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

Pomiar prądu AC za pomocą A/C

sulfur 27 Gru 2010 00:24 7969 25
  • #1 27 Gru 2010 00:24
    sulfur
    Poziom 24  

    Przymierzam się do skonstruowania urządzenia, które wymaga ode mnie szybkiego pomiaru prądu (około kilkanaście pomiarów na milisekundę). Do zacisków przekładnika prądowego k,l podłączony jest bocznik (na schemacie jako R1) 10A/10mOm. Sygnał trafia na przetwornik A/C w mikrokontrolerze. Układ ma za zadania wyprostować (prostownik aktywny) i wzmocnić sygnał. Proszę kolegów o kontrolę poprawności schematu oraz odpowiedź na nurtujące mnie pytania.

    1. Mikrokontroler zasilany będzie napięciem 3,3 V. Wzmacniacze prawdopodobnie 5V. Czy konieczne jest wstawienie rezystora+diody zenera celem ograniczenia napięcia wchodzącego na A/C? Po pierwotnej stronie przekładnika możliwe będą zwarcia.
    2. Mikrokontroler nie ma Vref. W osobnym wątku poradzono mi, aby uczynić sygnał ratiometrycznym, ale nie potrafię skorzystać z tej rady. Czy w tym wypadku możliwa jest modyfikacja schematu, aby sygnał był ratiometryczny ? Proszę o ewentualne dodatkowe wskazówki.
    3. Czy o czymś nie wiem, nie doczytałem lub źle zrozumiałem ? Jakieś pułapki o których nie zdaję sobie sprawy ?
    4. Wzmacniacze planuję zasilać napięciem 5V-GND. Czy konieczne jest jednak -5V, czy GND przejdzie ?
    5. Czy kolejność jest istotna, czy może zamienić miejscami te układy (w sensie prostownik liniowy z wzmacniaczem)?

    Obliczenia (wartości elementów) pominąłem. Konstruktywna krytyka mile widziana.

    Pomiar prądu AC za pomocą A/C

    Jeśli nie trafiłem z działem, proszę moderatora o przeniesienie w stosowne miejsce.

    Dziękuję.

    0 25
  • Pomocny post
    #2 27 Gru 2010 08:51
    zbychmg
    Poziom 28  

    Od strony przekładnika konieczne zabezpieczenie przepięciowe (2 diody zenera szeregowo połączone "plusami" 5,6-8,2V przynajmniej 1W.)
    Zastanawiałeś się nad wykorzystaniem scalonego przetwornika TRUE RMS.
    np. AD736, zastąpi znakomicie te 3 wzmacniacze, a na wyjściu masz sygnał proporcjonalny do wartości skutecznej. Przy odkształconym prądzie twój układ będzie dawał bardzo różne napięcia dla tego samego przebiegu (nie ma żadnego układu filtrującego) Jeżeli masz możliwość odczytać kilkanaście napięć w ciągu ms, to wartość prądu trzeba będzie wyliczyć jakimś algorytmem.

    0
  • #3 27 Gru 2010 09:39
    sulfur
    Poziom 24  

    Oglądałem takie układy i ich zastosowanie przeszukując elektrodę. Prawdopodobnie interesować mnie będzie wartość szczytowa w półokresie. Prawdopodobnie, ponieważ to tak naprawdę wyjdzie z testów. W rzeczywistości na przetworniku A/C w tym układzie powinienem dostać przebieg jak na rysunku (zaczerpnięty z sieci więc prądem proszę się nie sugerować)

    Pomiar prądu AC za pomocą A/C

    Częste pomiary pozwolą mi na wyłapanie wartości maksymalnej i zapamiętanie jej do momentu przejścia przez zero.

    0
  • Pomocny post
    #4 27 Gru 2010 12:32
    janbernat
    Poziom 38  

    Zobacz tu:
    http://www.national.com/ds/LM/LMV931.pdf
    A zwłaszcza aplikacje- prostownik.
    Farnell to ma.
    Do jednego z kanałów ADC można dać źródło napięcia odniesienia 1.2V- też jakiś LM albo TL.
    Do drugiego dzielnik od zasilania do masy.
    I to wykorzystać jako odniesienie do przeliczenia pomiarów z pozostałych kanałów.

    0
  • #5 27 Gru 2010 13:32
    sulfur
    Poziom 24  

    Pomiar prądu AC za pomocą A/C

    Jeden drut do ADC0, drugi do ADC1. Zrobić konwersję i odjąć od siebie zmierzone wartości czy liczyć stosunek i potem mnożyć pomiary z innych kanałów ? Wystarczy stosunek policzyć raz czy trzeba co jakiś czas mierzyć na nowo ?
    Kolega sugeruje użycie tego wzmacniacza, czy nawiązuje tylko do układu połączeń ? Scalak trudno dostępny i drogi, także wolałbym budować na czymś popularnym, jeśli tylko parametry są wystarczające.
    A co z tym filtrem ? Zastosować jakiś filtr ? Aktywny czy pasywny ? Bezpośrednio przed ADC ? Jeśli aktywny to którego rzędu i według jakiej konstrukcji ?
    Wiem, dużo pytań, ale w elektronice analogowej jestem matołem, także jeśli chodzi o odpowiedzi to proszę wyraźnie, ponieważ w innych przypadkach analiza trwa naprawdę długo.

    0
  • Pomocny post
    #6 27 Gru 2010 14:20
    janbernat
    Poziom 38  

    Zrobić konwersję i obliczyć jakie jest naprawdę napięcie zasilania.
    LM da 1.2 albo 2.5V- zależy jaki.
    Oporniki zasilanie- masa powinny być jednakowe- łatwiej dobrać niż szukać 1%.
    Po prostu z garści oporników mierzymy i wybieramy jednakowe- czy będą miały 10 czy 11k- nieważne.
    Jak często- zależy od stabilności zasilania procesora.
    Można zmierzyć raz a można przed każdym pomiarem.
    To taki "układ zastępczy" bo napięcie zasilania może być 3,2 albo 3.4V- trzeba sprawdzić dopuszczalny rozrzut parametrów stabilizatora- bo to napięcie stanowi napięcie odniesienia.
    Ale jeśli mamy znaleźć tylko napięcie max i przejście przez 0 to może nie jest to potrzebne.
    Jeśli chodzi o układ to raczej przy zasilaniu tylko +5V nie będzie działał.
    Może jakby mu dać wstępną polaryzację- ale to komplikuje układ i daje na wyjściu dość małą amplitudę.
    Sprawdzę i coś wymyślę- ale to wieczorem.
    Ten LMV pracuje przy niskim napięciu zasilania i jest rail-to-rail.
    Dlatego go proponowałem.

    0
  • Pomocny post
    #7 27 Gru 2010 23:05
    94075
    Użytkownik usunął konto  
  • #8 28 Gru 2010 11:19
    sulfur
    Poziom 24  

    Czujnik hallotronowy np LEM - HXS 50-NP/SP2 dostępny na farnellu ? Wtedy za Vref do czujnika podłączam zasilanie procesora i wychodzi idealnie. Tak zrozumiałem.

    0
  • Pomocny post
    #9 28 Gru 2010 16:02
    janbernat
    Poziom 38  

    Do tego LEM-a wystarczy dzielnik rezystorowy.
    To urządzenie daje max. 4.375V a min. 0.625V.
    A potrzeba max. 3.3V.
    Czyli górny opornik 3.3k a dolny 10k.
    Wtedy min. będzie 0.47V.
    I nie trzeba koniecznie detektora przejścia przez 0.
    Mozna to zrobić programowo.
    Przy 1.88V po dzielniku będzie przejscie przez 0.
    P.S.
    Vref zostawiasz w spokoju- w tym urządzeniu masz na stałe 2.5V.
    Co najwyżej wyprowadzasz sobie Vref na jeden z kanałów.

    Dodano po 2 [godziny] 4 [minuty]:

    Pomiar prądu AC za pomocą A/C
    A jak Ci sie chce sprawdzać przekładnik- to masz sprawdzony schemat.
    Mozna dać LM358.

    0
  • #10 28 Gru 2010 16:15
    sulfur
    Poziom 24  

    Sprawdzę, bo póki co przekładnik i bocznik mam. A czy kupię tego LEMa nie wiem. Ale dzisiaj już nie sprawdzę bo nie mam BAT42. Tak czy inaczej, jak to odpalę to się pochwalę co wyszło. Może się okazać, że bez zbędnych udziwnień się obejdzie.

    0
  • Pomocny post
    #11 28 Gru 2010 16:21
    janbernat
    Poziom 38  

    To jak nie masz jakiejś diody schottkiego podobnej do BAT42 to daj tylko zenera na 3.3-5.1V.
    To tylko zabezpieczenie.
    W domu raczej nie przekroczysz 60A.
    Ale ten LEM jest dużo lepszy.

    0
  • Pomocny post
    #12 28 Gru 2010 19:41
    94075
    Użytkownik usunął konto  
  • #13 28 Gru 2010 21:13
    sulfur
    Poziom 24  

    Panowie, jak tak dalej pójdzie do moderator zastosuje tutaj regulamin punkt 8.1 i się dyskusja skończy. A tak z wniosków to powiem, że co poniektórzy koledzy na forum to wiedzą dużo dużo więcej niż ja będę się w stanie kiedykolwiek nauczyć. Nie mniej, dziękuję.

    0
  • #14 29 Gru 2010 15:49
    sulfur
    Poziom 24  

    Odpaliłem układ podany przez kolegę janbernat. Za obciążenie porobił czajnik elektryczny.
    Pomiar prądu AC za pomocą A/C

    0
  • #15 29 Gru 2010 16:54
    janbernat
    Poziom 38  

    Czyli czajnik ciągnie 4A.
    I ma moc 1kW.
    Jeśli się nie pomyliłem w obliczeniach.
    Bardzo się cieszę i gratuluję.

    0
  • #16 29 Gru 2010 21:12
    sulfur
    Poziom 24  

    No właśnie nie. Czajnik ma na etykiecie 2000-2400W. 400mV/wzmocnienie czyli moim zdaniem ~23, potem podzielić jeszcze na 10miliom to daje prąd na wtórnym. Razy przekładnia to daje 10,43A. W amperomierzu cęgowym wyczerpała się bateria więc nie mam jak zweryfikować obliczeń z życiem. Ale cdn.

    CDN. zamieniłem baterię z innego miernika. Zmierzyłem prąd, wyszło 7,8A i na początku i szybko spadał. Podłączyłem oscyloskop bezpośrednio pod bocznik i wyszło 22mV (45mV amplituda). Co daje jakiś kosmiczny prąd, ponieważ licząc
    7,8/6=1,3 A
    1,3*0,01=13 mV
    Z oscyloskopu wychodzi zatem prawie dwa razy więcej. Ma ktoś jakąś teorię na to ?

    CDN2. Moja teoria nt 1. Ja mierzę i liczę prąd maksymalny. Miernik cęgowy skuteczny. Co koledzy na to ?

    0
  • #17 30 Gru 2010 00:12
    janbernat
    Poziom 38  

    No pewnie że sie pomyliłem.
    Ale tylko 2 razy a nie 10.
    Wzmocnienie jest 38- z dokładnością oporników oczywiscie.
    Czyli przy 13mV na wejściu 495mV na wyjściu.
    Dzielimy przez 1.41.
    Niby mam dobry oscyloskop ale 20mV kiepsko mierzy.
    Tak że przy pomiarach miliwoltów trzeba mieć ograniczone zaufanie.
    Druga sprawa to doprowadzenie prądu.
    To są miliohmy czyli oporność doprowadzeń i zacisków jest porównywalna z opornikiem pomiarowym.

    0
  • #18 30 Gru 2010 21:43
    sulfur
    Poziom 24  

    Udało się uruchomić układ podany przez kolegę janbernat. Zmianie uległ tylko rezystor z 11k na 6k2 celem zwiększenia wzmocnienia. Teraz jest 38,7.

    Pomiar prądu AC za pomocą A/C

    Obliczenia

    0,718V / 38,7 = 0,01855 V
    0,01855 V / 0,01 Om = 1,855 A
    1,855 A / 1,41 = 1,316 A przy zmierzonym 1,32 cęgowym na wtórnym
    1,316 A * 6 = 7,896 A przy mierzonym 7,8 do 8A na pierwotnym (w zależności od czasu bo
    prąd spada jak się czajnik nagrzewa i to dość szybko)

    Rezystory są 5% (oprócz bocznika, on jest 1%). Niestety, przycisk pomógł na koledze janbernat już nie działa, ale wykonałem z jego pomocą milowy krok w uruchomieniu układu. Szkoda tylko, że prostownik wyszedł jednopołówkowy, ale niebawem podejmę wyzwanie przerobienia tego na dwie połówki.

    Tymczasem dziękuję kolegom biorącym udział w dyskusji.

    0
  • #19 04 Cze 2011 16:58
    kajro
    Poziom 15  

    janbernat napisał:
    Do tego LEM-a wystarczy dzielnik rezystorowy.

    Dodano po 2 [godziny] 4 [minuty]:

    Pomiar prądu AC za pomocą A/C
    A jak Ci sie chce sprawdzać przekładnik- to masz sprawdzony schemat.
    Mozna dać LM358.


    Przepraszam, że się wtrącę. Jak zmienić ten układ, jeżeli mam na wejściu max 333mV a na wyjściu chcę max 5V?

    0
  • #20 04 Cze 2011 17:38
    janbernat
    Poziom 38  

    Wzmocnienie ma być 15.
    Czyli R2 ==16 kohm.
    A R3 zostaje.
    W zasadzie duża dowolność- R3/R2 ma być==15- w granicach rozsądku.
    Poza tym dioda D2 1N4148- bo BAT może zacząć obcinać szczyty.
    R1-też dowolnie w granicach rozsądku.
    Taki akurat wpadł mi w ręce.
    Poza tym jak się robi w mikrokontrolerach- to elektronika analogowa gryzie po kostkach i szarpie za nogawki.
    Małe- ale uciążliwe.

    0
  • #21 04 Cze 2011 22:53
    hose2
    Poziom 16  

    Witam,

    W pierwszym poście było o przekładniku i boczniku, a może tym byłoby łatwiej ?

    Pozdrawiam

    0
  • #22 19 Cze 2011 03:57
    kajro
    Poziom 15  

    Pomiar prądu AC za pomocą A/C
    A jak Ci sie chce sprawdzać przekładnik- to masz sprawdzony schemat.
    Mozna dać LM358.[/quote]

    Co oznacza CX1 i jak podłączyć to 100nF?

    0
  • #23 19 Cze 2011 09:27
    sulfur
    Poziom 24  

    CX1 to oznaczenie tego kondensatora. Powinien być podłączony jak najbliżej dodatniej nogi zasilania wzmacniacza.

    0
  • #24 02 Lip 2011 08:54
    kajro
    Poziom 15  

    Pomiar prądu AC za pomocą A/C

    Ale dlaczego to tak skacze? Można coś zrobić żeby sygnał wyjściowy był stały tzn. nie miał postaci amplitudy?

    0
  • #25 02 Lip 2011 10:20
    atom1477
    Poziom 43  

    kajro napisał:
    postaci amplitudy?

    ?
    A co to takiego?

    Można go wyprostować. Może dodaj kondensator na wyjściu. Choć nie wiem jak się zachowa wzmacniacz operacyjny wtedy.

    0
  • #26 02 Lip 2011 23:01
    janbernat
    Poziom 38  

    To jest sygnał wyprostowany.
    Jednopołówkowo.
    A nie podoba się?
    Taki sygnał jest naprawdę- a jak brzydki to można go albo zmierzyć albo przefiltrofać żeby był ładniejszy i zmierzyć.
    Ale uważam że jest wystarczająco ładny- to jest tylko 50Hz i mozna z tym zrobić co sie chce.

    0