この問題の考え方を教えて下さい
以下のようなトランジスタを用いたHブリッジ回路がある。
(1) 24Vで駆動するモータがある。このモータに流れる電流を監視するためにシャント抵抗を設けたい. 適切な場所はどこか?
(2)モータの電流3Aまでを, 最大5Vの10bitのA/D変換で計測する。電流計測値の分解能は何Aか? シャント抵抗を0.1Ωとする。
(3)シャント抵抗の耐圧
(1)について
モータの直後か直前に設けるのですか?
(2)について
入力が3AのときAD値は1023*(3/5)=613.8になりますが, 3/613.8が分解能になるのですか?
(3)について
3[A] * 0.3[V] = 0.9[W]で合ってますか?
よろしくお願いします。
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
1.
シャント抵抗は、当然対象回路に直列に付けることに成ります。理論上は、モータの前後どっちでもいいが実際は直後が多い。
2.
最大3Aなので、シャソン抵抗に掛かると電圧は 0.1Ω×3Aで最大測定電圧は、0.3Vとなります
最大5Vの10bitのA/Dであれば、10ビットは1024段階の測定ができる 0Vがが測定するので・・・
0ビットが0V 1024が5V 間は1023となるので
5V÷1023= 5/1023V が1段階
したがって (5/1023)V÷0.1Ω=(50/1023)が最小分解電流となる
3.
安全率は無視をすると仮定して 最大流れる電流は3Vなので
0.1Ω×3A=0.3V
シャント抵抗の耐圧を効いてますよ・・・
No.3
- 回答日時:
(1)
これはなかなか難しい問題です。
教科書的な回答はモーターにシリーズに入れるです。
この場合、次のような問題が発生します。
電流3A、シャント抵抗0.1Ωとすると信号電圧は0.3Vですが、
シャント抵抗の片側の電圧は0Vと24Vの間で変化します。
抵抗両端の電圧は、0V/0.3Vの場合と24V/23.7V、およびこれらの中間の場合があります。
当然のことながら、24Vの電圧を5VのA/D変換器に入力することは出来ません。
抵抗両端の電圧を計測するためには両端の電圧を同時に測って差をとる必要があります。
この場合、二つのA/D変換器の特性がまったく同じ必要があります。
これらの問題を解決するには差動信号をシングルエンド信号に変換する必要があります。
変換回路の例はこちらが参考になります。
http://www.linear-tech.co.jp/product/LTC6104
http://www.st.com/web/jp/jp/catalog/sense_power/ …
双方向の動作が必要です。
モーターにシリーズに入れるのは何かと面倒です。
それを解決する方法はシャント抵抗を下側のトランジスタのエミッタとグランドとの間に入れる方法です。
抵抗に発生する電圧は0~0.3Vの電圧になるのでこれを5Vまで増幅します。
抵抗が2個必要です。
二つの測定値には差が発生しますが、それはソフトウエアで補正するようにします。
補正値を記憶できるマイコンを使用しましょう。
(2)
10ビットですから1024種類のデータに変換されます。
分解能は3/1024です。
シャント抵抗の抵抗値は分解能には関係しません。
(3)
耐圧は回路の電圧と等しい24V以上が必要です。
それよりも注意が必要なのは消費電力です。
0.1オームの抵抗に3Aの電流が流れると0.1Ω×3A^2=0.9Wの電力が消費されます。
通常、実際の消費電力の2倍以上の許容値の抵抗を使用します。
また、発熱で抵抗値が変化するような抵抗を使うと誤差の原因になります。
十分に余裕のある抵抗を使って放熱に注意する必要があります。
No.1
- 回答日時:
1:普通は、3と4のトランジスタのエミッタが接続されたところとGNDの間に割って入れます。
GNDを基準にしてモーターに流れる電流を計測しますので。2:シャント抵抗が0.1Ωで、3Aを流せば最大0.3V発生します。これを普通増幅することが多いですが、そのまま5V10ビットのAD変換器に入力するのであれば、50mAくらいの分解能しかないでしょう。10ビットの6%(0.3V÷5V)くらいしか使ってないですので(なので、普通はもっと増幅する)。
3:耐圧というなら(耐)電圧のことになります。そうではなくて消費電力ということならその計算になりますが、実際に使う抵抗はその数倍の余裕をみます。これは電力を消費することによって熱が発生し、それによって電力軽減をしないといけない場合があります(通常70℃超)。また、モーターがロックしたりショートしたりすることを考えると、それに合わせた大きな抵抗が必要となるでしょう。
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