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

Przystawka do oscyloskopu - pomiar prądu i napięcia

nelik1987 11 Kwi 2011 17:25 6479 17
  • #1 11 Kwi 2011 17:25
    nelik1987

    Poziom 31  

    POMIAR PRĄDU

    Witam, jestem w fazie projektowania przystawki do oscyloskopu mogącej mierzyć prądy i napięcia stałe i przemienne. Zamysł wziął się gdy wpadł mi w ręce przetwornik prądowy LEM LA100P. Jako, że przetwornik daje mierzyć prąd do 100A (co nie jest mi potrzebne) postanowiłem nawinąć więcej zwojów przewodu na przetwornik. Po szybkich obliczeniach do których przyjąłem, że zastosuje rezystor pomiarowy o rezystancji 100Ω a przekładnia przetwornika wynosi 1:2000 otrzymuję, że gdy popłynie prąd znamionowy dostanę na wyjściu 5V.

    Dla poprawy dokładności układu chce zrobić tak, że gdy będę mierzył małe prądy na przykład do 1A nawinę kilka zwojów przewodu by zwiększyć tym samym strumień w przetworniku i zwiększyć napięcie wyjściowe. Niestety po obliczeniach okazało się, że, mierząc 1A musiał bym nawinąć 100 zwojów przewodu, a tyle nie zmieści się w oknie przetwornika.

    Pomyślałem, że można to wykonać inaczej kosztem dokładności, zmniejszę ilość zwojów co poniesie za sobą zmniejszenie napięcia wyjściowego ale na koniec zastosuję wzmacniacz operacyjny lub pomiarowy i zwielokrotnię napięcie tyle razy ile razy mniej zwojów nawinąłem.

    Wziąłem również pod uwagę to, ze mój oscyloskop ma możliwość ustawienia wzmocnienia dla sond na poziomie x1 x5 x10 x20 x50 x100 x1000

    Z obliczeń wyszło mi tak:

    1 zw 100A 5V (przekładnia = 20)
    2 zw 50A 5V (przekładnia = 10)
    4 zw 25A 5V (przekładnia = 5)
    5 zw 20A 5V (przekładnia = 4)
    10 zw 10A 5V (przekładnia = 2)
    20 zw 5A 5V (przekładnia = 1)
    40 zw 2,5A 5V (przekładnia = 0,5)
    50 zw 2A 5V (przekładnia = 0,4)
    100 zw 1A 5V (przekładnia = 0,2)
    200 zw 0,5A 5V (przekładnia = 0,1)

    Jeżeli zastosuję opcję ze wzmacniaczem operacyjnym liczba zwojów dla poszczególnych wyników będzie 4 razy mniejsza

    Wybrałem (nie wiem czy właściwie) zakresy 25A 5A i 1A z dwóch powodów pierwszy to taki, że będę mógł w każdym z tych zakresów zmniejszyć ilość zwojów 4 razy co pozwoli na nawinięcie odpowiedniego przewodu, a następnie dodam wzmacniacz ze wzmocnieniem 4x. Druga sprawa, to że dla zakresy 25A przekładnia wynosi 5x, a dla zakresy 5A wynosi 1 czyli będzie można łatwo ustawić w oscyloskopie mnożnik oraz daje to możliwość szybkiego przeliczania wyników w głowie w razie pomiarów multimetrem. Co do zakresy 1A nie jest już tak pięknie, ale takie prądy mierzę najczęściej dlatego chciałem by był taki zakres. (zastanowię się jeszcze nad zakresem 0,5A ale będę musiał poszukać bardzo cienkiego drucika by móc go nawinąć wyjdzie wtedy 50 zwojów). Co o tym wszystkim myślicie?.

    Gdzie najlepiej dodać potencjometr regulacyjny? Znalazłem 2 możliwości: na rezystorze pomiarowym za przetwornikiem (ma być tam 100Ω) lub przy wzmacniaczu operacyjnym do regulacji wzmocnienia, chociaż tam tak czy inaczej będzie musiał być potencjometr by ustawić wzmocnienie dokładnie na 4x bo zapewne nie uda mi się dobrać tak rezystorów by wzmocnienie wyniosło dokładnie 4.

    Czy zastosować jakieś tanie wzmacniacze operacyjne z serii TLxxx czy coś lepszego (co?), a może wzmacniacze pomiarowe (jakie).

    Jeżeli będę stosował rezystory do ustawienia wzmocnienia wzmacniacza operacyjnego to z jakiego zakresy powinny one być Ω, kΩ, MΩ ?? Wzór na wzmocnienie znam pytam tylko o rząd wielkości rezystorów w jakich mam się poruszać bo takie samo wzmocnienie można ustawić na wiele sposobów.

    POMIAR NAPIĘCIA

    Kolejna sprawa to pomiar napięcia, chciałem by napięcie mierzone było odizolowane od oscyloskopu czy innych przyrządów. Chce zastosować zwykły transformator na przykład 230V/5V co daje przekładnie 46. Jest to tylko teoretyczna przekładnia napięciowa a jak będzie w rzeczywistości nie wiadomo dlatego chciałem zastosować dzielnik napięcia z potencjometrem tak by mozna dokładnie ustawić przekładnie.

    Ogólnie proszę o opinie i pomoc w zaprojektowaniu tej przystawki może macie jakieś pomysły na które waro by było zwrócić uwagę.

    0 17
  • #2 12 Kwi 2011 07:21
    Dexter861
    Poziom 15  

    nelik1987 napisał:
    POMIAR PRĄDU

    Witam, jestem w fazie projektowania przystawki do oscyloskopu mogącej mierzyć prądy i napięcia stałe i przemienne. Zamysł wziął się gdy wpadł mi w ręce przetwornik prądu na napięcie LEM LA100P.

    Gdzie najlepiej dodać potencjometr regulacyjny? Znalazłem 2 możliwości: na rezystorze pomiarowym za przetwornikiem (ma być tam 100Ω) lub przy wzmacniaczu operacyjnym do regulacji wzmocnienia, chociaż tam tak czy inaczej będzie musiał być potencjometr by ustawić wzmocnienie dokładnie na 4x bo zapewne nie uda mi się dobrać tak rezystorów by wzmocnienie wyniosło dokładnie 4.


    Mała poprawka, ten lem to przekładnik prąd / prąd - z tąd ten wyliczany rezystor. Proszę pamiętać o jego mocy.

    A potencjometr daj w pętli wzmacniacza - będzie znacznie lepiej. Wzmacniacz hm to zależy jakie f chcesz mierzyć, proponuje LM6171 lub LM6172, sprawdzone. Oczywiście może być inny w zależności od potrzeb.

    0
  • #3 12 Kwi 2011 08:08
    nelik1987

    Poziom 31  

    Mnie uczyli na studiach, że wszystkie te Lemy są przetwornikami bo przekładniki są pasywne.

    Maksymalna moc jaka wydzieli się na rezystorze to I^2 * R co daje 0,05^2 *100 = 0,25W czyli niewiele

    0
  • #4 12 Kwi 2011 08:40
    Dexter861
    Poziom 15  

    Oczywiście, ale w tymj wypadku LA100P to przetwornik czy też jak kto woli 'transducer' prądu na prąd a nie na napięcie :) 'zwyczajne' rezystory mają moc do 0,25W i będą się grzać pomimo tego, że to niewiele. Zastosuj rezystor 0,6W i będzie po kłopocie.

    0
  • #5 12 Kwi 2011 08:53
    nelik1987

    Poziom 31  

    Poprawiłem w opisie, to był błąd że to przetwornik prądu na napięcie...

    W projekcie mam zastosowany rezystor 0,5W

    0
  • #6 12 Kwi 2011 09:18
    Dexter861
    Poziom 15  

    A więc nie ma problemu.
    A jakie napięcia i f kolega chce mierzyć ? Transformator może nie być idealnym pomysłem, szczególnie jeśli będzie mierzone napięcie stałe, lub impulsy napięcia.
    A może zastosować Lem LV 25-P ? Oczywiście z odpowiednim rezystorem np 25kR. Faktycznie mierzy on prąd, ale zastosowanie ma przy pomiarze napięcia. No i nie będzie tu problemu z f. Po stronie wtórnej zastosuj jakiśrezystor np 180R 0,6W i wtórnik napięciowy a dalej zrób z tym co potrzeba. np. zastosuj wzmacniacz ze zmiennym wzmocnieniem, na którym zmienisz zakres pomaru. To tylko poropozycja oczywiście :)

    0
  • #7 12 Kwi 2011 09:56
    nelik1987

    Poziom 31  

    Propozycja dobra tylko problem jest z dostaniem Lem LV 25-P a raczej cena jest zaporowa. Chciałem zrobić dwa rodzaje pomiary dla napięcia przemiennego i stałego. Dla przemiennego oczywiście musi być separacja dla stałego już niekoniecznie. Napięcia mierzone dla AC to max 250V a dla stałego 50V (co do stałego zastanawiam się czy w ogóle nie zrezygnować bo mogę podłączać je bezpośrednio do oscyloskopu).

    Będę obstawał jednak przy transformatorze i dzielniku napięcia bo jest to znacznie tańsze rozwiązanie, no chyba, że macie jakieś inne pomysły? Jakiej mocy powinien być transformator?

    0
  • #8 12 Kwi 2011 10:12
    Dexter861
    Poziom 15  

    Rozumie argument ceny, chociaż nie jest aż tak wysoka, niemniej znaczna (zależy od możliwości końcowego użytkownika). Ponawiam pytanie o zakres częstotliwości AC, bez tego nie dobierzesz trafo, inny będzie dla f powiedzmy 10 - 50Hz inny dla kHz, przedewszystkim chodzi tutaj o rdzeń. Moc trafo nie będzie duża, z racji tego, że układ pomaru napięcia musi mieć dużą rezystancje wejściową aby nie obciążać układu i w ten sposób nie fałszować pomiaru o zakłócaniu pracy mierzonego układu nie mówiąc, i w związku z tym prąd tutaj (wpływający do układu pomiarowego) również będzie niewielki, możliwie jak najmniejszy.

    0
  • #9 12 Kwi 2011 10:19
    nelik1987

    Poziom 31  

    Najbardziej interesują mnie napięcia sieciowe czyli do 60Hz


    Należy przestrzegać zasad pisowni - p.3.1.13 regulaminu! Proszę poprawić pisownię w swoich postach. [Mirek Z.]

    0
  • #10 12 Kwi 2011 10:56
    Dexter861
    Poziom 15  

    To znacznie ułatwia sprawę :)

    Transformatorek

    http://www.tme.eu/pl/katalog/#cleanParameters...ick%3D1%26search%3Dtst+10W/12%26bf_szukaj%3D+

    Po stronie wtórnej równolegle do uzwojenia wtórnego rezystor np 10k, z którego zbierasz napięcie na jakiś wtórnik i gitarra. Niemniej warto złożyć sobie na biurku i spróbować pomierzyć co i jak chociażby aby dobrać sobie rezystor do własnego układu.
    Przełożenie napięciowe trafo, również może być inne, takowy akurat rzucił mi się w oczy.

    0
  • #11 12 Kwi 2011 23:57
    nelik1987

    Poziom 31  

    Co do pomiaru prądu zaprojektowałem następujący układ z przetwornikiem LEM LA-100P Poniżej przedstawiłem schemat układu. Proszę o wszelkie pomocne uwagi.
    Przystawka do oscyloskopu - pomiar prądu i napięcia

    1
  • #12 15 Kwi 2011 07:26
    Dexter861
    Poziom 15  

    Cóż, wygląda to nienajgorzej. Jedyne co Ci chyba zostanie, to ewentualne dobranie wartości potencjometrów czy też oporników R2/R3, aby dobrać sobie żądane wzmocnienie. Nie zaznaczyłeś tylko skąd zbierasz końcowy pomiar, ale domyślam się, że z jedynego słusznego miejsca czyli wyjścia OP.
    Pozostaje chyba tylko zmontować układ i zobaczyć jak działa :)

    0
  • #13 15 Kwi 2011 09:11
    nelik1987

    Poziom 31  

    Masz rację zapomniałem dodać miejsca pomiaru, już poprawione. Rezystory R2/R3 policzyłem tworząc sobie macierz z typoszeregu rezystorów E24 i wybrałem taką kombinację która daje wzmocnienie wzmocnienie większe od 4 ale poprzez zmianę rezystancji w której jest R3 czyli te 2 potencjometry będę mógł regulować wzmocnieniem od około 3,5 do 4,5. Jeden potencjometr służy do regulacji zgrubnej a drugi do dokładnej. Być może potencjometr 1K wymienię na mniejszy. Wszystko okaże się po testach

    Poniżej poprawionych schemat:
    Przystawka do oscyloskopu - pomiar prądu i napięcia

    0
  • #14 15 Kwi 2011 09:44
    Dexter861
    Poziom 15  

    Jeszcze w sprawie zasilania, któremu teraz się przyjżałem troszkę dokładniej. Jakie napięcie 'wchodzące' zamierzasz przypiąć ? jeśli z trafa z dzielonym uzwojeniem to musi być nieco wyższe od tych +/- 15V, aby stabilizatory pracowały prawidłowo np. 18 - 20V +/- . Ale to tylko tak informacyjnie, bo pewnie to już wiesz :)

    0
  • #15 15 Kwi 2011 09:48
    nelik1987

    Poziom 31  

    Tak mam zamiar zastosować trafo 2x15V co po wyprostowaniu da $$15*sqrt{2}-1,4 = 19,75V$$ To napięcie wystarczy do dobrej stabilizacji dla stabilizatora serii 78xx

    -1,4V przyjąłem jako spadek napięcia na diodach prostownika, który będzie prawdopodobnie mniejszy, ale jest to błąd w kierunku bezpiecznym

    0
  • #16 15 Kwi 2011 10:23
    Dexter861
    Poziom 15  

    Nom dokładnie o to mi chodziło, chociaż jak przeczytałem raz jeszcze co napisałem to można to różnie zrozumieć :)
    Więc montuj układ i daj znać jakie są efekty..

    0
  • #17 16 Kwi 2014 10:30
    Grzesiek1999
    Poziom 9  

    Szukałem do mojego przetwornika LEM jakiegoś gotowca w sieci no i proszę, znalazłem!
    Mój będzie co prawda współpracował z dsPIC30F6010 ale to nie ma większego znaczenia.

    Dorzucę tylko, do tej odgrzewanej dyskusji (mam nadzieję, że nikt nie będzie miał nic
    przeciwko), że noty katalogowe podają, że w tej konfiguracji (+-15V) powinno
    zastosować się dwie diody za tymi układami, aby zapobiec potencjalnemu
    zatrzaśnięciu się 78xx. Noty podają również, że w przypadku stosowania
    dużych pojemności, należy zabezpieczyć regulator diodą, vide załączony fragment
    STMicroelectronics L78xx (CD00000444.pdf).
    Przystawka do oscyloskopu - pomiar prądu i napięcia

    0
  • #18 02 Lut 2015 21:13
    mkot123
    Poziom 15  

    Witam,

    Sam przymierzam się do budowy przystawki do oscyloskopu służącej do pomiaru prądów rzędu kilkudziesięciu amperów. Ja jednak chciałbym mieć możliwość pomiaru impulsów prądu o czasie trwania setek µs lub pojedynczych ms.
    Zastanawiam się jaki wzmacniacz operacyjny zastosować do tego celu.

    W nocie katalogowej LEM'a można przeczytać, ze maksymalna szybkość narastania prądu, którą może prawidłowo odwzorować na swoim wyjściu wynosi 200 A/µs.
    Przy zastosowaniu rezystora pomiarowego 100Ω daje to szybkość narastania napięcia wynoszącą 10 V/µs.

    Chciałbym zastosować wzmacniacz MC33072, który przy zasilaniu ±15V i wzmocnieniu +1 ma minimalny Slew Rate 8 V/µs, a typowy 10 V/µs.
    Wychodzi zatem na to, że ma praktycznie takie same możliwości jak wyjście LEM'a.
    Czy może jednak warto zainwestować w dużo droży wzmacniacz LM6172 i mieć "zapas mocy"?

    0
  Szukaj w 5mln produktów