AD623AN opamp doet niet wat ik verwacht

[Mattie112]

Ik ben met een zelfbouw/leer projectje bezig om te kijken of ik een electronic load kan maken om eea aan voedingen te testen. Eerste versie gebruikte een hall-sensor om de stroomsterkte te meten maar dit was een en al drama en schoot van -100amp naar +300amp (kwestie van slechte code, wisselende power supply via usb en whatnot). Omdat ik die sensor niet echt vertrouw eens verder gaan kijken en toen kwam ik bij een current-shunt uit. Bedacht later dat ik ook 10x 1ohm weerstanden had kunnen pakken maar vooruit.

Ik heb dus een 20A 75mV current-shunt. 75/20 = 3,75mV/A. Omdat dit te klein is voor de Arduino heb ik er een opamp bij (AD623AN). Echter ik krijg hier niet wat ik verwacht.

De situatie:
1A door de current-shunt. Met mijn multimeter meet ik ~3,77mV dus keurig volgens spec. Volgens de dataseet kan ik met een 100ohm weerstand tussen pin #1 en #8 een gain krijgen van 1000x (pagina 18). Goed het zijn wel 5% weerstanden maar goed genoeg voor de test. Ik verwacht dus bij 3,75mV een output van 3,75V echter ik meet vreemd genoeg maar 0,45V. Rara hoe kan dit?

Voor de volledigheid:
1-8: 100ohm
2-3: current-shunt (hier meet ik 3,75mV)
4: GND
5: GND
6: output (hier meet ik 0,45V)
7: +5V

Qua schema is het ongeveer dit:



Echter dan (nog) zonder de Arduino en met een enkele 100ohm weerstand.

Doe ik iets geks? Of begrijp ik de opamp niet goed?

Testdata:

code:

0,5A
1,87mV == 0,17V (verwacht 1,87V)

1A
3,75mV == 0,45V (verwacht 3,75V)

1,5A
5,58mV == 0,62V (verwacht 5,58V)*

2A
7,44mV == 0,77V (verwacht 7,44V)*

* supply is natuurlijk 5V dus deze zullen zo rond de 5 blijven steken verwacht ik.

[Onbekend]

Mis ik niet een terugkoppeling van de uitgang naar de ingang toe? Een OpAmp probeert namelijk d.m.v. de uitgangsspanning het verschil van de ingang op 0 te krijgen.

En is de spanning tussen pin 2 en 3 stabiel? Kan je daar ook eens 100nF over heen zetten?
Als je pin 6 loskoppelt en met 10k aan de GND vast knoopt, meet je dan ook diezelfde lage spanning?

[memphis]

Je moet inderdaad bij een opamp iets van een versterkingsfactor instellen want zonder terugkoppeling staat bij een normale opamp de versterkingsfactor op oneindig en zal de uitgang niet regelen maar schakelen.
Maar deze opamp werkt anders volgens de datasheet met een instelbare versterkingsfactor middels een weerstand tussen pin 1 en 8

Je gebruikt een opamp met PNP transistors aan de ingangen op een enkele spanning, dat zal inderdaad helpen om lage spanningen tegen massa niveau te kunnen meten maar eigenlijk wil je de massa-voeding aan de opamp een negatieve voeding geven zodat de ingangen op een hoger spanningsniveau gaan werken en daardoor ook beter gaan werken.

Hmmm... toevallig....
http://www.vwlowen.co.uk/arduino/current/current.htm

[Mattie112]

Onbekend schreef op zaterdag 19 januari 2019 @ 23:03:
Mis ik niet een terugkoppeling van de uitgang naar de ingang toe? Een OpAmp probeert namelijk d.m.v. de uitgangsspanning het verschil van de ingang op 0 te krijgen.

En is de spanning tussen pin 2 en 3 stabiel? Kan je daar ook eens 100nF over heen zetten?
Als je pin 6 loskoppelt en met 10k aan de GND vast knoopt, meet je dan ook diezelfde lage spanning?

Voor zover ik de datasheet begrijp is het hier niet nodig om een terugkoppeling te hebben, of ik moet er echt compleet overheen lezen?

Een cap toevoegen tussen 2 en 3 heeft ook geen effect. Het blijft ~0,45V. Heb het geprobeerd met 22pF en 22uF (kan zo snel de nF series niet vinden haha). Ik meet ook geen merkbaar verschil tussen de 2 soorten caps.

10k toevoegen tussen #6 en GND geeft hetzelfde effect: ~0,45V

memphis schreef op zaterdag 19 januari 2019 @ 23:23:
Je moet inderdaad bij een opamp iets van een versterkingsfactor instellen want zonder terugkoppeling staat bij een normale opamp de versterkingsfactor op oneindig en zal de uitgang niet regelen maar schakelen.
Maar deze opamp werkt anders volgens de datasheet met een instelbare versterkingsfactor middels een weerstand tussen pin 1 en 8

Je gebruikt een opamp met PNP transistors aan de ingangen op een enkele spanning, dat zal inderdaad helpen om lage spanningen tegen massa niveau te kunnen meten maar eigenlijk wil je de massa-voeding aan de opamp een negatieve voeding geven zodat de ingangen op een hoger spanningsniveau gaan werken en daardoor ook beter gaan werken.

Hmmm... toevallig....
http://www.vwlowen.co.uk/arduino/current/current.htm

Ja, er staat een hele tabel in met welke weerstand je tussen #1 en #8 moet zetten voor welke gain. 100ohm zou 1001x gain moeten zijn.

Deze opamp heb ik puur gekozen omdat ik die ergens in een guide tegenkwam op internet over een electronic load (de exacte guide kan ik niet meer terugvinden trouwens). Allicht zijn er beter opties maar ik probeer vooral te begrijpen wat hier nou mis gaat.

En hoe bedoel je een negatieve voeding? Dat je daardoor een offset krijgt? Heb alleen geen idee hoe ik hier aan een negatieve voeding moet komen. (en zou ook niet nodig zijn 3.7mV * 1000 = 3.7V dus valt binnen mijn 5V power supply).

Ga nog wel even kijken of ik somehow een gain van 100x (of iets anders wat makkelijk rekent) kan krijgen allicht is 1000x gewoon te gevoelig oid....

edit: en dat schema wat je linkt is inderdaad hoe ik het heb alleen dan op pin6 de multimeter!

[Mattie112]

Wanneer ik 1k gebruik als weerstand (zou een gain van ~100 moeten zijn) meet ik:

3.75mV = 118mV

Dus dat slaat ook nog nergens op (zou 375mV moeten zijn)

edit:

Nog een test gedaan met 10k als gain (zou een gain van ~10 moeten zijn)

Input: 3.37V, Output: 39mV

Tja dat valt dan weer binnen de marge van mijn 5% restistor..... Waarom lijkt dit wel goed te gaan? I'm so confused.

Echter doe ik weer de complete range van metingen:

code:

0,5A
1,87mV == 32mV (verwacht 18,7mV)

1A
3,75mV == 39mV (as expected)

1,5A
5,58mV == 55mV (as expected)

2A
7,44mV == 49mV (huh? minder dan de 1,5A???)

Tja dan weet ik het ook niet meer. Alsof hij niet lager wil dan 32mV en niet hoger dan 55mV?

[ Voor 64% gewijzigd door Mattie112 op 20-01-2019 11:12 ]