Sensore di corrente CS103

DESCRIZIONE

Il sensore di corrente CS103 grazie al componente MAX4080 amplifica la differenza di tensione presente ai capi di una resistenza di basso valore ( Rsense o Rshunt ) posta nel ramo positivo di alimentazione e restituisce in uscita una tensione proporzionale riferita a GND.

MAX4080 Application Note

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ESEMPIO DI CABLAGGIO

Di seguito sono proposti alcuni casi tipici di utilizzo, il primo per monitorare l’assorbimento di un motore e il secondo per monitorare la corrente erogata da un pannello solare.
Grazie al range esteso di alimentazione e alla possibilità di regolare il fondoscala del sensore da qualche centinaio di mA a diversi A il CS103 diventa un sensore estremamente versatile.

MAX4080 Application Note
MAX4080 Application Note

RANGE ALIMENTAZIONE

Il MAX4080S  accetta in ingresso una tensione che a partire da un minimo di 4,5V può raggiungere i 76Vdc massimi.
Per garantire il corretto funzionamento del componente quindi bisogna prestare attenzione che anche a pieno carico la tensione di alimentazione non scenda mai sotto i 4,5V pena una misura di corrente errata.

RISPOSTA IN FREQUENZA

Il MAX4080S ha na banda passante di 250Khz, una simile banda passante puù tornare molto utile per misurare correnti impulsive come quelle generate da segnali PWM.
È stato deciso di non limitare la banda passante con dei filtri per poter sfruttare al massimo le potenzialità del CS103 ma qualora non servisse e si avesse, al contrario, bisogno di un segnale pulito è possibile inserire in uscita un piccolo filtro RC.

DETERMINAZIONE FONDOSCALA IN RELAZIONE ALLA Rshunt

La versione “S” del componente MAX4080 presenta un guadagno interno programmato in fabbrica di 60 con un errore massimo del +/- 1%, questo significa che per avere 5V in uscita serviranno 83,33mV ai capi dello shunt ( 5/60 = 0,083333V ), a seconda della resistenza avremo quindi i seguenti comportamenti:

Rshunt ( Ω ) Ifs ( @5Vout) V/A ( Vfs/Ifs ) A/V ( Ifs/Vfs) Prshunt (W)
0,100 0,8333 6,00 0,1666 0,0083 W
0,050 1,6666 3,00 0,3333 0,1388 W
0,005 16,666 0,30 3,3333 1,38 W
0,003 27,777 0,18 5,5555 2,31W

Dove:

Vfs = 5Vdc
Gain = 60
VshuntFs = Vfs / Gain = 0,08333V

P(Rshunt) = (Ifs^2) * Rshunt = VshuntFs * Ifs

Ifs = (Vfs / Gain ) / Rshunt

V/A = Vfs/Ifs = Vfs / [(Vfs/Gain) / Rshunt ]
= Vfs * Rshunt/(Vfs/Gain )
= Vfs * Rhunt * (Gain/Vfs )
= Rshunt * Gain

A/V = 1 / ( Rhunt * Gain )

ATTENZIONE: Le resistenze in SMD in formato 2010 supportano massimo 1W il che limita la massima corrente misurabile.
Nel caso di resistenze da 0,005Ω la massima corrente misurabile è sqr(1W/0,005Ω) = 14A
Nel caso di resistenze da 0,003Ω la massima corrente misurabile è sqr(1W/0,003Ω) = 18A

Le principali caratteristiche del modulo CS103 sono:

  • Misura della corrente sul ramo positivo che permette di non avere nessuna differenza di potenziale  tra il riferimento negativo della sorgente di alimentazione e del carico.
  • Guadagno di amplificazione molto elevato, la versione ‘S’ del componente ha un Gain pari a 60 che permette l’utilizzo di shunt di bassissimo valore anche per la misura di corenti ridotte.
  • Tensione di lavoro compresa tra 4,5 e 76Vdc
  • Corrente massima misurabile di 27A con Rshunt = 0,003Ω a filo da 3W
  • Massima differenza di potenziale ai capi di Rsense di 100mV ( Max Vout = 6V )
  • Dimensioni contenute di solo 35×15*15mm
  • Led di segnalazione della presenza dell’alimentazione

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