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FORO TÉCNICO => Foro Técnico => Mensaje iniciado por: Picuino en 11 de Marzo de 2012, 11:37:34

Título: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 11 de Marzo de 2012, 11:37:34
Necesito diseñar un circuito detector de corriente de pico.
El caso es que he montado uno con el operacional LM358 y resulta muy lento.
Los pusos de corriente vienen de un mosfet controlado por PWM a 20khz, de forma que los pulsos pueden tener de 0 a 50us de ancho.

El circuito que he montado es semejante a este:

(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3d/PeakDet.svg/250px-PeakDet.svg.png)

En el circuito he cambiado el interruptor por una resistencia

Si quito el condensador, la señal de salida es igual a la de entrada. Funciona bien, pero no mantiene el valor de pico de Vin en la salida.
Si pongo el condensador, la señal de salida sube con el primer pico de entrada. El valor de pico en la salida se va descargando poco a poco y no vuelve a subir hasta que la salida no llega a valer cero. ¿¿¿???
Creo que se debe a que el operacional es un poco lento.

¿Alguien conoce un detector de pico que funcione con pulsos rápidos (0-50us)?

Saludos.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Suky en 11 de Marzo de 2012, 19:30:55
Ahí el problema esta en la selección de los valores de R y C. Según esos valores tienes constantes de carga y descarga. Tendrías que infórmate sobre el tema, para calcular los valores más adecuados y probar si da resultado.

Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: marce128 en 11 de Marzo de 2012, 22:53:22
precticamente cualquier operacional anda a esa frecuencia, no asi el diodo, ese puede ser el problema.

que valor de capacitor estas usando??? y que valor de resistencia???

dices que la señal viene desde un transistor manejado por un pwm, será de una resistencia para medir corriente colocada en el drenador del transistor?? la señal de entrada de que tension a que tension va???

disculpa por las preguntas, pasa que uno de los posibles problemas pienso que esta en que este circuito no es para lo que quieres hacer.
otra cosa, con que tensiones estas alimentando el operacional, si lo estas usando con una fuente simple, no simetrica ( o sea sin tension negativa ) este amplificador no te servira, necesitaras un rail to rail, porque este no funciona bien en tensiones bajas cercanas al 0V.

lo digo porque seguro que si mides en una resistecia sensora de corriente estas tratando de medir en el orden de 1V, y seria mejor que coloques una pre etapa amplificadora, para que el detector de pico trabaje en tensiones mas altas.
que es lo que necesitas medir?? puedes poner un grafico del transisor pwm y como conectas esta parte???

Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 12 de Marzo de 2012, 10:49:35
Gracias a todos por responder.

Sobre vuestras preguntas:

El diodo es un 1N4148 (rapidísimo)
El circuito completo es este:

(http://sites.google.com/site/picuino/dc_motor_regulator/Schematic_v11.png) (http://sites.google.com/site/picuino/dc_motor_regulator/Schematic_v11.png)

Detalle:

(http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?action=dlattach;topic=37792.0;attach=18085;image)

El detector sirve para calcular y mantener la corriente de pico que pasa por la resistencia de sensado de corriente R8.
El operacional está alimentado a 12 voltios.

El condensador es de 100nF y la resistencia equivalente de 12.5k (tiempo característico de 1.25ms)

Pruebas realizadas:
He realizado varias pruebas y el circuito solo funciona correctamente para pulsos de corriente con un ciclo mayor de 7us
Por debajo de este valor, la tensión de salida no aumenta lo suficiente.
Con ancho de pulso de 3us, el detector ni se entera de los pulsos de entrada y la salida vale cero.

El problema está en el LM358, que es demasiado lento.

Necesito un operacional con las siguientes características:
    Alimentación simple
    Entradas y salida que alcancen los valores negativos (rail)
    Corriente de alimentación de 2mA máximo (es lo que aporta la salida Vref del L6203, se podría cambiar añadiendo un regulador)
    Tiempo de respuesta a pequeña señal menor de 1us
    Velocidad de subida de la tensión de salida (slew-rate) mayor de 4v/us

El LM358 cumple con todo excepto con el tiempo de respuesta que llega a ser de 3 o 4us.
El slew rate pensé que sería pequeño, pero es suficiente. En lazo abierto la tensión de salida es prácticamente igual a la de entrada.
El problema está en que el operacional tiene la salida a cero durante todo el ciclo y cuando llega el pulso de corriente y tiene que aumentar la tensión de salida, tarda mucho tiempo en reaccionar.

He pensado en colocar un comparador LM393]http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=lm393-n&reg=en&fileType=pdf]comparador LM393 (http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=lm393-n&reg=en&fileType=pdf). El problema es que la salida oscila mucho al ser un comparador y a veces la salida llega a valer más de lo correcto (sobrepulso).

Saludos.

Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: fram_22 en 12 de Marzo de 2012, 13:26:47
HOla! Yo he utilizado el OPA27 de TI es rapidisimo y tiene un muy bajp umbral de ruido.
Si bien esta pensado para alimentacion bipolar yo lo he utilizado con alimentacion secillla y me ha funcionado perfectamente.

Adenas Ti da muestras de este operacional por lo que podrtias probarlos. Creo que te sera util.

saludos!
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 13 de Marzo de 2012, 14:35:57
Hola fram_22,
El problema, como tu dices, es que ese circuito no está referido a la alimentación negativa.

He tenido un par de ideas para solucionar el problema:

1.- Cuando el ciclo de trabajo sea muy pequeño, se puede forzar cada cierto tiempo un pulso de 7us para poder medir la corriente.
     Si la inductancia del motor es suficientemente grande (constante de tiempo de 1ms) entonces el pulso de 7us no debe alterar mucho la medida de corriente.


2.- Si esto no funciona me voy a pasar al TLC272 rail-to-rail.
Aunque es un operacional lento, confío en que responda suficientemente rápido.


Saludos
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: fram_22 en 13 de Marzo de 2012, 17:55:55
Y un amplificador diferencial no podria servirte? Por ejemplo el INA121p puede medir potenciales negativos en la netrada diferencial. Ademas, la salida puede utilizarse en modo sencillo o en modo diferencial (donde la referencia es el pin 5). De esta forma podrias medir tambien los picos negativos.

Espero te sirva de algo.

saludos!
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 13 de Marzo de 2012, 19:16:56
Gracias.
Voy a bajarme el datasheet y le echo un vistazo.

Saludos.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 13 de Marzo de 2012, 19:22:34
En una de las tiendas donde suelo ir sólo tienen el INA126 y cuesta más de 4 euros  :?

La verdad es que no lo conocía y parece un amplificador de instrumentación muy interesante :). Quizá demasiado ampli para este proyecto.


Saludos.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: fram_22 en 13 de Marzo de 2012, 22:31:00
si lo malo esque son componentes caros  :5].
 Sin embargo son muy utiles, al menos ya lo tendras en mente para aplicaciones futuras.

saludos!
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Nocturno en 14 de Marzo de 2012, 02:41:23
Para unidades sueltas, puedes pedir samples y no te costará nada.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 14 de Marzo de 2012, 09:59:21
Gracias por la idea Nocturno.
Acaban de llegarme dos samples de Microchip y es la primera vez que utilizo este método para conseguir componentes.
No está bien sólo por el dinero ahorrado, ademas algunos circuitos no se pueden conseguir en las tiendas habituales.

Pediré un sample del amplificador para experimentar en instrumentación.

Saludos.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 21 de Marzo de 2012, 20:51:18
He tenido una nueva idea para un detector de pico. Se pueden utilizar símplemente dos diodos con los positivos (anodos) conectados a una resistencia a 5 voltios y los negativos (cátodos) uno a la resistencia de sensado y otro a un condensador que memorice el pico.

¿Alquien ha probado este circuito?
Simulado parece que va bien. Sólo tiene el problema de que un diodo conduce más corriente que el otro y por lo tanto la salida tiene mayor tensión que el pico.


Saludos.

Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Nocturno en 22 de Marzo de 2012, 03:24:33
¿Con qué simulador consigues eso?
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 22 de Marzo de 2012, 08:56:56
Una versión de pspice muuy antigua, pero tiene sus ventajas: es muy ligero y casi portable en un pendrive.
La imagen del esquema eléctrico está retocada para que quede en blanco y negro y para resaltar una zona del cto.

Saludos.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: todopic en 22 de Marzo de 2012, 14:16:49
Hola, está interesante el circuito... no creo que la diferencia sea porque el diodo de la derecha está conduciendo más corriente...
En esta polarización, el diodo se encuentra en conducción, y la tensión estará cercana a los 0.6v, por lo que del diodo de la izq., tendrá en su anodo la misma tension, y por su propia caida, en el catodo, tendremos cero...  ((:-))

Hay que tener en cuenta, que hay un retardo producido por la R de 1k y el capacitor....
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: todopic en 22 de Marzo de 2012, 14:29:02
Hola Picuino, recién veo las gráficas... y me parece que con 200mv, no alcanzás a superar la tension de arranque del diodo, quizas lo estás simulando como un diodo "ideal"...
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 22 de Marzo de 2012, 16:31:37
Hola todopic
El problema está en que D1 conduce 5mA (5 voltios entre 1000 ohmios) y tiene 0.7 voltios de caída.
D2 conduce muy poco (pocos milivoltios entre 10000 ohmios) y sólo tiene unos 0.5 voltios de caída.
Además la tensión de caída de D2 depende de la tensión del condensador y puede ser mayor.

(http://www.cliftonlaboratories.com/userimages/diode_5.gif)


Total que este cto. es muy simple pero no da una salida exacta y hay que ajustar muy bien las resistencias para que la tensión del condensador suba rápido y baje despacio.
De todas formas con un PIC a lo mejor se podrían compensar los errores.

Estoy buscando un sensor de corriente de pico que funcione bien.

Saludos
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: todopic en 23 de Marzo de 2012, 08:21:27
Si, entiendo perfecto lo que me dices... pero eso lo estás calculando cuando el circuito está en reposo...  pero cuando aparece el pulso, podemos suponer que la frecuencia (flanco) es infinita, por lo que la impedancia del capacitor es cero... entonces la corriente en el diodo seria mayor, aumentando la caida de tension del mismo...

Pero insisto, si el pulso de entrada es de .200v... y el diodo arranca en .500 ....  no supera la tension de arranque....
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 23 de Marzo de 2012, 13:03:03
Es que el diodo 1N4148 conduce con 0.5 voltios, aunque muy poco (0.1mA) de forma que el condensador se va cargando poco a poco.
Como bien dices la carga del condensador es lenta y no responde rápido al pulso de entrada.
 
Se me ha ocurrido otro que puede que funcione mejor. Lo simulo y dejo resultados.

Un saludo.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: RALF2 en 23 de Marzo de 2012, 14:14:53
Hola amigos!
Picuino revisa este pdf (http://webs.uvigo.es/ario/docencia/ean/OPAMP1.pdf) en la pagina 24 a ver si te sirve y como operacional te recomiendo el LF351 o el LF357 siempre y cuando la ganacia sea mayor de 5  :mrgreen:

Saludos
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 23 de Marzo de 2012, 16:42:58
Muchas gracias RALF2,
He montado un circuito muy parecido al del pdf y funciona bien en baja frecuencia.

El problema está en detectar picos de un puente en H conmutado que funciona a 20khz.

Los pulsos pueden tener una amplitud de 1us y el operacional no es suficientemente rápido para responder.

Para pulsos más largos (como 10us) el operacional funciona OK y no hay problema.

Saludos.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: pablomanieri en 23 de Marzo de 2012, 17:15:04
En la página 47 del siguiente link aparece un detector de pico que aseguran que detecta picos de 50ns con un nivel desde 20mV a 1,5V

http://redeya.bytemaniacos.com/electronica/tutoriales/PDF/amplif.pdf (http://redeya.bytemaniacos.com/electronica/tutoriales/PDF/amplif.pdf)
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 23 de Marzo de 2012, 17:48:16
Por lo que parece, depende del operacional.
El que he utilizado es lento  (LM358) y quizás ese es el problema.

Voy a revisar el datasheet del LF351 y el LF357 que me recomendaba RALF2.

Las simulaciones que estoy realizando con un rectificador basado en un transistor o en un amplificador de dos transistores no funcionan y son demasiado complejos.

Saludos.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 23 de Marzo de 2012, 17:59:06
Estudiando los datasheet veo que los dos operacionales necesitan alimentación negativa.

La tensión de entrada está referida a masa y sería preferible un operacional con alimentación simple.
También podría generar una alimentación negativa, pero me parece ya demasiado complicado.

Saludos.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 23 de Marzo de 2012, 20:26:09
Por fin conseguí un detector de pico que funciona medio bien.
Sólo tiene el problema de añadir una tensión fija (offset) a la salida.

Saludos.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 26 de Marzo de 2012, 14:24:26
He encontrado un operacional dual en 8 pines, fácil de conseguir, rápido, de alimentación simple y con entrada rail-rail :

CA3240

Voy a comprarlo para probar.

Saludos.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 28 de Marzo de 2012, 15:35:55
POR FIN  :-/

El amplificador operacional CA3240 funciona perfectamente para detectar picos de corriente.

Detecta picos de 1us perfectamente con una ganancia de 5.

Responde rapidísimo y no provoca sobrepulso apreciable en la salida.

Además funciona con entradas y salidas referidas a la alimentación negativa (rail), soporta desde 4 hasta 36 voltios de tensión de alimentación con un consumo bajo.

Es relativamente barato y fácil de encontrar.

Estoy encantado.  :D

Saludos.
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: RALF2 en 28 de Marzo de 2012, 17:37:12
Yo tengo el CA3140 que tambien podria servir entonces para lo que quieres hacer Picuino  :mrgreen:
Pero cual seria el circuito que emplearias con el op amp para eldetector de pico finalmente?
Título: Re: Circuito detector de pico
Publicado por: Picuino en 28 de Marzo de 2012, 17:50:07
Este es el esquema:

(https://sites.google.com/site/picuino/dc_motor_regulator/Schematic_v11.png) (https://sites.google.com/site/picuino/dc_motor_regulator/Schematic_v11.png)

El CA3240 sustituye al LM358.
El detector de pico es el U2A.
R8 es la resistencia sensor de corriente y R10 es simplemente un puente para unir la masa de potencia con la masa de señal.

Saludos.