Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

[AVR] Pomiar napięcia na linii energetycznej

marenc 11 Cze 2008 11:56 6279 25
  • #1 11 Cze 2008 11:56
    marenc
    Poziom 24  

    Witam, chcę zaznaczyć, że rozwiązanie mojego problemu może być niebezpieczne podczas pracy przy wysokich napięciach!

    Potrzebuję zmierzyć napięcie zmienne w czasie na linii energetycznej(poniżej rysunek). Napięcie Vba oraz Vbc nie przekracza 2V. Nie chcę podłączać masy do punktu B, aby w standardowy sposób mierzyć napięcie w punktach A oraz C. Wiem, że można na niektórych modelach(AVR) mierzyć napięcie różnicowe.

    Moje pytanie: czy podłączając ujemne wejście przetwornika różnicowego(ADC1) do punktu B będę mógł zmierzyć napięcie Vba oraz Vbc konfigurując AVR'a do pracy różnicowej? Chyba powinienem dać rezystory zabezpieczające AVR przed uszkodzeniem?

    0 25
  • #2 11 Cze 2008 13:34
    adamusx
    Poziom 27  

    Tak, o ile napięcia w punktach A i C będą miały wyższy potencjał niż punkt B. Rezystorki na wejściach ADC jak najbardziej wskazane, dadatkowo możesz dać jakieś transile dla zabezpieczenia wejść przed przepięciami.

    0
  • #3 11 Cze 2008 13:57
    marenc
    Poziom 24  

    Napięcie w punktach A i C będą wyższe. Napięcie sieci energetycznej ma 50Hz i na schemacie równolegle do rezystorów na których mierzę napięcie umieściłem diody zabezpieczające przed pojawieniem się w tych punktach napięcia ujemnego.

    Rezystory na doprowadzeniu punktu pomiarowego do wejścia przetwornika dam, ale wielkość tej rezystancji ma znaczenie? Prąd wejściowy do przetwornika to pewnie jakieś mikroampery, więc wielkość rezystorów będzie wynosiła setki kiloomów.

    Transile? Ale w jaki sposób je podłączyć? Nie miałem jeszcze z nimi doświadczeń, ale wiem jak działają.

    Martwi mnie tylko to, że zasilanie dla mikrokontrolera mam galwanicznie izolowane transformatorem, a z dokumentacji wynika, że wynik napięcia różnicowego to:

    ADC = ((Vp - Vn)*GAIN*512)/Vref

    Gdzie Vp to napięcie na dodatnim wejściu przetwornika, a Vn ujemne.

    Więc nie wiem, czy AVR nie zmierzy napięcia normalnie na dwóch wejściach względem masy i wykona różnicę, czy będzie pracował po mojej myśli ... Gdybym miał masę połączoną z przewodem neutralnym to nie było by problemu, ale urządzenie stało by się mniej bezpieczne.

    Może mnie ktoś uświadomić jak to się będzie odbywało?

    0
  • #4 11 Cze 2008 14:25
    autoservice
    Poziom 20  

    ...niestety będzie się to odbywało tak lipnie jak mówisz...czyli avr porównuje potencjały wzgledem swojej masy na tych wej. różnicowych...a nie bezwzględną różnicę tych napięć...
    pzdr.

    0
  • #5 11 Cze 2008 14:31
    marenc
    Poziom 24  

    To jak to można w miarę prosto wykonać?

    Podłączenie masy zasilania układu mikroprocesorowego jest złym rozwiązaniem ze względu na bezpieczeństwo.

    Może by zastosować wzmacniacz operacyjny w układzie różnicowym z k=1?

    0
  • #6 11 Cze 2008 14:54
    Fyszo
    Spec od GSM

    Jeśli służy to do pomiaru prądów to zastosuj przekładnik nawet samoróbkę którą skalibrujesz sobie. Dużo niższa rezystancja pomiarowa + separacja galwaniczna + dowolne napięcie wtórne.

    0
  • #7 11 Cze 2008 15:53
    marenc
    Poziom 24  

    Szczerze mówiąc to nie mam doświadczenia z indukcyjnościami.

    Potrzebował bym 1 przekładnik 12A i 5 przekładników 3A.

    Drut nawojowy 0,5kg - 1,1mm^2 kosztuje 35,-zł
    Drut nawojowy 0,4kg - 0,2mm^2 kosztuje 30,-zł
    Pierścień ferrytowy 3,-zł

    Kwota duża, a licząc, że nie mam doświadczenia łatwo coś spalić ... poza tym nie mam możliwości technicznych, aby kalibrować przekładnik dla 12A.

    Chciałem zrobić pomiar napięcia na rezystorach pomiarowych o małych rezystancjach.

    Wypowiedzcie się jakie mogę być skutki połączenia masy z punktem B na rysunku?

    0
  • #8 11 Cze 2008 18:22
    BoskiDialer
    Poziom 34  

    Czytając dokumentację kilku avr'ów nigdzie nie doczytałem się, że są wykonywane dwa pomiary przy pracy różnicowej. Ze schematu blokowego przetwornika wynika, że pracuje on normalnie, tzn różnicowo. Zresztą po co wykorzystywać tryb różnicowy w tym przypadku, skoro i tak diody na pinach spowodują, że punkt B będzie miał potencjał względem masy od -0.7V do Vcc+0.7. Inny pomysł, skomplikowany i prosty jednocześnie, to dać dwa układy połączone optoizolacją, w pomiarowym masę połączyć z punktem B (zasilanie osobne), a sygnał cyfrowo przesyłać do właściwego procka - mamy pomiar bezpośredni i zapewnione bezpieczeństwo.

    0
  • #9 11 Cze 2008 19:57
    marenc
    Poziom 24  

    Z dokumentacji AVR'a wynika, że napięcie na każdym wejściu przetwornika powinno mieć Vcc/2, więc 2,56V w moim przypadku. Jak się to ma do pomiaru różnicowego to nie wiem ... zaraz napiszę program i spróbuje zmierzyć napięcie na baterii.

    Co do Twojego pomysłu ... to troszkę pieczenie ciastek w piecu przemysłowym ... Bezpieczeństwo nie gra roli, ale nie wiem czy jak podłączę GND do punktu B, to czy pomiary nie będą sfałszowane(symulator mi przekłamywał wyniki).

    0
  • #10 12 Cze 2008 02:46
    528649
    Użytkownik usunął konto  
  • #11 12 Cze 2008 08:35
    marenc
    Poziom 24  

    Echhh ... byłem słaby z pomiarów, dlatego wydawało mi się, że bocznik podłącza się inaczej i raczej się go nie będzie dało zastosować :P

    Pomysł raczej prosty ... wymaga trochę elektroniki, ale narzekać nie będę.

    Układ będzie zmontowany na PCB, więc może sama ścieżka wystarczy(pomiar w punktach o odległości np. 20mm)?

    Całą zasadę działania rozumiem, ale co z pomiarem przez przetwornik? Mierzyć normalne napięcie względem masy? Jeżeli opa też podłączymy pod masę dla mikroprocesora to na jego wejściu i tak będą sfałszowane wyniki, ponieważ układy są izolowane galwanicznie ... nie trzeba masy połączyć?

    0
  • #12 12 Cze 2008 08:47
    Fyszo
    Spec od GSM

    Wsadź na pcb dławik (20A) szeregowo w zasilanie VAC. Na nim dowiń kilka-kilkanaście zwojów wtórnego (nawet cienkim drutem) i tak otrzymany przekładnik nie jest trudny w obsłudze, musisz tylko skorygować wartość jakimś współczynnikiem proporcjonalności.

    0
  • #13 12 Cze 2008 08:58
    marenc
    Poziom 24  

    Tak się składa, że w moich pobliskich sklepach dławiki są do 5A max. Ale to już mój problem.

    Drut nawojowy 0,2mm^2 wystarczy? Czy takie rozwiązanie będzie liniowe, czy korekcja przez mikrokontroler jest niezbędna?

    No i mam mój układ i dwa wyjścia z nowo nawiniętych zwojów na dławiku ... w necie wyczytałem, że te wyjścia powinny pracować w stanie bliskim zwarcia. Jak podłączyć pod to ADC? Mierzenie napięcia różnicowego znów odpada, ponieważ masa jest oddzielona galwanicznie...

    0
  • #14 12 Cze 2008 09:03
    PiotrPitucha
    Poziom 33  

    Cześć
    Niezależnie od sposobu pomiarów warto się odizolować od sieci, zasil atmegę z małego transformatora i zrób transmisję do drugiego procesora poprzez transoptory.
    Co do pomiaru sinusa to są gotowe przetworniki wartości skutecznej, tanie to nie jest ale załatwia za Ciebie wiele problemów, chyba że chcesz często próbkować i analizować przebieg.
    Piotr

    0
  • #15 12 Cze 2008 09:10
    marenc
    Poziom 24  

    Cześć ... zasilanie mikroprocesora odbywa się przez transformator. Pomiar ma dotyczyć prądu, więc chcę zmierzyć Imax, a następnie w programie obsługi wynik dzielić przez pierwiastek z 2, aby uzyskać skuteczną.

    Kwestia problemu polega na sposobie pomiaru przez układ oddzielony galwanicznie. Stosowanie osobnego przetwornika czy też osobnego mikroprocesora do pomiaru i obsługi ... mam nadzieję, że uda to się zrobić na jednym ...

    0
  • #16 12 Cze 2008 09:21
    Fyszo
    Spec od GSM

    Wyobraź sobie że na wyjściu przekładnika masz amperomierz 0-1A AC. Czyli już masz obciążenie przekładnika. A ilością zwojów na wtórnym regulujesz przełożenie, czyli jaki zakres prądów jaki możesz mierzyć na wejściu. Separacja jest zrealizowana. A maksymalny prąd pomiarowy na wejściu będzie zależał od wytrzymałości temperaturowej drutu (dlatego dławik na jak najwyższy prąd). Cały problem to ten amperomierz na wyjściu. Robisz mostek prostowniczy i obciążasz go rezystorem <1ohm i na nim mierzysz napięcie DC. W kontrolerze uśredniasz programowo tętnienia 100Hz. Przekładnik jest liniowy, to znaczy że twój pomiar będzie proporcjonalny do prądu pomiarowego i trzeba go tylko pomnożyć przez współczynnik korygujący. Jeśli chcesz mierzyć Imax i przeliczać na Isk to pamiętaj że to się sprawdza dla sinusów a prąd w obwodzie nie musi być sinusem.

    0
  • #17 12 Cze 2008 09:28
    marenc
    Poziom 24  

    Ale mogę chyba też bez prostownika mierzyć napięcie przemienne? Jedno wyjście z przekładnika do GND, a drugie do ADC ... oczywiście rezystor między nimi. I dioda Schottkiego zabezpieczające przed napięciem ujemnym.

    Wiem, że rdzenie zniekształcają przebieg, ale mi chodzi o możliwie dokładny pomiar w stosunku do możliwości i prostoty technicznej. Większość multimetrów też nie daje super - dokładnych wyników :)

    0
  • #18 12 Cze 2008 12:17
    528649
    Użytkownik usunął konto  
  • #19 12 Cze 2008 15:10
    Dr_DEAD
    Poziom 28  

    mariuszlorenc napisał:
    .... więc chcę zmierzyć Imax, a następnie w programie obsługi wynik dzielić przez pierwiastek z 2, aby uzyskać skuteczną...

    Takie podejście do sprawy wyklucza rozmowę o dokładności, co najwyżej możesz zrobić wskaźnik. Napięcie sieciowe jest tak odkształcone od sinusiody , głównie za sprawą sprzętu elektronicznego, że wzór z pierwiastkiem niezdaje egzaminu. Jeżeli chcesz dokladnie mierzyć wartość skuteczną to niestety musisz to robić z definicji, lub zastosować jakąś dedykowaną do tego kostkę.

    Dodano po 3 [minuty]:

    technics6 napisał:

    Cytat:
    Układ będzie zmontowany na PCB, więc może sama ścieżka wystarczy(pomiar w punktach o odległości np. 20mm)?


    Do 10A przydało by się co najmniej POPRAWIONO: miałem na mysli 0,5mm^2 (a nie 1mm^2) przy tej długości, płytka może się mocno grzać.

    Spodobał mi sę pomysł z tym bocznikiem na PCB. Policzyłem sobie bocznik dla 10A i wyszło mi że ścieżka powinna być na foli 35um, szerokość to 4mm a długość to 40mm. Taka ścieżka (bocznik) zapewni 50mV dla 10A i termicznie nie powinno z nią być problemów (sprawdzane z tabelami elfy dla 30 stC).

    0
  • #20 12 Cze 2008 18:24
    BoskiDialer
    Poziom 34  

    Według mnie przy napięciu na boczniku 50mV raczej nie ma sensu stosowanie diod odcinających ujemne połówki - napięcie zadziałania diody jest zbyt duże. Żeby można było mierzyć cały sinus można usunąć składową stałą i przesunąć punkt pracy za pomocą prostego układu RC - dość duża pojemność do izolowania i dwa oporniki ustalające punkt pracy (np na 1,28V). Przy rozruchu jeśli napięcie będzie mniejsze od -0,7V (a raczej takie nie będzie), to zadziałają diody zabezpieczające. Inna możliwość, to dioda na linii sygnałowej z jednej strony podciągana do VCC - żeby do uC wprowadzić mierzone napięcie przesunięte w górę o spadek na diodzie (ewentualnie dodatkowa dioda z rezystorem jako układ kompensacji temperatury, sygnał na wejście różnicowe)

    0
  • #21 12 Cze 2008 21:36
    528649
    Użytkownik usunął konto  
  • #22 13 Cze 2008 07:16
    Fyszo
    Spec od GSM

    Nie życzę autorowi przepalenia się tego bocznika. Np. chwilowe zwarcie na obciążeniu, ścieżka może nie wytrzymać (zależeć to będzie od bezpieczników). A wtedy... nie będę straszył. Tak samo umieszczanie bocznika na fazowym i przy braku obciążenia, występuje sztywne 220V na mierniku.

    0
  • #23 13 Cze 2008 08:33
    marenc
    Poziom 24  

    Zdecydowałem się na dławiki: jeden 15A i pięć 3A(wg. moich potrzeb) z nawiniętym uzwojeniem wtórnym. O rezultatach dam znać ;)

    0
  • #24 06 Sty 2010 20:03
    asembler
    Poziom 32  

    I jak rezultaty? Chyba cie nie poraził prąd?

    0
  • #25 06 Sty 2010 20:25
    marenc
    Poziom 24  

    Witam, zleceniodawca zrezygnował z projektu... Nie przeprowadziłem żadnych prób, bo skończyło się na rozmowach. Teoretycznie jest to dobre rozwiązanie... Wkrótce przymierzam się do przetwornicy, więc mogę także zrobić testy z pomiarem prądu - nie obiecuję jednak kiedy to zrobię...

    0
  • #26 07 Sty 2010 07:11
    Chris_W
    Poziom 37  

    Widywałem takie rozwiązania w automatyce klimatyzatorów, gdzie przewód prądowy do sprężarek przebiegał przez środek dławika toroidalnego tworząc prosty przekładnik - oczywiście dławik podłączony pod jakiś układ pomiarowy prądu, możliwe że tylko wykrywa próg prądu a nie mierzy.

    0
  Szukaj w 5mln produktów