Společnost ams představila svůj referenční návrh pro měření proudu s přesností ±1 % na základě monitorování napěťového úbytku měděné trasy na desce plošného spoje. Vývojáři systémů pro správu bateriových zdrojů napájení, pro které se vžilo zkrácené označení BMS (Battery Management System), se tak třeba nyní mohou zbavit přesných rezistorů – bočníků, které se při snímání proudu běžně používají. A že se nejedná zrovna o levnou záležitost, vždyť cena precizního rezistoru s nízkým teplotním driftem se může při sériové výrobě vyšplhat i na $1.50 za jeden kus.

 

 

V rámci správy baterií patří přesné měření proudu k základním požadavkům od kterých se dále odvíjí nezbytné sledování stavu jejich nabití, celkové kondice článků apod. Nová deska referenčního návrhu proto přichází s detailně popsanou možností proudového měření v BMS aplikacích, které např. využijeme ve spojení s oblíbenými koly na elektrický pohon (e-bike, pedelec – na HW serveru viz také článek „Dobijte si baterky“- elektrická kola a jak na ně?) a dalšími návrhy s proudovými odběry až do 40 A. Stejný design pak bude možné jednoduše přizpůsobit pro měření vyšších proudů až do velikosti 100 A a s využitím výhradně odporu měděné trasy na desce plošného spoje.

 

Jádrem referenčního návrhu se stal obvod ams s označením AS8510 (Data Acquisition Device for Battery Sensors), integrované řešení velmi citlivého front – endu pro sběr dat se dvěma měřicími kanály. O co se jedná?

 

 

AS8510 je v podstatě „bezoffsetová“ 2kanálová měřicí struktura s nízkým vlastním šumem, přizpůsobená přesnému měření proudu baterie v rozsahu mA až kA ve spojení s bočníkem 100 μΩ, zapojeným v sérii se zdrojem. Díky svému druhému kanálu pak může podchytit buď napětí na baterii souběžně s naměřeným proudem nebo zpracovat analogový výstup vnitřního, ale též vnějšího teplotního čidla.

 

Oba kanály jsou přitom dobře sladěné a mohou tak měřit buď malé signálové úrovně až do ±160 mV oproti zemi s využitím zesilovače s nastavitelným ziskem PGA nebo zase poněkud větší signály v rozmezí 0 až 1 V, tentokrát již bez zesilovače. Po A/D převodu (sigma – delta) a číslicové filtraci bude 16bitový výsledek dostupný prostřednictvím 4drátového, standardního sériového rozhraní. Součástka kromě toho nabídne řadu doplňkových funkcí popsaných v dokumentaci k ní.

 

 

Ale zpátky k výchozímu návrhu. Jeden kanál zde bude využit k měření proudu na základě snímání napěťového úbytku na 10 mm dlouhé části trasy plošného spoje se známou velikostí odporu a stejně tak též teplotním koeficientem. Druhý z kanálů pak měří teplotu měděné cesty a to buď s využitím interního senzoru teploty AS8510 nebo (možná ještě přesněji) vnějšího čidla. Po aplikaci kompenzačního algoritmu společnosti ams pak může integrovaný obvod rovnou vyloučit vliv změny odporu měděného vedení s teplotou. V praxi to bude znamenat proudová měření s přesností do ±1 % v rámci celého rozsahu provozních teplot, tj. od -40 °C až do +125 °C, aniž by přitom byl požadován jinak obvyklý přesný bočník – rezistor s nízkou teplotní závislostí.

 

 

 

Integrovaný obvod AS8510 může ve spojení s precizním rezistorem o velikosti 100 µΩ dosahovat v proudovém rozsahu od několika mA až po jednotky kA docela vysoké přesnosti ±0,5 %. S novým referenčním návrhem od ams pak budeme schopni se stejným integrovaným obvodem měřit s ne o mnoho větší chybou, ale zato bez přítomnosti tradičního precizního rezistoru.

 

 

Jak jsme již zmínili výše, užitek plynoucí z metody teplotní kompenzace implementované v tomto návrhu (více na www.ams.com/AS8510/CopperShunt) mohou mít např. vývojáři nejrůznějších elektrických vozítek, skútrů, koloběžek apod., jejichž elektronické systémy musí čelit vysokým výkyvům okolní teploty. Díky popsanému řešení tak mohou zaznamenat další posun vpřed – rozpiska materiálu se sice (a to je dobře) ztenčí, ale požadavky řady aplikací v otázce dosahované přesnosti měření zůstanou stále vyslyšeny.

 

Zdroj: ams