, जैसे डेल्टा-सिग्मा यदि आपका बैंडविड्थ काफी कम है।

जोड़ा गया

डायोड और आर 4 का प्लेसमेंट आपके योजनाबद्ध में कोई मतलब नहीं रखता है।

यहाँ मैं ऊपर वर्णित है:

आर 2 वोल्टेज कनवर्टर का करंट है। यह 500 V पर 3.0 V बनाता है। D1 और D2 एक सुरक्षित स्तर पर परिणाम को क्लिप करते हैं, और R1 उनके खिलाफ काम करने के लिए प्रतिबाधा प्रदान करता है।

क्लिपिंग का एक दोष यह है कि OUT का प्रतिबाधा अधिक हो जाता है। ऊपर दिखाए गए OUT को A / D इनपुट चलाने से पहले बफर करना होगा। यह एक अनुयायी के साथ वोल्टेज अनुयायी के रूप में किया जा सकता है।

चूँकि आप वैसे भी वहाँ एक opamp के साथ समाप्त होते हैं, आप R2 को कम करने और opamp का उपयोग करने पर विचार कर सकते हैं। क्या यह समझ में आता है कि विभिन्न ट्रेडऑफ पर निर्भर करता है, जिसके बारे में आपने हमें नहीं बताया है।


आपका वाल्टमीटर श्रृंखला में है ... यह कैसे काम करने वाला है?
evildemonic

हाय आपके उत्तर के लिए बहुत बहुत धन्यवाद। मैंने एक सर्किट आरेख को शामिल किया है जो मुझे लगता है कि आप प्रश्न में मतलब है। क्या यह सही लाइनों के साथ है? (मुझे पूरा विश्वास है कि मैंने एक डायोड और
जैक

@ इविल: हुह? क्या वाल्टमीटर? मैंने कहा कि किसी भी वाल्टमीटर के बारे में कुछ भी नहीं है, और मुझे नहीं पता कि आपको क्या लगता है कि यह श्रृंखला में है, या क्यों वैसे भी बुरा होगा।
ओलिन लेट्रोप

1
@OlinLathrop मुझे लगता है कि बुराई मेरे द्वारा किए गए गलत योजनाबद्ध की बात कर रही थी। अतिरिक्त विस्तार के लिए धन्यवाद, इसने मेरे लिए बहुत कुछ साफ कर दिया है।
जैक

1
सही डायोड का चयन करते समय एक बात पर विचार करना एक कम रिवर्स करंट को चुनने वाला है, यह सुनिश्चित करने के लिए कि माप वास्तव में सटीक है।
फेरेबिग

0

एक विकल्प लोड के साथ श्रृंखला में एक ऑप्टोइसोलेटर का उपयोग करना है:

ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध

इसका यह लाभ है कि आप अपने माइक्रोकंट्रोलर से उच्च वोल्टेज को पूरी तरह से अलग कर सकते हैं।

मुख्य नकारात्मक पक्ष यह है कि ऑप्टोइसोलरेटरों का वर्तमान हस्तांतरण अनुपात (CTR) भिन्न होता है, इसलिए इसे कुछ अंशांकन की आवश्यकता होगी। आपको कितने सटीक माप की आवश्यकता है, इसके आधार पर, आप 100% -1000% सीटीआर के साथ कुछ सामान्य मॉडल का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन कुछ हद तक गैर-रैखिक प्रतिक्रिया। यदि आपको अतिरिक्त सटीकता की आवश्यकता है, तो रैखिक ऑप्टोइज़ोलॉटर हैं, लेकिन उनका सीटीआर केवल 1% है, जिसका अर्थ है कि आपके द्वारा सिग्नल को प्रवर्धित करने के बजाय, और कम-वोल्टेज पक्ष पर एक परिचालन एम्पलीफायर जोड़ने की आवश्यकता होगी।

हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.