Микросхема INA219 производства Texas Instruments представляет из себя монитор тока/мощности с интерфейсом I2C, позволяет измерять напряжение на нагрузке в диапазоне от 0 до 26 В с точностью 0,2…1%, рассчитывать мощность как произведение тока, проходящего через нагрузку, на напряжение, подведенное к нагрузке. С помощью внешних перемычек позволяет запрограммировать до 16 адресов для работы по I2C.
Технические параметры
- Напряжение питания: от 3 до 5,5В
- Измеряемое напряжение: от 0 до 26В
- Сигма-дельта АЦП: 12Bits
- Диапазон измерения тока (входного) напряжения
- Поддерживаемый протокол: I2C
- Ток потребления: менее 1мА
Общие сведения
Для измерения тока микросхеме необходим внешний шунтирующий резистор. В состав чипа INA219 входит 12-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Для питания микросхемы необходимо напряжение от 3 до 5.5 В. Потребляемый ток микросхемы не превышает 1мА.
Одна из наиболее частых проблем при измерении – это шумы. Для минимизации их воздействия в INA219 применён сигма-дельта аналого-цифровой преобразователь. АЦП данного типа имеют хорошее шумоподавление. Кроме того, в INA219 имеется возможность усреднения результатов измерений путем выполнения серии измерений (до 128) с последующим нахождением среднего значения. Данный режим может быть удобен при наличии шумов в измеряемом напряжении. При усреднении измерения будут отнимать больше времени, однако точность результата возрастет.
Схема INA219
Для измерения тока и напряжения в чипе используются входы VIN+ и VIN‑.
Входы программируемого усилителя (Programmable Gain Amplifier, PGA) с помощью коммутатора могут подключаться двумя разными способами:
- оба входа подключаются к VIN+ и VIN‑;
- один вход подключается к VIN‑, а другой — к земле GND
Первый способ нужен для измерения тока. Предполагается, что между VIN+ и VIN‑ включен шунт и через него идет измеряемый ток. Второй способ применяется для измерения напряжения.
Выход PGA подключен ко входу АЦП. Результаты измерений из АЦП записываются в регистры тока Current Register и напряжения Voltage Register. В регистр мощности Power Register микросхема INA219 автоматически записывает произведение измеренного тока и напряжения.
Для чтения регистров используется интерфейс I2C. При этом с помощью входов A0 и A1 можно изменять адрес устройства на шине I2C.
Меняя подключения A0 и A1 есть возможность изменить адрес чипа INA219 на шине I2C. В зависимости от подключения А0 и А1 можно задать следующие адреса:
| A1 | A0 | Адрес (bin) | Адрес (hex) |
|---|---|---|---|
| GND | GND | 1000000 | 0x40 |
| GND | VS+ | 1000001 | 0x41 |
| GND | SDA | 1000010 | 0x42 |
| GND | SCL | 1000011 | 0x43 |
| VS+ | GND | 1000100 | 0x44 |
| VS+ | VS+ | 1000101 | 0x45 |
| VS+ | SDA | 1000110 | 0x46 |
| VS+ | SCL | 1000111 | 0x47 |
| SDA | GND | 1001000 | 0x48 |
| SDA | VS+ | 1001001 | 0x49 |
| SDA | SDA | 1001010 | 0x4A |
| SDA | SCL | 1001011 | 0s4B |
| SCL | GND | 1001100 | 0x4C |
| SCL | VS+ | 1001101 | 0x4D |
| SCL | SDA | 1001110 | 0x4E |
| SCL | SCL | 1001111 | 0x4F |
Таким образом к одной шине I2C можно подключить до 16 адресов микросхем INA219.