Měřící modul napětí a proudu VCAI2C02A

[kaklik]

Nový měřící modul by měl umožňovat měření proudů v rozsahu 0.1 až 50A a napětí do 50V.

Modul by měl vycházet z existujícího návrhu modulu VCAI2C01A, ze kterého může převzít zvolený typ ADC, volbu OZ pro analogové vstupy.

Naopak by měl být rozšířen o měřící transformátor a umožňovat osazení, či použití více alternativních typů transformátorů.

Zapojení konektorů pro připojení I²C a volbu adresy by mělo zůstat zachováno.

Cílem nového modulu je

• Umožnit meření většího rosahu proudů zejména z pohonných akumulátorů
• Umožnit automatický sběr dat o průměrném dodávaném výkonu
• Zlepšit bezpečnost měření (eliminovat riziko zkratu a požáru při manuálním připojování měřícího přístroje), taktéž omezit riziko šíření proudů společnou zemí sdílenou se zbytkem zařízení. Tohoto je třeba dosáhnout galvanickým oddělením měřeného zdroje od měřícího systému.

[kaklik]

Měřící vstup pro připojení měřeného napětí by mohl být realizován konektorem XT-30.

Zároveň by bylo vhodné, aby měřené napětí nemělo společnou zem se zapojením modulu potažmo se zařízeními připojenými na modul. Z tohoto důvodu je potřeba na vstup použít izolační zesilovač (příklad).

[kaklik]

@ChroustJan Nemáš už náhoudou pro THT variantu konektoru XT-30 nakreslený KiCAD footprint?

[ChroustJan]

Nemám

[kaklik]

Díky potřebě napájení oddělené části izolačního zesilovače z měřeného zdroje může být měřený rozsah napětí pouze cca 3 až 50V.
Tento limit by ale bylo možné vyřešit zavedením možnosti připojit izolovaný napájecí zdroj, jako je například baterie CR2032.

[VCO34]

Ten měřící transformátor viz. link je pro 5V 15mA - Pro zjednodušení bude použito i 5V I2C ?, nebo tam bude i externí napájení ?

[kaklik]

Pokud měřící trasformátor vyžaduje 5V napájení, tak je zřejmě potřeba, aby bylo použito 5V i²C. To je myslím omezení se kterým se dá vydržet. Ten minulý modul VCAI2C01A to má v podstatě obdobně.
Pokud bude jedinná omezující součáska ten transformátor, tak možná pak někdy půjde najít měřící transformátor, který funguje i na 3.3V. Teď to ale není potřeba.

[kaklik]

Myslím,že by alespoň jeden adresní bit ADC měl být konfigurovatelný jumperem.

• pull-up rezistory na I2C by bylo zřejmě lepší použít 10k, jednak jsou to pouze dva rezistory na PCB jiné hodnoty a potom je zbytečné na modulu mít tak tvrdé pull-upy, když pravděpodobně budou už i na ostatních modulech připojených na sběrnici
• nejsem si jistý, jestli testpointy na vstupu ADC nejsou náhodou plýtvání místem
• Měřící transformátor by u napájecího vstupu mohl mít blokovací kondenzátor, neboť má ratiometrický výstup a napájení ADC blokováno je.
• chybí kondenzátor na Vreg2
• Mám pochybnosti o tom, že odporový dělič na vstupu umožňuje měřit napětí i od nízkých hodnot. Neboť parametr Input Common-Mode Range začíná na 0.35V. Zřejmě je proto nutné vstupní napětí posunout pomocí VREf výstupu, jak to ostatně i provádějí ve Figure 34. DOSA Module datasheetu.
• Podobné posunutí hodnoty napětí je zřejmě potřeba udělat i na výstupu, neboť output voltage range je 0.2 až 2.7 V.

[kaklik]

Myslím si, že vstup ADC CH2- je třeba připojit k REFout výstupu, aby bylo možné využít celý rozsah ADC pro měření výstupního napětí.

EAout2 není potřeba zapojovat a ani k němu nemusí být přivedeny rezistory R7 a R21.

[VCO34]

@kaklik zapracoval jsem upravy. je to na gitu. Přemýšlím zda má smysl tam mít ty dva vstupní děliče. také jsem tam přidal compensation network co mají v datasheetu

[kaklik]

Dobře, aby se dalo zjistit, jestli tam ty dva měniče jsou potřeba by bylo vhodné zkusit udělat simulaci té odporové sítě.

[VCO34]

Nějaké výhrady nápady ? všechny součástky krom LED jsou ze spodní strany

[ChroustJan]

@VCO34 my dáváme LED standardně z druhé strany s tím, že se osadí opačně. Pro ilustraci je to vidět zde.

Používáme pouzdro 1206, toto

[VCO34]

@ChroustJan @kaklik commitnul jsem DPS rev1, LED jsem upravil dle podmětu, doplnil popisky atd. Pokud nebude nic jiného můžeme pustit do výroby.

[ChroustJan]

Koukal jsem na to @VCO34 :
-bylo by dobré doplnit přesnější typ tohoto IO ADUM3190 nebo je jedno která verze se tam dá? Možnosti

-tady také dovyplnit typ aby to bylo jasné MCP3423

-Doplnit typ který budeme osazovat standardně L01ZxxxS05 ( @kaklik ) a pak do schéma dát rozpis variant (stačí v textu), které je tam možné osadit a jaké to má parametry.

-byl nějaký důvod mít R a C v 0603? Protože mi máme spoustu hodnot v 0805:( v 0603 máme malé zásoby.

[kaklik]

Já bych tam asi navrhoval standardně osazovat tu 100A verzi L01Z100S05.

Jinak ty přesné typy by měly být v poli MFPN, podle návodu tady: https://wiki.mlab.cz/doku.php?id=cs:tools&#schema_-_pojmenovani_soucastek

[VCO34]

@kaklik - měřící transformátor má pro všechny rozsahy stejné pouzdro - do pole MFPN přidána varianta 100A
@ChroustJan - ADUM - doplněn, MCP doplněno, transf. typ doplněn do MFPN

• 0603 - používám standardně na všem - jsou malé, levné a ještě dobře osaditelné
• po domluvě s Jakubem K. - nahrazeny 0805

nová verze v gitu

[ChroustJan]

@VCO34 bylo by možné zařadit tento modul do máster větve? Provedl jsem kontrolu a vytvořil výrobní data.

[VCO34]

hotovo @ChroustJan

[ChroustJan]

@VCO34 tento týden by měli přijít PCB:) Jen bych se chtěl zeptat, jak se stalo, že ten modul je jen přes 3šrouby? Jakub mi říkal, že jste byli domluvení na 4 šrouby. Nešel nám ten PCB pak složi s ostatními a musel se nechat vyrobit samostatně. V zásadě mi jde o zjištění, zda to byl záměr, nebo došlo ke špatnému pochopení, jak se daný rozměr počítá a bude potřeba návod vylepšit.

[VCO34]

@ChroustJan @kaklik Hoj, nějak si nevybavuju, že bych to měl jako podmínku, každopádně je možné, že původně byl na 4 a já ho optimalizací z redukoval na 3. Co se týče rozteče děr, vycházím z toho co je na wiki a to 400mil a je jedno kolik děr zaberu. Pokud to tam je napsané tak jsem si toho nevšiml. Měl si se ozvat ještě před výrobou - upravil bych to.

[ChroustJan]

@vco vyhodnotili jsme to jako zbytečné, to upravovat a menší je lepší:)

[ChroustJan]

@VCO34 mám problémy sehnat 40k a 17k nejsou nikde moc skladem. Není možné přepočtení na hodnoty které jde koupit? Ideálně v TME a Mouser.

[VCO34]

@ChroustJan Hoj, to vypadlo ze simulace - jakou řadu máte ? zkusím to trochu pošolichat.

[ChroustJan]

@VCO34 jde tam dát cokoliv, co je skladem tady:
https://www.tme.eu/cz/katalog/rezistory-smd-0805_100549/
https://cz.mouser.com/Passive-Components/Resistors/Film-Resistors/Thick-Film-Resistors-SMD/_/N-7gz42?P=1yzmou0

[VCO34]

@ChroustJan Hoj, tak můžeme nahradit 40.2k a 16.9k (1%) vybíral jsem z E48

[ChroustJan]

@VCO34 je potřeba dodělat PCB tak, aby si šlo vytisknout osazovací předpis. Tedy vrstvy F.Fab a B.Fab.

[VCO34]

@ChroustJan @kaklik Máš to v masteru - jinak co takhle nějaký checklist před výrobou, který by všechny tyhle dodělávaky zkontroloval ? - já svoje plošnáky osazuju z F.silk nebo je osazuje automat - takže tyhle vrstvy standardně neupravuji. :)

[ChroustJan]

Checklist aktuálně nemáme. Máme popis v návodu.
Správně by mělo být v F.Silk a B.Silk jen to co se dá nechat vyrobit na PCB. F.Fab a B.Fab by měl sloužit pro dokumentaci. Aktuálně podle této vrstvy osazujeme, když to děláme ručně.

[kaklik]

Jistá verze checklistu existuje je ve stejném návodu jako posílal @ChroustJan na konci.

[kaklik]

[VCO34]

vypadá to dobře - už jste zkoušeli funkčnost ?

[kaklik]

@VCO34 To čeká na tebe. :D

[VCO34]

Oki, myslím, že se nám podařilo najít lepší variantu zapojení pro měření napětí na tomto modulu. Zenerovu diodu vyměníme za stabilizátor S1142D500I-E6T1U. Ověřil jsem s ním zapojení a funguje skvěle.

Minimální napětí na vstupu je 3,3V == 0,396V na výstupu izolačního zesilovače.
Pro 50V == 1,404V.
Teplota stabilizátoru při 50V a cca 5min provozu 42,4°C okolí cca 25°C.

Rozdíl vstupu a výstupu isolačního zesilovače je cca 1mV

[kaklik]

@VCO34 jaké úpravy jsou potřeba, aby se se současnou verzí modulu dalo měřit?
Existuje nějaký fungující kus?

[VCO34]

Hoj, bylo třeba vyřešit napájení pro izolační zesilovač, zenerova dioda nefungovala dobře, což jsme vybrali a vyzkoušeli, že funguje jeden z LDO obvodů. též nám tam chyběl 1uF kondík na Vdd2. Ale stejně napětový vstup nefungoval dle tvých představ, já nenašel na tvoje požadavky řešení. Proudová větev fungovala dobře hned, upravil se akorát vstupní dělič na 18k 0,1%
Takže mám tu 4moduly originál, ztoho jeden experimentální na kterém jsem dělal pokusy.

[kaklik]

Dobře a chystáš se na tom nějak pokračovat?

[VCO34]

Zásadně nechystám, protože nemám řešení k tvým požadavkům a také jste ho do teď nepotřebovali :)

[kaklik]

Dobře a mohl by jsi prosím nějak zdokumentovat tu aktuální nejlepší funkčnost, které se podařilo dosáhnout?

[VCO34]

však píšu výše, čeho jsem dosáhl a co je třeba dořešit, opravit. Zbytek jsou poznámky ve schématu. Více k tomu nemám. Jo vlastně ještě jsem měřil linearitu, tenkrát jsem ti ji posílal do chatu, ale chápu, že to je ztraceno :). Ted bude celkem kumšt to pullnout do gitu. Poslední verzi mám samozřejmě u sebe.

[roman-dvorak]

Ahoj, lze tohle issue prosím nějak dovyřešit?