Corriente de alta tensión

Question

Tengo un circuito que es, básicamente, un 1kV DC fuente conectada a una resistencia muy alta (circuito básico de contorno), dentro de los cuales la corriente en el rango de 0.1 nA a 500uA flujos que estoy tratando de medir usando un Arduino (el actual varía debido a la resistencia varía debido a factores externos). Yo tenía la idea de usar este (o similar) conectado a un Arduino: https://www.adafruit.com/product/904

Sin embargo, esto funciona hasta 26V y sólo tiene un 0,8 mA resolución.

Para resolver este pensé por primera vez el uso de un divisor de potencial a tener una sección paralela del circuito con voltaje reducido a ~13V donde el INA219 puede ir (reducción de la tensión de la sección), con alta resistencia resistencias así que, esencialmente, toda la corriente fluye a través de esta sección.

Sin embargo ahora necesito amplificar la corriente en esta sección, a un valor de la INA219 puede medir. Después de mirar las cosas, pensé que una buena idea para que esto sería un par Darlington y aplicado de esta manera: con un par Darlington. Sin embargo, me parece que no hay amplificación para esto. Estoy implementando el par Darlington incorrectamente o no trabajar para corrientes pequeñas, o es un Darlington par completamente con la idea equivocada de aquí para amplificar la corriente? Si este es el camino equivocado, lo que sería una buena manera de medir la intensidad de esta corriente baja alta voltios circuito con un Arduino?

Edit: he incluido un diagrama esquemático de un diagrama en el que creo que es descrito por Olin Lathrop la respuesta

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Answer 1

Quieres medir hasta 500 µA con un microcontrolador. Una baja resistencia de sensado de corriente del lado parece la opción obvia a menos que existan limitaciones no nos dice acerca de. Con 1 kV, debe ser aceptable para soltar un volt o de unos pocos.

Digamos que usted quiere 3.0 V a 500 µA. Hacer las matemáticas. (3.0 V)/(500 µA) = 6 kΩ. Con que entre el extremo inferior de la carga y del suelo, obtendrá un 0 a 3.0 V señal de 0 a 500 µA.

Con la gran tensión en todo, me gustaría poner algún tipo de protección entre este 3 V de la señal y el A/D. Agregar algunos resistencia en serie, seguido por el diodo de recorte a la tierra y 3.3 V o algo así.

Con 12 bits A/D (fácil de conseguir hoy en día integrada en un microcontrolador), se obtiene aproximadamente 122 nA resolución. Si eso no es suficiente, utilice un exterior a/D, como delta-sigma si su ancho de banda es lo suficientemente baja.

Agregó

La colocación de los diodos y R4 no tiene sentido en su esquema.

Aquí es lo que he descrito anteriormente:

R2 es el convertidor de corriente a tensión. Hace 3.0 V a 500 µA. D1 y D2 clip el resultado a un nivel seguro, y R1 proporciona la impedancia de ellos a trabajar en contra.

Uno de los inconvenientes de que el recorte es que la impedancia de SALIDA es alto. La SALIDA que se muestra más arriba, debe ser búfer antes de conducir una entrada a/D. Esto se podría hacer con un opamp como seguidor de voltaje.

Ya que puedes terminar con un opamp, en cualquier caso, se puede considerar la disminución de R2 y el uso de los opamp para amplificar. Si que tiene sentido depende de varios equilibrios usted no nos dijo acerca de.

Answer 2

Este sería el esquema que Olin estaba pensando, con un par de bonos.

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Zeners puede tener bastante alta corriente de fuga, y que necesita una protección con muy bajo de fuga, ya que el actual se desea medir, es diminuto.

Así, D3 crear un 3V referencia con una capacidad para desviar el exceso de corriente a tierra. D1/D2 se enciende, sólo en caso de que algo va mal. D1 y D2 son normales los diodos de silicio, que debe seleccionar para baja corriente de fuga.

El esquema editor utilizado 1N4148 pero de acuerdo a la hoja de datos, la fuga es bastante alto. Usted podría tratar de 1N3595 que tiene mucho menor de fuga. He seleccionado un thru-hole parte a propósito, porque es más fácil tener fugas bajas con thru-hole, debido a la mayor espacio entre pines...

C1 proporciona algunos filtrado de paso bajo, si es necesario. Si no quitar el R5/C1.

Nota: esto sólo será completamente protegido contra corto a través de R1 si R3 es capaz de soportar 1kV sin arco eléctrico o de combustión, o si el suministro apaga debido a un exceso de corriente, etc.

Si su 1kV la oferta sólo es capaz de salida de un par de mA, a continuación, los diodos D2-D3 proteger su micro, ADC, pero R2/R3 sería arco y morir. No es muy caro partes, por lo que la elección de diseños demasiado sofisticados o no.

Answer 3

Una opción es utilizar un opto-aislador en serie con la carga:

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Esto tiene la ventaja de que se puede aislar completamente a la alta tensión de su microcontrolador.

El principal inconveniente es que la relación de transferencia de corriente (CTR) de optoaisladores varía, por lo que necesitará un poco de calibración. Dependiendo de cómo la medida exacta que usted necesita, usted puede utilizar algún modelo genérico con el 100%-1000% CTR, pero de alguna forma no-lineal de respuesta. Si usted necesita más precisión, hay linealizado optoaisladores, pero su CTR es sólo alrededor de 1%, lo que significa que en lugar de amplificar has atenuada la señal, y sería necesario agregar un amplificador operacional en el de baja tensión lado.