Adafruit INA219模塊，分流電壓值和校準

Question

我正在使用Adafruit INA219模塊來測量線性驅動器的電壓和電流，我有一個關於如何根據我的情況最好地校準模塊的問題。

我有一個12V電源（類似於筆記本電腦的電源磚），最大額定電流爲10A。執行器的最大額定電壓爲12V @ 5A，傳遞35磅的力。我使用MegaMoto驅動程序屏蔽來驅動執行器，並使用Arduino Nano作爲控制器。

INA219模塊的默認校準似乎是針對32V @ 2A，並且通過函數調用here提供了其他一些設置，但是我沒有看到任何符合12V @ 5A情況的東西，而且我也沒有如果我要編寫一個新函數來校準INA219，那麼可以確定使用什麼值。任何人都知道我可以使用什麼？我希望在這個模塊中爲我需要的東西準備好讀數，但是我得到了一些相當寬的值波動和一些奇數（？）分流電壓值（或者很有可能，我只是不明白他們）。例如，在移動執行器時，我正在每隔1ms讀取模塊的數值，持續15ms，然後平均功率使用情況，並將其用於過濾掉高峯和低谷以查看一般用電量。我使用的是從示例代碼的公式：

shuntvoltage = ina219.getShuntVoltage_mV(); 
busvoltage = ina219.getBusVoltage_V(); 
current_mA = ina219.getCurrent_mA(); 
loadvoltage = busvoltage + (shuntvoltage/1000); 
power = current_mA * loadvoltage; 

這裏有一個閱讀的例子：

shuntvoltage：-31.76 busvoltage：12.16 current_mA：-258.60 loadvoltage：12.13 電源：-3137.40

shuntvoltage：-59.12 busvoltage：12.16 current_mA：-548.50 loadvoltage：12.10 功率：-6637.33

shuntvoltage：-52.00 busvoltage：12.18 current_mA：-691.30 loadvoltage：12.12 功率：-8381.32

shuntvoltage：-32.09 busvoltage：12.12 current_mA：-936.60 loadvoltage ：12.09 功率：-11321.54

shuntvoltage：-27.42 busvoltage：12.11 current_mA：-286.00 loadvoltage：12.08 功率：-3455.05

shuntvoltage：-86.82 busvoltage：12.11 current_mA：-338.90 loadvoltage：12.03 功率：-4075.33

shuntvoltage：-67.63 busvoltage：12.16 current_mA： -620.90 loadvoltage：12.09 功率：-7508.15

shuntvoltage：-30.81 busvoltage：12.18 current_mA：-874。 60 loadvoltage：12.15 功率：-10625。68

shuntvoltage：-30.31 busvoltage：12.11 current_mA：-346.90 loadvoltage：12.08 功率：-4189.75

shuntvoltage：-71.75 busvoltage：12.16 current_mA：-557.00 loadvoltage：12.09 功率：-6733.16

shuntvoltage：-48.03 busvoltage：12.18 current_mA：-668.70 loadvoltage：12.13 功率：-8112.65

shuntvoltage：-31.90 busvoltage：12.18 current_mA：-938.20 loadvoltage：12.15 功率：-11397.35

shuntvoltage：-30.14 busvoltage：12.12 current_mA：-627.20 loadvoltage ：12.09 功率：-7580.25

shuntvoltage：-31.42 busvoltage：12.14 current_mA：-430.20 loadvoltage：12.10 功率：-5207.39

shuntvoltage：-66.28 busvoltage：12.17 current_mA：-643.70 loadvoltage：12.10 功率：-7789.88

shuntvoltage：-30.93 busvoltage：12.18 current_mA： - 880.00 loadvoltage：12.15 功率：-10694.70

這可能是一個愚蠢的問題，但爲什麼分流電壓價值觀是否定的？目前的價值？也許我只需要扭轉極性。

感謝您的幫助！

[編輯]：這裏的規格在致動器：http://www.progressiveautomations.com/media/catalog/pdf/Linear_Actuator_with_Potentiometer_PA-14P.pdf

Answer 1

下面是來自Adafruit的代碼的提取物。它顯示瞭如何計算參數。您也可以在INA219數據表中找到相關信息。 這是一個如何設置16V 400mA IC的例子。

void Adafruit_INA219::setCalibration_16V_400mA(void) { 

    // Calibration which uses the highest precision for 
    // current measurement (0.1mA), at the expense of 
    // only supporting 16V at 400mA max. 

    // VBUS_MAX = 16V 
    // VSHUNT_MAX = 0.04   (Assumes Gain 1, 40mV) 
    // RSHUNT = 0.1    (Resistor value in ohms) 

    // 1. Determine max possible current 
    // MaxPossible_I = VSHUNT_MAX/RSHUNT 
    // MaxPossible_I = 0.4A 

    // 2. Determine max expected current 
    // MaxExpected_I = 0.4A 

    // 3. Calculate possible range of LSBs (Min = 15-bit, Max = 12-bit) 
    // MinimumLSB = MaxExpected_I/32767 
    // MinimumLSB = 0.0000122    (12uA per bit) 
    // MaximumLSB = MaxExpected_I/4096 
    // MaximumLSB = 0.0000977    (98uA per bit) 

    // 4. Choose an LSB between the min and max values 
    // (Preferrably a roundish number close to MinLSB) 
    // CurrentLSB = 0.00005 (50uA per bit) 

    // 5. Compute the calibration register 
    // Cal = trunc (0.04096/(Current_LSB * RSHUNT)) 
    // Cal = 8192 (0x2000) 

    ina219_calValue = 8192; 

    // 6. Calculate the power LSB 
    // PowerLSB = 20 * CurrentLSB 
    // PowerLSB = 0.001 (1mW per bit) 

    // 7. Compute the maximum current and shunt voltage values before overflow 
    // 
    // Max_Current = Current_LSB * 32767 
    // Max_Current = 1.63835A before overflow 
    // 
    // If Max_Current > Max_Possible_I then 
    // Max_Current_Before_Overflow = MaxPossible_I 
    // Else 
    // Max_Current_Before_Overflow = Max_Current 
    // End If 
    // 
    // Max_Current_Before_Overflow = MaxPossible_I 
    // Max_Current_Before_Overflow = 0.4 
    // 
    // Max_ShuntVoltage = Max_Current_Before_Overflow * RSHUNT 
    // Max_ShuntVoltage = 0.04V 
    // 
    // If Max_ShuntVoltage >= VSHUNT_MAX 
    // Max_ShuntVoltage_Before_Overflow = VSHUNT_MAX 
    // Else 
    // Max_ShuntVoltage_Before_Overflow = Max_ShuntVoltage 
    // End If 
    // 
    // Max_ShuntVoltage_Before_Overflow = VSHUNT_MAX 
    // Max_ShuntVoltage_Before_Overflow = 0.04V 

    // 8. Compute the Maximum Power 
    // MaximumPower = Max_Current_Before_Overflow * VBUS_MAX 
    // MaximumPower = 0.4 * 16V 
    // MaximumPower = 6.4W 

    // Set multipliers to convert raw current/power values 
    ina219_currentDivider_mA = 20; // Current LSB = 50uA per bit (1000/50 = 20) 
    ina219_powerDivider_mW = 1;  // Power LSB = 1mW per bit 

    // Set Calibration register to 'Cal' calculated above 
    wireWriteRegister(INA219_REG_CALIBRATION, ina219_calValue); 

    // Set Config register to take into account the settings above 
    uint16_t config = INA219_CONFIG_BVOLTAGERANGE_16V | 
        INA219_CONFIG_GAIN_1_40MV | 
        INA219_CONFIG_BADCRES_12BIT | 
        INA219_CONFIG_SADCRES_12BIT_1S_532US | 
        INA219_CONFIG_MODE_SANDBVOLT_CONTINUOUS; 
    wireWriteRegister(INA219_REG_CONFIG, config); 
} 

讓我們從最大母線電壓開始。你有一個12V電源，所以我們堅持16V的例子（你可以選擇16V和32V之間） Adafruit電路板的分流電阻值爲0.1歐姆。 您的執行器在最大負載下拉出5A。歐姆定律告訴我們，最大電流會導致分流電阻上的電壓降爲0.5V，所以我們的VSHUNT_MAX爲0.5現在計算當前測量的LSB值。 5A/32767LSB =150μA每LSB（當然你也可以選擇別的東西，如果你不需要全分辨率）

計算校準寄存器根據數據表中的公式： 卡爾= TRUNC（0.04096/0.00015/0。1）= 2730

等等......我希望你明白這一點。