Forum Czytelników
F
o
r
u
m
C
z
y
t
e
l
n
i
k
ó
w
Forum Czytelników
F
o
r
u
m
C
z
y
t
e
l
n
i
k
ó
w
Precyzyjny bipolarny czujnik prÄ…du
P
r
e
c
y
z
y
j
n
y
b
i
p
o
l
a
r
n
y
c
z
u
j
n
i
k
p
r
Ä…
d
u
Precyzyjny bipolarny czujnik prÄ…du
P
r
e
c
y
z
y
j
n
y
b
i
p
o
l
a
r
n
y
c
z
u
j
n
i
k
p
r
Ä…
d
u
Układ umożliwia pomiar wartości prą- na rezystorze włączonym szeregowo ze z
ródłem rysunku 2 przedstawiono dopuszczalny za-
du w sytuacji, gdy pomiędzy obwo- zasilania. Rozwiązanie to jest powszechnie kres napięcia wspólnego w funkcji napięcia
dem, z którego jest zasilany układ po- wykorzystywane dzięki niewielkiej komplika- zasilania.
miarowy, a obwodem, w którym jest cji układu współpracującego. Jak wiadomo,
dokonywany pomiar prądu, występuje na rezystorze - czujniku prądu, zgodnie
napięcie o znacznej wartości. Sytua- z prawem Ohma, występuje spadek napię-
"
cja taka zdarza się w bardzo wielu za- cia równy U=I" R. Ponieważ wartość R jest
stosowaniach, jako przykład może stała, niezależnie od przyłożonego napięcia,
chociażby służyć zasilacz laboratoryj- tak więc spadek napięcia na tym rezystorze
ny. Obwody pomiarowe są często zasi- jest wprost proporcjonalny do przepływają-
lane pojedynczym napięciem +5V, na- cego przezeń prądu. W przypadku, gdy mię-
tomiast pobór prądu przez zewnętrzne dzy układem dokonującym pomiaru a rezy-
układy jest mierzony w obwodach, storem - czujnikiem prądu występuje nie-
w których może występować kilka- wielkie napięcie lub gdy układ pomiarowy
dziesiąt woltów, przy czym w obwo-  pływa na potencjale obciążenia, pomiar
dach tych może występować zarówno ten jest sprawą trywialną. Prawdziwy pro-
dodatnie, jak i ujemne napięcie wzglę- blem pojawia się wtedy, gdy musimy zmie-
dem masy układu pomiarowego. Pre- rzyć spadek napięcia w obwodzie,
zentowany układ umożliwia dokona- w którym występuje napięcie o wartości Rys.1 Schemat ideowy
nie precyzyjnego pomiaru w takich sy- znacznie wykraczającej poza napięcie zasila-
tuacjach, a dzięki dużej wartości tłu- nia obwodu pomiarowego. W tym przypadku Rys.2 Dopuszczalne wspólne napięcie
mienia sygnału wspólnego, układ ten z pomocą przychodzi wykorzystanie wzmac- wejściowe (CMRR) w funkcji na-
jest odporny na zakłócenia. Umożli- niacza różnicowego o dużej dopuszczalnej pięcia zasilania.
wia to niezawodny pomiar również wartości napięcia wspólnego. Wzmacniacz ta-
w przypadku znaczngo oddalenia od ki można wykonać z wykorzystaniem wzmac-
miejsca pomiaru. Szerokie pasmo pra- niacza operacyjnego. W tym przypadku zacho-
cy układu daje możliwość pomiaru dzi jednak konieczność precyzyjnego dobrania
prądu zmiennego dostarczanego do czterech rezystorów. Dokładność ich dopaso-
obciążenia (np. głośnika). wania jest szczególnie istotna w sytuacji, gdy
Innym zastosowaniem prezentowa- napięcie w obwodzie, w którym mierzymy
nego układu może być precyzyjna son- wartość prądu, może się zmieniać w szerokich
da umożliwiająca obserwację prądu granicach (np. w zasilaczu laboratoryjnym,
pobieranego przez obciążenie. Zasto- gdzie zakres napięcia wyjściowego często
sowanie odpowidniego rezystora osiÄ…ga lub przekracza 30V). W takim przypad-
pozwala na dostosowanie układu do ku, przy niedokładnym dopasowaniu wartości Zastosowanie we wzmacniaczu wewnętrz-
wymagań i potrzeb danej aplikacji. rezystorów, zmiana napięcia wyjściowego nych rezystorów pozwoliło na osiągnięcie du-
Przyrząd ten charakteryzuje się nie- układu będzie powodowała również zmianę żego współczynnika tłumienia sygnału wspól-
wielkimi wymiarami, szerokim zakre- wartości wskazywanego prądu. W przedsta- nego (CMRR - Common Mode Rejection
sem napięć zasilających oraz niskim wionym na rysunku 1 układzie problem dopa- Ratio) osiągającego, zależnie od wersji, 77
poborem mocy. Te, jak i pozostałe pa- sowania rezystorów rozwiązano poprzez za- lub 86 dB (są to wartości minimalne).
rametry, umożliwiają bezproblemowe stosowanie precyzyjnego wzmacniacza różni- Na rysunku 3 przedstawiona jest zależ-
wbudowanie do istniejących, jak rów- cowego typu AD629 firmy Analog Devices, ność (typowa) tego współczynnika od często-
nież nowo budowanych urządzeń. który jest zdolny do pracy przy napięciu tliwości. Jako rezystor pełniący funkcję czuj-
wspólnym (tzn. pojawiającym się jednocześnie nika prądu zastosowany został element prze-
Opis układu na obu jego wejściach), osiągającym ą270V. znaczony specjalnie do precyzyjnych pomia-
W prezentowanym układzie do pomaru warto- Układ ten jest również w stanie przetrwać rów prądu, wyposażony w wyprowadzenia
ści prądu pobieranego przez obciążenie wyko- przepięcia napięcia różnicowego, jak i wspól- w konfiguracji Kelvina. Rezystor ten posiada
rzystana została jedna z najpopularniejszych nego o wartości ą500V. Zakres napięć zasila- cztery wyprowadzenia, przez dwa z nich
metod, a mianowicie kontrola spadku napięcia nia tego układu wynosi od ą2,5V do ą18V. Na przepływa prąd, wartość którego chcemy
Elektronika dla Wszystkich
Wrzesień 2002
58
Forum Czytelników
zmierzyć, natomiast pozostałe dwa służą do wadzenia ref dołączyć do masy w punkcie wać rezystor R1 tak, aby zapewnić dobre
pomiaru spadku napięcia na tym rezystorze. dołączenia do miernika), natomiast przy po- warunki odprowadzania ciepła, oraz odsunąć
Wyprowadzenia te są wewnętrznie dołączone jedynczym napięciu zasilania powinien po- go w miarę możliwości od pozostałych ele-
w taki sposób, aby weliminować spadek na- zostać rozwarty, a do wyprowadzeń ref nale- mentów, zwłaszcza kondensatorów elektroli-
pięcia na rezystancji wyprowadzeń, przez ży dostarczyć napięcie o dobranej wartości. tycznych. Teraz należy wlutować układ IC1.
które przepływa prąd o dużej wartości. Jum- Przy pracy z pojedynczym napięciem za- Po dokładnym sprawdzeniu poprawności
per SJ1 umożliwia pracę układu zarówno silania należy również dołączyć wyprowa- montażu można do układu dołączyć zasila-
przy pojedynczym, jak również bipolarnym dzenie -V do masy oraz nie montować kon- nie, natomiast do wyjścia, pomiędzy koń-
s
napięciu zasilania. Przy pracy z bipolarnym densatorów C3, C4. Pozostałe elementy to cówki ref i output, woltomierz lub oscylo-
napięciem zasiania, powinien zostać on kondensatory odsprzęgające zasilanie. skop. Układ ten nie wymaga uruchamiania
zwarty do masy (zamiast tego można wypro- ani regulacji.
Montaż i uruchomienie
Rys.3 Współczynnik tłumienia sygna- Prezentowany układ można zmontować na Piotr Czarkowski
łu wspólnego w funkcji często- płytce uniwersalnej. Montaż należy rozpo-
tliwości. cząć od zwarcia kroplą cyny jumpera SJ1,
Wykaz elementów
wlutowując następnie dwa kondensatory
SMD, umieszczone pod układem IC1, na-
Rezystory
stępnie wlutować kondensatory elektroli-
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,05&!/1W/4PIN
R
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
0
,
0
5
&!
/
1
W
/
4
P
I
N
tyczne (zalecałbym tantalowe, mające
R2,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&! SMD
R
2
,
R
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
k
&!
S
M
D
znacznie lepsze parametry), ewentualnÄ… pod-
Kondensatory
stawkę pod IC1 (lepiej układ ten wlutować
C1,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/16V
C
1
,
C
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
µ
F
/
1
6
V
bezpośrednio w płytkę, jeżeli jednak ko-
C2,C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C
2
,
C
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
n
F
niecznie ktoś chce zastosować podstawkę, to
powinna to być podstawka precyzyjna, po- Półprzewodniki
I
C
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
A
D
6
2
9
A
N
nieważ układ przetwarza sygnały o niewiel- IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AD629AN
kiej amplitudzie). Następnie należy wluto-
Elektronika dla Wszystkich
Wrzesień 2002
59