Vraag:
Wat zijn de gebruikelijke technische overwegingen voor een UAV-stroomsensor?
FlashCactus
2020-04-17 12:54:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Stroomsensoren zijn een populaire functie in vluchtcontrolestapels met meerdere vliegtuigen en vaste vleugels.

De meeste zijn analoog, d.w.z. zetten de stroom om in een spanning met behulp van een kleine shuntweerstand (en mogelijk een spanningsversterker). Die spanning wordt vervolgens gelezen door de vluchtcontroller via een ADC-pin. Ik heb geprobeerd het mijne te maken, en in dergelijke gevallen is het handig om de beste praktijken in de branche te kennen, maar mijn Google-Fu was niet sterk genoeg om die te vinden, en reverse-engineering is een nogal vervelend voorstel, aangezien Ik heb alleen een ESC-geïntegreerde.

De belangrijkste vragen waarop ik geen antwoord kon vinden zijn:

  • Is de shuntweerstand meestal aan de hoge kant gemonteerd (dwz aan de positieve accupool), of aan kant (aan de minpool), en waarom? Maakt het uit?
  • Welke klasse versterker, in termen van precisie, wordt gebruikt voor de waargenomen spanning?
  • Welk bereik van uitgangsspanningen verwacht de FC?
  • Wordt er een afvlakking (laagdoorlaatfilter) toegepast op de uitgang van de sensor om aliasing door mogelijke hoogfrequente stroomrimpel te verminderen?
  • Als er een verschil is tussen standaardsensoren die worden gebruikt in betaflight FC-stacks vs., bijv Wat zijn APM- of PX4-vluchtcontrollers?

Als iemand een schakelschema van een "typische" stroomsensor zou kunnen leveren, zou dat ook zeer op prijs worden gesteld.


Verduidelijking over het doel van deze vraag:

Ik vraag het omdat, hoewel ik mijn eigen ideeën heb over elke keuze, ik niet kan verifiëren of ik alles heb overwogen in de beslissingen en het relatieve belang van alle betrokken factoren (zonder er eerst een te bouwen en te kijken hoe de dingen aflopen). Daarom zou ik graag willen leren van in de praktijk geteste commerciële ontwerpen en zien hoe zij al deze vragen hebben opgelost.

d.w.z. mijn gedachten over waar de shunt moet worden gemonteerd: de lage kant is eenvoudiger, maar als het op deze manier wordt gedaan, kunnen rimpelstromen van ESC's een spanningsrimpel in de grond veroorzaken, wat erger is dan de spanningsrimpel bij VBAT, omdat alles in de drone ermee is verbonden direct als een gemeenschappelijke terminal, terwijl VBAT meestal door een regulator gaat voordat het gevoelige elementen raakt. Aan de andere kant denk ik misschien te veel na over de betekenis van dit aspect, en het zou hoe dan ook in orde kunnen zijn; de beste manier om dat te leren is door te zien hoe anderen het doen; als ze de weerstand alleen aan de hoge kant monteren (of alleen aan de lage kant), dan moet het significant zijn, als het ze niet kan schelen, zou het mij ook niet kunnen schelen.

Twee antwoorden:
Kralc
2020-04-17 14:13:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink
  • Is de shuntweerstand meestal aan de hoge kant (d.w.z. aan de positieve accupool) of aan de lage kant (aan de negatieve pool) gemonteerd, en waarom? Maakt het uit?

Er mag geen significant verschil zijn met de meting als de shuntweerstand aan de hoge of lage kant is. Omdat de weerstand in serie is, blijft de absolute spanning over en doorstroom, de weerstand hetzelfde. Er kan echter een klein voordeel zijn voor de een of de ander, afhankelijk van het ontwerp van uw sensor - als u deze bijvoorbeeld aan de lage kant heeft, wordt de meting uitgevoerd ten opzichte van de GND van het circuit, wat het aantal componenten van uw versterker / signaalconditioneringsontwerp kan verminderen.

  • Welke klasse versterker, in termen van precisie, wordt gebruikt voor de waargenomen spanning?

Dit zal enigszins afhangen van je ontwerp, en je vindt misschien dat de precisie van de ADC de beperkende factor is (bijv. een 8 bit 5V ADC heeft een resolutie van 19,5mV.) is het de taak van de versterker om het waardenbereik van uw sensor af te stemmen op het ingangsbereik van uw ADC. Hoewel een lineaire relatie intuïtief en rechttoe rechtaan is, kan het wenselijker zijn om een ​​curve te hebben die een grotere gevoeligheid geeft rond de verwachte bereiken, maar toch ongeldige waarden rapporteert met een iets verminderde precisie. U zou de curve moeten karakteriseren en deze in uw vluchtcontroller moeten programmeren voor een correcte rapportage.

  • Welk bereik van uitgangsspanningen verwacht de FC?

Dit hangt volledig af van de vluchtcontroller - maar typische bereiken voor ADC's zijn 0 tot 3,3 V of 0 tot 5 V. Onthoud dat als u een negatieve uitlezing wilt rapporteren, u uw nulwaardesensor-uitgang voor middenbereik op de ADC moet aanpassen.

  • Is er afvlakking (laagdoorlaatfiltering) toegepast op de sensor output om aliasing van mogelijke hoogfrequente stroomrimpel te verminderen?

Filteren is een goed idee om ongewenste waarden te helpen verminderen. De reactietijd van het filter moet snel genoeg zijn om geldige veranderingen vast te leggen en ruis te onderdrukken. U kunt de filterresponssnelheid vergelijken met uw samplefrequentie - uw filterrespons kan langzamer zijn als u de spanning elke 0,5 seconde controleert in plaats van elke 0,05 seconde. Als alternatief kunt u besluiten om wat filtering in de software uit te voeren, meerdere keren te bemonsteren en te middelen, maar dit kost CPU-tijd weg van andere taken.

Bedankt voor het antwoord! Hoewel het wordt gewaardeerd, zijn het ook voornamelijk theoretische gedachten over het algemene geval, en ze weerspiegelen meestal mijn eigen gedachten (wat leuk is). Het probleem daarmee, en waarom ik deze vraag in de eerste plaats stel, is dat deze conclusies, omdat ze theoretisch zijn, wel of niet waar kunnen zijn. Dit is waarom ik vraag _hoe het wordt gedaan in commercieel verkrijgbare sensoren_, aangezien deze ontwerpen in de praktijk zijn getest en ontwikkeld met gebruikmaking van alle kennis over hoe alle factoren waar ik naar vraag, zouden spelen in dit specifieke domein.
jpou
2020-05-02 15:42:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Met het PM07 energiebeheerbord van Holybro als voorbeeld. Ze gebruiken een shuntweerstand aan de hoge kant. De spanning over de shuntweerstand wordt vervolgens naar de Texas Instruments INA169 stroomdetectieversterker gevoerd. Gain en BW van de versterker worden ingesteld met behulp van een externe weerstand. Ik was onlangs mijn eigen power management board aan het ontwerpen en had precies dezelfde vragen als jij. Uiteindelijk heb ik, in plaats van mijn eigen oplossing uit te vinden, het typische gebruiksvoorbeeld gebruikt dat wordt gegeven in het INA169-gegevensblad met de PCB-layout aangepast aan mijn behoeften.



Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 4.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...