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International => Français => Réalisations et Projets Finis => Topic started by: mrguen on Nov 16, 2018, 05:03 pm

Title: Bouclier de surveillance de la consommation
Post by: mrguen on Nov 16, 2018, 05:03 pm
Bonjour,

Je voudrais vous faire part de l'inscription de mon projet "PowMeter" de supervision de la consommation de projet Nano sur https://www.crowdsupply.com/browse (https://www.crowdsupply.com/browse) (détail: https://www.crowdsupply.com/pandauino/powmeter-shield-nano (https://www.crowdsupply.com/pandauino/powmeter-shield-nano))

C'est une carte légèrement plus longue qu'une Nano qui permet de mesurer la tension et le courant de l'alimentation USB et de l'alimentation VIN et d'éventuels composants connectés sur une sortie VAUX (024V).

L'intérêt principal en dehors de la compacité c'est le réseau I2C qui permet de communiquer entre la carte et le bouclier ou d'autres composants.

Le projet étant listé il reste du travail avant le lancement et bien sûr la fabrication etc... Je suis parti sur un projet pas trop compliqué et ça l'est déjà bien assez!
Title: Re: Bouclier de surveillance de la consommation
Post by: hbachetti on Nov 17, 2018, 11:27 am
Tu pourrais en dire plus quant à l'utilisation de cet appareil ?
Par exemple, on voit bien que l'on peut embrocher une NANO sur les connecteurs mais ensuite comment ajouter d'autres composants ou modules ?

Pourquoi utiliser un INA219 12bits alors que l'INA226 offre 16bits ?

Un petit dossier serait bien venu :
- schéma
- sketch

Un exemple (https://riton-duino.blogspot.com/2018/11/usb-un-voltmetre-amperemetre.html)

@+

Title: Re: Bouclier de surveillance de la consommation
Post by: mrguen on Nov 20, 2018, 12:08 pm
Pourquoi utiliser un INA219 12bits alors que l'INA226 offre 16bits ?

@+


Bonjour hbachetti

J'ai fait plein de tests avec différents IC de mesure dont l'INA226. C'était au départ pour faire un appareil de mesure à très large bande de courant de 1 uA à quelques ampères. Il y a aussi l'INA233 qui est encore plus performant.  Finalement j'ai retenu l'INA219 qui donne une précision suffisante. Actuellement la résolution est de 0.2 mA et on couvre donc 0.2 mA à 4000 mA avec une résistance de shunt de 50 mOhm qui offre un bon compromis entre l'intensité la plus petite et la plus grande mesurable. Alors pourquoi pas l'INA226? C'est vrai qu'il me semblait beaucoup mieux lorsque je l'ai découvert. Mais en fait à quoi servent les 16 bits?

- L'intensité maximale est limitée par la puissance de la résistance de shunt. Dans PowMeter j'utilise des 1W ce qui est déjà énorme (en 1206). Donc courant max = racine(puissance/résistance) = racine(1/0.05) =  4,47 ampères. J'ai limité à 4A en fonction des calibres possibles.

- L'intensité minimale serait (sans considérer la réalité de la programmation des calibres) disons de

Pour INA219: 4 A / 2^12 = 1 mA . En fait, grâce au gain variable on descend à 0.2 mA

Pour INA226: 4 A / 2^16 = 0.06 mA et pas mieux, car il n'a pas de gain variable

Donc il y a un petit avantage à INA226 : 60 uA au lieu de 200 uA mais dans la réalité aucun des composants INA n'est performant en dessous de 1 mA car ils présentent
· un offset
· et un courant de fuite non négligeables en dessous de 1 mA environ et sûrement en dessous de 0.1 mA.

J'avais été surpris en effet de l'erreur de mesure lorsqu'on descend à ce niveau d'intensité et discuté avec Texas Instruments - ils font sans doute les meilleurs composants de ce genre .

L'ingénieur d'application m'avait confirmé cela et informé de la mise sur le marché d'un nouveau composant  http://www.ti.com/product/INA190 spécifiquement conçu pour avoir un courant de polarisation très faible qui pourrait être adapté pour un instrument de mesure des uA. Mais INA190 n'inclue pas le convertisseur CAN ni l'interface I2C.

En conclusion INA219, qui est assez facile à trouver (et encore j'ai reçu des composants contrefaits, toutes les broches court-circuitées!)  m'a semblé la meilleure solution pour la gamme considérée et vu que ça doit être très compact et connecté par I2C.






Title: Re: Bouclier de surveillance de la consommation
Post by: hbachetti on Nov 20, 2018, 01:10 pm
L'INA226 descendra simplement plus bas sans avoir à changer de calibre.
Personnellement je corrige l'offset de l'INA226 dans le logiciel.
Je suis plus à la recherche de mesures de dizaines de µampères que d'ampères.
Mais il n'y a pas de problème, à chacun ses domaines d'applications.

Tu n'as pas répondu aux deux premières questions ?

@+
Title: Re: Bouclier de surveillance de la consommation
Post by: mrguen on Nov 21, 2018, 02:52 pm
J'ai mis en ligne ce matin une page de présentation complète en français sur https://pandauino.com/fr/bouclier-powmeter-pour-carte-aduino-nano/ (https://pandauino.com/fr/bouclier-powmeter-pour-carte-aduino-nano/)

Par exemple, on voit bien que l'on peut embrocher une NANO sur les connecteurs mais ensuite comment ajouter d'autres composants ou modules ?

Les applications de la carte sont détaillées dans ce schéma

(https://pandauino.com/wp-content/uploads/2018/11/QuelquesApplicationsDePowMeter.gif)

Donc il y a deux voies de mesure

1 du courant tiré sur l'USB avec possibilité de connecter une source auxiliaire

2 du courant tiré à partir d'une broche ajoutée VIN MON. Une autre broche VAUX , reliée à VIN MON permet d'alimenter des périphériques (0-24V, 4A)


J'ajouterai une vidéo dès qu'elle sera faite...
Title: Re: Bouclier de surveillance de la consommation
Post by: hbachetti on Nov 21, 2018, 04:39 pm
OK.

Le PowMeter avec une NANO, le tout enfiché sur une beadboard qui supportera les composants additionnels.
J'y vois plus clair. merci.

Bonne continuation.

@+
Title: Re: Bouclier de surveillance de la consommation
Post by: mrguen on Nov 30, 2018, 02:23 pm
Bonjour @hbachetti.

Après relecture des fiches techniques de ina219 et ina226, le calcul de la résolution se définit par la valeur du bit (LSB) car le convertisseur change mais aussi la plage de valeurs et le gain variable si applicable (variable 40 mV à 320 mV pour ina219 et 80 mV pour ina226).

Donc finalement pour une résistance de 0.1 Ohms, on aura

INA219:

Courant max (PGA/8) = 320 mV / 0.1 = 3.2A

LSB = 10 uV

Résolution = 0.01 mV / 100 mOhm =  0.1 mA


INA226:

Courant max = 82 mV / 0.1 = 820 mA

LSB = 2.5 uV

Résolution = 0.0025 mV / 100 mOhm = 0.025 mA

Et si on veut aller à 3.2A il faut une shunt de 25 mOhms et dans ce cas on obtient des performances identiques à INA219 (et inversement).

Ceci dit je vais considérer l'utilisation de ina226 avec une résistance de mesure plus faible ce qui générera moins d'augmentation de température vu la taille de la carte.





Title: Re: Bouclier de surveillance de la consommation
Post by: mrguen on Jan 17, 2019, 11:40 am
@hbachetti

Finalement j'ai modifié le circuit pour utiliser INA226 avec une résistance de mesure de 10 mOhm et ainsi aller jusqu'à un courant max de 8A sans faire fondre la carte... Merci de la suggestion.
Title: Re: Bouclier de surveillance de la consommation
Post by: hbachetti on Jan 17, 2019, 07:33 pm
Bonne nouvelle et bonne continuation.
@+

Title: Re: Bouclier de surveillance de la consommation
Post by: mrguen on Feb 02, 2019, 10:46 am
Bonjour,

Après plusieurs refonte de la conception (notamment pour évacuer la chaleur qui n'est pas négligeable vu la taille de la carte, jusqu'à 0.64 W), le projet de financement du bouclier est lancé sur

https://www.crowdsupply.com/pandauino/powmeter-shield-nano  (https://www.crowdsupply.com/pandauino/powmeter-shield-nano)

(https://www.crowdsupply.com/img/3640/powmeter-upside-3d_jpg_project-body.jpg)

La présentation en français est à jour sur https://pandauino.com/fr/bouclier-powmeter-pour-carte-aduino-nano/ (https://pandauino.com/fr/bouclier-powmeter-pour-carte-aduino-nano/)