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[参考译文] ADS1115:低侧电池电流数据记录器解决方案

Guru**** 1688270 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1115, INA190, INA190EVM
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/706079/ads1115-low-side-battery-current-datalogger-solution

器件型号:ADS1115
主题中讨论的其他器件: INA190INA190EVM

希望将用于离网太阳能家庭的某种"低侧"铅酸电池电流监控器连接到 ESP8266数据记录微控制器、最好使用 I2C 连接内置 WiFi。  

典型24V 住宅的电池电流范围为-100A (运行烤面包机、-10mV 分流电压)至+60A (峰值太阳能充电期间、+6mV 分流电压)。 我们是600英亩离网家庭的一部分、需要将此数据在线以检测可能损坏昂贵电池组的异常。

几乎每个家庭都有一个500A/50mV 低侧"deltec"电流分流器。 我们希望能够使用该分流器来监控电池电流。 问题是、如果经济实惠、我们希望能够测量低至1安培、理想情况下可测量低至250mA。

我们目前在单冲差分模式下使用 ADS1115、在校准期间、由于校准因子开始在整个位置跳转、因此16位增益为16倍的电流对于低于4A 的电流(Deltec 分流器上为400uV 或更低)而言、分辨率是不够的。 这是因为 ADC 输出值 在0.89A (89uV 直流信号)时为12、而在500A (50mV 直流信号)时为6436。 因此、我们显然需要提高分辨率、可能需要使用过采样和抽取、或某种噪声极低的放大器或24位 ADC?

我们希望使用单个5V 电源为所有设备供电。 我们使用的是 ADS1115以及 ESP8266、3.3V 时通过稳压器。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。
    Zac、


    我认为16位 ADC 具有足够的分辨率、但您没有使用太多的满标量程。 对于仅为0至50mV 的输入信号和满量程范围为±256mV 的 ADC (在全增益模式下)、您只需使用大约1/10的代码来表示该值。

    虽然您可以在增益中使用24位 ADC、但这可能并不简单。 许多24位 ADC 具有 PGA 前端、可实现高达128的增益。 但是、由于 PGA 的实现方式与仪表放大器类似、因此输入范围受到限制。 在高增益下、输入信号必须接近中位电压。 如果您想使用此 PGA/ADC 组合、则可能需要为模拟 ADC 电源构建双极±2.5V 电源(数字电源将保持单极)。

    相反、我会保留16位 ADC 并插入一个增益级、以使用 ADC 的更多范围来提高分辨率。 例如、您可以在增益为25的情况下使用新的 INA190、将 ADC 设置为更大的标度。 这将提供1.25V 的完整输出范围、ADC 范围为±2.048V、大约为20000个计数。 请注意、您可以使用其他增益和其他分流电阻值来影响分辨率。

    我没有对失调电压和增益误差进行任何分析、但 INA190两者都比较低。 我会检查噪声、看看它是否适用于您的系统。 无论如何、都有一个 INA190评估模块、您可以将其插入系统中进行测试。


    吴约瑟
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    再次感谢,约瑟夫!!

    我想你已经把它搞定了!

    那么、让我看看我是否理解正确:我应该将 INA190的增益设置为25并将 ADS1115的增益设置为1、对于-500A 至+500A (-50mV 至+50mV)信号、这将发送+0.4V (-500A、-50mV)的可用输入电压范围 到+2.9V (+500A、50mV)到使用1.65V 基准在3.3V 单侧电源下运行的 ADS1115、如果存在这种情况、对吧?
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    Zac、

    没错。 但是、您实际上并不需要1.65V 基准电压。 您只需要稳定的中点。 您应该只能使用缓冲分压器。 它应该像这样简单:

    如果您已经使用 ADS1115、则只需将该段插入虚线即可。 您还需要更改代码、因为现在您使用的是±0.256V 的最小范围、并且需要将其更改为±2.048V 范围。 您需要将电流调节到正确的测量值。 我还要注意的是、您可以更小或更大地更改电流感应电阻器值、并调整 ADS1115范围以获得更高的分辨率。 无论如何、测试这种情况是否有效不应花费很长时间。

    吴约瑟

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    感谢您的原理图、Joseph! 那么 INA190没有差分输出?! 但我看到您在 ADC 上使用 REF 引脚作为"in-"。 有道理! :-)等不及配件送达。

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    Zac、


    谢谢、我要注意的是、这个电路(带有一个用于 REF 引脚的缓冲分压器)已经被整合在 INA190EVM 电路板上。 如果您确实获得了运算放大器、则仍需要获取运算放大器、因为它未安装在电路板上。 我想您也可能需要另一个10kΩ Ω 电阻器。

    我实际上不会说 INA190没有差分输出。 相反、我会说 INA190提供了一个大约为公共点的输出。 对于单端输出、通常是以接地为基准的正输出。 INA190以 REF 引脚为基准提供正或负输出。

    祝您在该电路中一切顺利。 如果您最终使用了它、并且需要有人查看原理图、请将其布置回我们可以进行更多讨论。


    吴约瑟