Resimdeki Devreyi Diferansiyel Opamp İle Kurmak Mümkünmüdür?

[Klein]

endüstriyel ortamda çalışma ile diff-amp , enst-amp - op-amp arasında seçim yapmak konusu bire bir ilişkili değil.
Bu seçim daha çok  yükselteceğin sinyalin büyüklüğü , formu vs.. ile ilgili.

Diffamp ihtiyacı , çıkışı GND referanslı olmayan işaretlerin yükseltilmesinde daha fazla gerekir.
örn:
Bir motorun akımını ölçeceksin. Ama çeşitli sebeplerden şönt direncinin bir ucunu GND yapamıyorsun. Akımı kaynak üzerinden okumak zorundasın. Bu durumda direncin iki ucundaki gerilimi GND ye bağlı olmaksızın ölçmen gerek. Bunun için Diff-amp kullanman gerek.

Ayrıca sinyal çok uzun yol katediyorsa , yani uzun bir kablo ile sisteme bağlanıyorsa ,  CMRR avantajı olabilir.
örn:
bir sensörden 0-100mV sinyalin geliyor. makina ile sistemin arasında 100m uzaklık var. Kablolar 220V anahtarlama hatlarının yanından geçiyor. kontaktörler çektiğinde  kablona gürülü indükleniyor.
eğer tek girişli bir yükseltecin olursa ,  sinyal hattının empedansı daha yüksek olduğu için ,bu hatta indüklenen gerilim GND hattına indüklenenden fazla olur. bu durumda girişe binen gürültü çıkışta yükseltilmişolarak alınır.
Eğer hattımız diferansiyel olsaydı :
iki hattın empedansı da aynı olacağı için indüklenen gerilim ikisinde de aynı olacaktı. Girişe indüklenen gürültü ne kadar büyük olursa olsun , iki uç arasındaki fark değişmeyecekti. bir uca 1V biniyorsa , diğerine de 1V binecek, fark yine aynı kalacaktır.  Bu da diff-amp hanesine + puan olarak yazılır.

Ama bu sistemin de bir sorunu vardır. CMRR meselesi de burada ortaya çıkar.
eğer sinyalimiz çok küçükse , ve beklentilerimiz yüksekse , biraz daha çalışmamız gerek.
Eğer  diffamp girişlerimizin ikisinin de empedansları aynı değilse , veya iki girişimizin kazançları arasında fark varsa? İşte burada CMG dediğimiz ortak mod kazancı sorunu ortaya çıkar. 
Eğer empedanslar eşitlenememişse, gürültü bindiğinde , iki girişimize etkisi aynı olmayacaktır. birine 1Vbinerken diğerine 0.9999V binecek. Aradaki fark da çıkışa yükseltilmiş olarak yansıyacak. Aynışekilde kazançlar eşitlenmemişse , yine aynı sorun yaşanacak. Girişlere binen gürültü aynı bile olsa, kazanç farkıyüzünden çıkışa yansıması farklı olacak. 

İşte bu sorunu aşmak için Enstrüman amplifikatörleri kullanılır. Enstrüman amplifikatörü yapmak için  kullanılan malzeme fazla olduğu için , genelde küçük sinyallerle çalışırken tercih edilir.

Referans meselesi ise şudur.
Bir opampın var. girişine gelen sinyal + veya - olabiliyor. Ama ADC sadece tek polariteli gerilim okuyabiliyor. Bu durumda girişimiz - olduğunda ne yapacağız?
Yapacağımız şey şu. Giriş gerilimini ADC referansının yarısı ile toplayacağız. Yani girişimiz 0 iken  ADC girişi 2.5V , giriş 2.5V iken ADC girişi 5V , giriş -2.5V iken ADC girişi 0 olacak.  Biz 2.5V seviyesini 0 kabul edip , onun üzerindekileri + , altındakileri de - kabul edeceğiz.

[picmanya]

" Referans meselesi ise şudur. " kısmından sonrasını bir kaç gündür anlamış bulunmakdayım. Opamp düz beslemeli olduğunda, AC akım ölçümü için uygulanan bir çözüm.

daha üstlerde yazdığınız ifadeler ise değerli bilgiler ve eminim doğrudurlar. bana şu anki bilgi düzeyimle baya uzak konular.
bunlarıda okumak güzel oldu.

Üzerinden akan akımı ölçeceğim, şönt direnç , opamp ve pic mikro üçüde aynı pcb üzerinde ve birbirine çok yakınlar.
şönt direncin toprağı, aynı zamanda işlemci ve opampın da besleme toprağı oluyor. şönt, opamp ve pic mikro toprak bağlantılarıda birbirine çok yakın olacak yani.

birtek direncin üst ucu +HV yazan yer ile yük arasında 6 metre kadar bir mesafe olacak.

aslında iki şematik uygulayabilirim, bu şematikler şu anki bilgimle şunlar;
terslemeden yükselten ve kazancı 1 olan , diğer bir değişle voltaj takipçi opamp devresi;


terslemeden yükselten ve kazancı en fazla 10 kat artış yönünde olacak opamp devresi;


ikinci devreyi şönt direncin, direnç değeri yüksek kalırsa, daha az bir direnç değeri için uygulayabilirim. yoksa başka bir amacım yok.
eldeki iki devre bu şekilde ise, anlattığım bu işimde, Son olarak, hangi yöntemi kullanmalıyım diyebiliriz?
Enstrüman ve Diferansiyel opamp yöntemlerinden vazgeçip bu devrelerlemi işi yapayım?

yanlış değilsem sonuc bu şekilde çıkıyor olmalı galiba.

[Klein]

baskı devre çizeceksen, alttaki devreyi çiz. istersen direnci köprüler 1 kazançlı kullanırsın , istersen kazanç verirsin. esneklik sağlar.

[picmanya]

Sonuc olarak, bu işe en uygun devre, en son çizilen devre olmuş oluyor. değilmi?
Diferansiyel Opamp yada Enstrüman Opamp yada bilmediğim daha farklı bir Opamplı devreye bu iş için gerek yok.
İşi terslemeyen yükselteç opampla halletmeliyiz.
Bu kısmı sizde onaylayın. pcb yi imal ettireyim artık.
Yardım için sağolun. diğer katkısı bulunan arkadaşlarada teşekkür ederim.

[Klein]

Bence bu yeterli.  Rahmetliyi fazla yıkamamak gerek

[picmanya]

evet haklısınız, gömelim gitsin.
son devreyle yola devam.

[picmanya]

üstdeki devre, uygulayacağım devre oluyor.
Bu devre çıkışını, tekrardan bir gerilim takipçi opampdan geçirip, bunun çıkışını,  pic mikro adc girişime vereceğim.
Bu haliyle devre normal şartlarda atelyede iyi çalışıyor. Fabrika ortamında henüz denemedim.

Mantık olarak dogru fakat sontten akım akıtan devrenin ölçüm devresi ile izoleli olması gerekiyor.
Verilen şema uygulamaya özel bir durum. Ayrıca negatif ölçümlerin yapılmayacağı durumlar için ADC çözünürlüğünün yarısının kaybı sözkonusu.
Motor sürücü devrelerimde benzeri bir yapıyı kullanıyorum. Zaten +/- akımlar için ofset şart.

konuyu baştan sona tekrar okudum ve şu cümleyi gözden kaçırdığımı farkettim.
" Mantık olarak dogru fakat sontten akım akıtan devrenin ölçüm devresi ile izoleli olması gerekiyor."

bu nasıl yapılıyor?  analog opto kuplör mü kullanmak gerekiyor.

sonucda üzerinden akan akım ölçülecek olan, şönt  direncin toprağı ile, şöntden akan akımın oluşturduğu gerilim düşümünü değerlendirecek olan, opampın toprakları ortak olmak zorunda değilmi?

[z]

konuyu baştan sona tekrar okudum ve şu cümleyi gözden kaçırdığımı farkettim.
" Mantık olarak dogru fakat sontten akım akıtan devrenin ölçüm devresi ile izoleli olması gerekiyor."

bu nasıl yapılıyor?  analog opto kuplör mü kullanmak gerekiyor.

Aslında izoleli derken hatalı yazmışım. Ya izoleli ya da floating kaynak yazmalıydım.

Çünkü şemaya bakarsanız sözde toprak uygulaması var.

[picmanya]

herzamanki gibi yine anlamadım. sorun bende dir. kabul ediyorum. bilgi düzeyi farkı.

izoleli kaynak derken:
burda opampın beslemesini, akımı ölçeceğimiz kaynakdan, tamamen izole ayrı bir kaynakdan beslemeyimi kastediyorsunuz?
Örneğin opamp izole dc/dc çevirici, kaynak ile beslensin ve opampın besleme gerilimi, akım ölçülecek şönt dirençden tamamen izole olsun mu demek istiyorsunuz? bu durumda şönt direnç ve opampın toprakları ayrı olunca, ölçüm yapılamıyor.

Ama yinede, izole dc/dc çevirici ile opampı beslemenin bir faydası olmaz, sonucda topraklar yine ortaklanacak nasıl olsa, gibi bir sonuc çıkartmak da doğru olmayabilir.
Belki topraklar ortaklansada izole dc/dc ile opampı beslemenin faydası oluyor olabilir değilmi?

floating kaynak burda nasıl kullanılıyor işte bunu gerçekden anlamadım.

Hocam sözde değil özde toprak uygulaması var diyelim.
Tüm devrenin,  (şönt + pic + opamp)  toprağı ortak kullanılıyor. Ve bu toprak SMPS besleme kaynağının 0V. çıkışı ile irtibatlanıyor.

Başka türlü çalışma olamaz çünkü.

[z]

Bahse konu şemada sense direnci, güç katının herhangi bir kolunda olabilir. (Örneğin H bridge devrede çıkış pinlerinden birinde)

Durum böyle olunca devredeki sözde toprak noktası, aslında güç katının toprağıyla hiç bağlantılı değildir. Dolayısı ile Sens direncinin bağlı olduğu güç katının beslemesi ile opmaplı devrenin beslemesi izoleli olması gerekir. İzoleli kaynaklar bu devreye bağlanınca tabiki galvanik izolasyon kalmaz ama izoleli olmayan (birbirine bağlantısı olan) kaynakları da kullanamazsın.

[Klein]

bildiğim kadarıyla bu projede HV kaynağın toprağı ile opamp devresinin toprak noktası aynı. bana hiç sözde toprak gibi gelmedi.
bu yargıya nasıl vardınız?



Bildiğim kadarıyla "picmanya"nın projesinin prensip şeması bu.  eğer böyle değilse başından beri yanlış yönlendirdik arkadaşı.

[z]

Ben de bu devre için konuşuyordum.

[picmanya]

bunalmis hocam demek istediğinizi şimdi anladım. H köprünün üst tarafından  yani + bara tarafı ile H köprü arası akan akımı yada H köprünün orta noktalarından çıkıp motora giden hatlardaki akımı ölçmekden bahsediyorsunuz.
Tabiki burda galvanik izolasyonlu ölçüm en iyisi. Buna katılıyorum.
Bir başka konudaki 3 fazlı doğrultmaç ve H köprü devresinde, hatırlarsınız yarık açalımmı? açmayalımmı? gerek varmı? diye tartıştığımız yerdeki devrede, bu tarz bir galvonik akım ölçümünü temassız akım trafosu ile yapacağız.
Akım trafosu çıkışındaki şönt direncin uçlarında da toprak yok.

Klein Hocam, Devrem aynen çizdiğiniz gibi, bir yanlışlık yok yani. devre üzerindeki tüm topraklar ortak.
ve bu topraklar işletmenin gerçek toprak iletkenine de bağlı. zaten böyle yapmazsam, akım devresini tamamlayıp akamıyor.
benim aslında bu devrede tek bir çekincem daha kaldı.

Oda şudur;
Tüm devre üzerinde beslenene uç elemanlar şunlar;
pic digital beslemesi, pic adc girişleri beslemesi (vref+ ve vref- değil, bunları adc için kullanmıyorum. direkt AVDD - AVSS pinleri beslemesini kastediyorum) akım ölçümü yapmayı sağlayan yukarıdaki şemadaki opamp beslemesi, 5V. giriş 15V. çıkış izole dc/dc konverter beslemesi, 74HC595 beslemesi ve TPIC6C595 beslemesi dir.
Tüm bu uç elemanların tamamını ben LM2575-5 1A. ile besliyorum.
yalnızca pic adc beslemesi ve akımı ölçtüğüm opampın beslemesini ortak veriyorum ve bu ortak nokta bir bobin üzerinden LM2575-5 1A. regülesi çıkışına bağlı. ve bu bobinin giriş çıkışı pi tipi kondansatör filtre ile filtreleniyor.
ve bu iki elemanın toprağını özel ayrı bir hatdan çekip devre girişinde bağlıyorum.

sonucda tüm uç elemanların beslemelerini LM2575-5 1A. sağlıyor.

Beslemeler bu şekilde iyi olmuşmu? Daha iyi olur diye önerileri olan varsa, değerlendirmek isterim.

[picmanya]

Devreyi Yukarıda Son Çizdiğim Haliyle, Yani Evirmeyen Yükselteç Olarak Kullanıyoruz.
Şimdilik Sorun Yok. Devre Atölye Ortamında Güzelce Çalışıyor.
Diferansiyel Yada Enstrüman Opamp Yöntemini Bu İşte Kullanmadık.

Devremde Beslemede Parazite Neden Olan Yükler Var. Bu Yükler Toprak Üzerindede, Bir Miktar Parazite Neden Oluyordur.
Basite İndirgenmiş Şema Şu Şekilde; 


Toprak Hattına Birşey Yapmalımıyım? Ne Yapabilirim?

Buna Benzer Bir Konuyu Daha Öncede Açmıştım, Orada Tatmin Edici Cevaplar Gelmemişti.
Zannediyorum Ben Sorumu Orda Yanlışda Sormuş Olabilirim. Şimdi Umarım Doğru Sormuşumdur.

Bu Konuyu Takip Edenler Bilir, Opampın Toprak Beslemesi İle Şönt Direncin Toprak Beslemesi ve Diğer Valf, Röle Tarzı Yüklerin Toprak Beslemeleri Aynı İdi.

Toprak Dalgalanıp, Sorun Çıkarırmı?

Şema Karışmasın Diye Vermedim Ama, PIC Mikro nun VSS ve AVSS pinleride Aynı Toprak Hattına Bağlı.

Bu Toprağı Yalıtma İşinin Aslını, Benim Anlayacağım Şekilde Birisi Anlatabilirmi?

Devre Öyle Yada Böyle, Bir Şekilde Nasıl Bağlarsam Bağlıyayım Çalışıyor.
Ama Toprak Konusunda Gözüm Arkada Kalmasın İstiyorum.