Поточний сенсорний резистор з використанням доріжок на друкованій платі

Я хочу заощадити на купівлі сенсорного резистора та просто використанні доріжок на друкованій платі. Мені потрібно відчути до 2,5А, і я хотів спроектувати слід, щоб він мав опір 0,1 Ом. Це хороший підхід? Крім того, чи може хтось поділитися розрахунками щодо того, як визначити довжину та ширину доріжок, припускаючи товщину міді 1 Оз?

Дві основні недоліки пов'язані з точністю: початковий допуск та коефіцієнт температури.

Початкова толерантність

Друковані плати зроблені з відхиленими відхиленнями. Товщина міді номінальна, не точно контрольована. Навіть ширина травлення підлягає великим варіаціям. Ви можете досягти 20% точності поперечного перерізу для початку, якщо вам пощастить, набагато гірше, якщо ви цього не зробите.

Коефіцієнт температури (темпко)

Чисті метали мають крутий темпко, мідь - 0,4% / С. Це зміна опору на 10% для зміни температури 25С. Резистори виготовляють із сплавів, розроблених таким чином, щоб мати майже нульову темпко.

Для визначення того, чи протікає струм чи ні, чи, можливо, навіть для поточного елементу почуття в контрольованому струмом перетворювачі, де він знаходиться в циклі зворотного зв'язку, це може бути добре. Для вимірювання чого-небудь з будь-яким видом точності використовуйте дискретний резистор струмового шунта.

Дискретний резистор матиме набагато більшу потужність, ніж доріжка. І якщо вам доведеться перевантажувати це катастрофічно, його можна замінити, тоді як втрата доріжки призведе до сміття дошки.

По-перше, дозвольте сказати, що я згоден з усіма надісланими відповідями. Однак, при простому зміні вимог це рішення може бути не таким кричущим, як це звучить.

Проектні параметри, надані автором, розпадаються на падіння 0,25 В і втрату електроенергії на 0,6 Вт. Це занадто багато, враховуючи, що нормальні датчики струму працюють від 1 до 10 мВ над резисторами в 0,6 ~ 5 мОм.

Якщо різниця напруги 1-10мВ сумісна з будь-яким схемою, то необхідна довжина міді зменшується до сантиметрів, якщо не міліметрів. Тепер, якщо на друкованій платі вже є трасування потужності від введення до виходу, чому б не використати її для поточного сенсу? Перепад напруги вже є! Аргумент того, що записування цього сліду знищить PCB, стає недійсним негайно.

Другий найбільш озвучений аргумент - тепловий коефіцієнт. Дуже вірний пункт. Однак я підозрюю, що потужність сліду на друкованій платі буде мати набагато більшу теплоємність, ніж резистор. Насправді, якщо правильно зробити, це буде навколишнім. Звичайно, недостатньо точний, звичайно, але ми не бачили вимог. Як зазначав @ neil-uk, є програми, де виявлення поточного потоку достатньо. Або раптові сплески при струмах в кілька разів вище норми (наприклад, зупинка двигуна).

Ще один аргумент - початкова обробка. Так, у масовому виробництві це буде неправдоподібно. Але для одноразового проекту це легко зробити за допомогою ретельного нанесення тонкого наждачного паперу.

Словом, так само, як і інші, я б цього не рекомендував. Але я вважаю, що це можливо і прийнятно в деяких конкретних обставинах.

ОНОВЛЕННЯ

Читав нотатки додатків і натрапляв на AN894 від Microchip. На сторінці 3 ви можете знайти "Рисунок 3: Резистор шунтування друкованої плати" як дійсний варіант для конструкцій, де висока точність не потрібна.

Мідні резистори збільшують опір з температурою. Це приблизно 0,4% на градус С. Це робить їх поганими резисторами. Але, можливо, з вами все в порядку. Тільки майте на увазі, що підвищення температури на 25 градусів дасть вам 10% підвищення опору.

В основному, якби у вас був спосіб виміряти фактичний опір або спосіб дізнатися температуру сліду, ви могли б компенсувати зміну температури. Зазвичай це не практично.

Спосіб розрахунку опору металевого резистора з рівномірним перетином полягає в наступному:

R = ρ * l / A

R - опір, ρ - основний опір матеріалу, l - довжина резистора, а A - площа поперечного перерізу резистора. Для сліду площа поперечного перерізу - товщина сліду * ширина сліду.

Для міді ρ дорівнює 1,72 * 10 ^ -8 Ом-метрів. Тому використовуйте метри на всі ваші ширини, висоти і довжини, щоб уникнути помилок з одиницями.

Сподіваємось, що допоможе вам оцінити, чи потрібно використовувати мідний резистор, а також як розрахувати розміри, які можуть працювати.

Гаразд, подивимось. Є дві речі.

По-перше, для потужності 2,5 А ширина сліду повинна бути не менше 42 миль, згідно з калькулятором BITTELE . Тепер, щоб досягти 0,1 Ом, довжина сліду повинна бути приблизно 8,3 дюйма. Я не впевнений, чи вартість простору на друкованій платі може компенсувати вартість резистора в 1 долар.

По-друге, є виробничі допуски. Товщина покриття може змінюватись, і є надмірне травлення, що робить слід більш вузьким. Тож значення цього шунта буде змінюватися від дошки до борту. Щоб дійти до типових допусків 0,5% - 0,1% до резисторів, вам потрібно буде застосувати індивідуальне калібрування резистора, що коштуватиме багато.

Тепер ви вирішите, чи це гарна ідея використовувати слід PCB замість гарантованого резистора $ 1 SMT.

Можливо, ви можете це зробити на керамічному відніманні друкованої плати. У звичайному FR4 ви можете це зробити, але толерантність буде поганою і температурний коефіцієнт буде жахливим.

Для 2,5A та 0,1 Ом вам знадобиться 275 мм сліду 1 мм.

Інструментарій друкованої плати Saturn.

Однак я рекомендую поточний сенсорний резистор або датчик ефекту Холла від Allegro MicroSystems або подібного.

Інші відповіді досить добре висвітлили, як це зробити. В основному просто використовуйте калькулятор, щоб визначити ширину та довжину сліду. Але я вважаю, що ці коментарі надто обережні. Якщо ви просто намагаєтесь виявити зупинку двигуна, надмірний струм чи щось подібне, я б сказав, що це добре. Я робив це успішно раніше.

Ви повинні розібратися, яка точність вам потрібна. Якщо він дуже низький (він повинен бути, враховуючи цей метод), то з’ясуйте, на скільки ви можете зменшити напругу шунта і все-таки отримати таку точність. Якщо ви почнете з низького рівня vRef, а потім вирішите лише 10-20 точок роздільної здатності, ви повинні мати можливість знизити опір шунта.