[Medição de corrente muito pequena usando AmpOp de transimpedância]

Boa tarde,

estou em um projeto no qual necessito medir a corrente de um sensor. Esse sensor se comporta simplesmente como uma resistência variável (Figura 1 - R1), enviando então um sinal de corrente. A ideia é utilizar um amplificador de transimpedância, aplicar o sinal a um ADC e depois em um microcontrolador.

Meu problema está em selecionar algum CI (U1) com AmpOp que seja apropriado para as seguintes condições:

  • Medição de corrente na escala de 700uA até 50nA
  • Baixa influência do offset na tensão de saída do AmpOp para não a tensão de saída Vout

A malha de realimentação do AmpOp irá contar com um conjunto de resistores para controlar o ganho e impedir que o amplificador sature. O circuito seria semelhante a Figura 1, em que meu R1 é o sensor que eu quero medir a corrente a partir do sinal de entrada de Vin. A malha de realimentação conta com um multiplexador para controlar o ganho com os resistores de R2 até R9.

Figura 1

Minha opção até agora é o IVC102 (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ivc102.pdf). Entretanto, pesquisando na internet vi que não consegui achar muitos projetos com ele e estou com receio, já que ele usa uma topologia de integração que eu nunca trabalhei com. 

Portanto, gostaria de perguntar se alguém sugere algum outro componente que seja capaz de medir a corrente na faixa especificada anteriormente e de maneira precisa enviando um sinal de tensão.

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Respostas a este tópico

Boa tarde Gabriel, 

Sugiro que simplifique o seu circuito do diagrama. 

Existem vários tipos de amplificadores de instrumentação (eu acho mais recomendado para o seu caso) com ganho configurável. Com o seu circuito, poderá inserir vários erros nas medições. 

https://en.wikipedia.org/wiki/Instrumentation_amplifier

http://www.ti.com/amplifier-circuit/instrumentation/products.html

Acho que o IVC102 pode ser usando em medições com o Slope ADC (ou Integrating ADC). Pode ser também uma opção. 

https://en.wikipedia.org/wiki/Integrating_ADC

Tenho estudado esse tipo de ADC ultimamente, para meus projetos. Se tiver alguma dúvida, pode perguntar. 

Bom dia José Gustavo,

em relação aos possíveis erros de medição, você se referia a quais situações no circuito? Já em relação a utilização do IVC102, você disse que esta estudando e que eu poderia perguntar. Mas fiquei com dúvida se você está estudando o ADC integrador ou o IVC102 propriamente dito.

Bom dia,

Como você citou em outro tópico, a resistência da chave analógica interfere no circuito. Dessa forma terá dificuldade na obtenção dos resistores com valores precisos. Além de tensão offset do op amp. 

Tenho estudado sobre Single, dual slope e multiple slope ADCs. Apesar de ser uma tecnologia antiga, ainda é muita usada em Voltímetros de precisão. 

Nesse projeto desenvolvido por mim, eu usei um Voltímetro que usa a tecnologia dual slope ADC. Muito preciso! 

https://www.elektormagazine.com/labs/esp32-digital-voltmeter

olá novamente Gabriel.

      Em Eletrônica a medição de correntes é feita de forma indireta, ou seja, medimos a tensão sobre a impedância por onde esta corrente passa.  E pela Lei de Ohm,  conhecendo a tensão e a impedância,  calcula-se a corrente.  Em casos onde não existe "alguém" que faça o cálculo,  costuma-se utilizar impedâncias com valor numérico "1", seja 1 Ohm,  1k Ohm,  etc,  e neste caso, o valor numérico da corrente será igual ao valor numérico da tensão, mudando-se apenas a unidade (A, mA, dezenas de mA, uA, dezenas de uA, etc).

      Então  como vc pode ver, ter uma ideia da faixa da impedância por onde a corrente passa, é praticamente essencial.

      Por este motivo, para que seja possível fazer alguma sugestão para o seu caso, é necessário se conhecer as características elétricas do seu tal "sensor".  É preciso saber se ele possui baixa, média, ou alta impedância.

      Além disso,  para que se possa determinar a forma mais adequada de eliminar os erros na medição,  é preciso saber também as características da corrente que flui por esse sensor, ou seja:  qual a faixa de frequência dessa corrente e qual a forma de onda desse sinal (senoidal, quadrado, etc),  se possui componente DC, e se existem ruídos com amplitude significativa que possam estar misturados à corrente (ruídos eletromagnéticos,  60 Hz, etc).

      Conhecendo tais características,  então a metodologia de medição pode ser determinada de forma a se obter o melhor resultado.

      Espero ter ajudado.

      Abrçs,

      Elcids

Bom dia,

Medir correntes tão baixas, não deve ser tão simples assim.

O simples fato de aproximar a sua mão do circuito, poderá alterar as medições, por exemplo. 

Achei esse circuito interessante:

http://www.alternatezone.com/electronics/ucurrent/uCurrentArticle.pdf

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