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

Pomiar prądu przemiennego na PCB sterownika

07 Gru 2013 14:31 4899 26
  • Poziom 25  
    Witam,

    Moje pytanie będzie dotyczyło sterownika, który aktualnie chciałbym stworzyć.
    Otóż mój sterownik m.in. steruje za pomocą przekaźnika dmuchawą powietrza - jest to dmuchawa 230V/70W.
    Prąd pobierany przez dmuchawę to max 0,5A.

    Muszę w moim sterowniku kontrolować pracę dmuchawy - to, ze przekaźnik załączy napięcie na dmuchawę to jedno, ale czy dmuchawa pracuje (pobiera prąd) to już inna sprawa, którą właśnie muszę kontrolować.

    Gdyby to był odbiornik prądu stałego to problem z głowy - wystarczyłby rezystor i pomiar spadku napięcia na nim, ale jak sobie poradzić z prądem przemiennym?

    Sterownik oparty jest na atmega więc dysponuje wejściem analogowym.

    Układ pomiaru prądu musi być miniaturowy - najlepiej żeby wszystko znajdowało się na płytce pcb sterownika.
    Zastanawiam się nad przekładnikiem prądowym wlutowanym w płytkę i przewleczonym przez niego przewodem zasilającym pompe - ale czy istnieje jakaś inna metoda pomiaru prądu przemiennego w obwodzie drukowanym?
    Nie interesuje mnie dokładny pomiar prądu - dokładność może być na zasadzie - prąd płynie albo nie.

    Jakieś porady?
    Jeśli przekładnik to jedyne wyjście to może ktoś podpowie gdzie można kupić takie super miniaturowe do pcb.

    Dziękuję
  • PCBway

  • Poziom 19  
    Możesz to zrealizować na dwa sposoby.
    1- dać przekładnik prądowy.
    2- dać rezystor ok 5Ω, a napięcie jakie się na nim odłoży puścić na transoptor.
  • Poziom 29  
    Można też zrobić kilkuzwojową cewkę a w środku halotron.
  • Specjalista elektronik
    Pierścień ferrytowy (najlepiej o jak największej przenikalności - jakiś ferryt ma nawet ponad 10000), na nim nawijasz cewkę (im więcej zwojów, tym lepiej, ale ciężko się nawija), i przez niego przekładasz jeden przewód zasilanego urządzenia - _izolowany_. Powiedzmy, że średnica zewnętrzna pierścienia 10mm, wewnętrzna 8mm, wysokość 1.5mm, przenikalność 3000 - będzie miał AL około 200, czyli przy 50Hz 0.5A napięcie na każdy zwój cewki będzie około 30 uV; nawiń choć ze 30, to będzie prawie 1mV z cewki; jeden stopień wzmocnienia i jest co podać na wejście analogowe uC. Tylko jak się silnik zatrze, to prąd też będzie płynąć, nawet większy (może trzeba to rozpoznawać).

  • Poziom 19  
    _jta_ napisał:
    Pierścień ferrytowy ...
    Przecież to właśnie jest przekładnik prądowy. Gotowy do pracy można kupić za kilka zł i pomiary nie będą przypadkowe.
  • Specjalista elektronik
    O ile da się kupić coś małego i taniego - te, które widywałem, miały rozmiary co najmniej transformatora dzwonkowego.
  • Pomocny post

    Poziom 19  
    Taki przekładnik np AC1005 24mmx11mm Pomiar prądu przemiennego na PCB sterownika
    A jeśli zależy Ci żeby było niskie to pozostaje transoptor.
  • PCBway
  • Poziom 25  
    Dziękuję wszystkim za wypowiedzi.
    Pomysł z hallotronem raczej odpada.
    Przekładnik prądowy to był mój pomysł od samego początku, ale szukałem czegoś prostszego i znalazłem dzięki koledze Gronczyński.
    Pomysł jest jak najbardziej w porządku bo tak jak wspominałem nie zależy mi na dokładnym pomiarze prądu płynącego przez dmuchawę tylko na tym by stwierdzić czy ten prądy płynie czy nie.
    Generalnie pomysł z rezystorem i transoptorem jest super - klikam pomógł
    Zastanawia mnie tylko co będzie większe - co zajmie więcej miejsca na PCB - miniaturowy przekładnik czy rezystor 5om przez który przepływał będzie prąd i na którym mierzony będzie spadek napięcia.

  • Poziom 19  
    Mniej miejsca zajmie przekładnik (placu). Transoptor + rezystor (2W) plus diody zajmą więcej miejsca ale będzie to niższe. Układ na transoptorze, który ma za zadanie jedynie wykryć prąd ,a nie go mierzyć może wyjść taniej niż przekładnik prądowy.
  • Specjalista elektronik
    Jeśli istotna jest oszczędność miejsca, to można jeszcze spróbować tak: puszczamy prąd przez diody (zwykłe krzemowe), w jedną stronę przez trzy połączone szeregowo, w drugą przez jedną - wystarczą diody 0.3A (bo dla diod podaje się prąd średni, a ten jest 2.2 razy mniejszy od skutecznego), ze spadku napięcia na tych trzech zasilamy transoptor przez opornik (i to może być opornik bardzo małej mocy, 20mW by wystarczyło). Z tym, że cztery diody + transoptor zajmą trochę miejsca, pytanie jak to się ma do miniaturowego przekładnika prądowego.

    Jeszcze inaczej: w jedną stronę prąd przez diodę, w drugą przez układ generatora typu "Joule thief" z tranzystorem mocy (szczytowy prąd to ponad 1A), który by dawał napięcie bądź do transoptora, bądź z dodatkowego uzwojenia na rdzeniu generatora i podłączonego do niego detektora na wejście analogowe uC. Całkowita moc strat w diodzie i tranzystorze pewnie nie przekroczy 0.4W.

    Przekładniki znalazłem np. takie http://www.andpol.com.pl/?a=sklep&k=236 - ceny około 7zł (pytanie, ile za wysyłkę), tylko nie wiem, jakie napięcie się z tego uzyska przy prądzie 0.5A o częstotliwości 50Hz? Pewnie największe przy największym przełożeniu (największe oferowane jest 1:500), próbowałem wyliczyć, powinno być ze 200mV, jeśli nie pomyliłem się, albo w katalogu nie pomylili jednostek: indukcyjność 500 zwojów 700mH, czyli indukcyjność wzajemna 1.4mH, po pomnożeniu przez prąd i częstość prądu wychodzi ponad 200mV.

    Ale podejrzewam, że w opisie AS-104 pomylili jednostki i to są uH, a nie mH (już mi opowiadano o takiej pomyłce przy zamawianiu kondensatora na wysokie napięcie, miało być uF, wpisano mF, przeszło zawiadomienie o dostawie, więc wysłano pracownika z teczką na stację, a ten kondensator zajmował cały wagon), i należy użyć ASM-010, który da około 1.5mV - niestety wzmacniacz jest konieczny.
  • Poziom 25  
    Witam,
    jeśli już będzie przekładnik ASM-010 to można się pokusić i nawinąć na nim kilka zwojów zamiast jednego na pierwotnym. Sygnał będzie większy i przy zastosowaniu pomiaru różnicowego ze wzmacnieniem x200 ATmega poradzi sobie bez dodatkowych wzmacniaczy. Skoro dokładność może być na poziomie 10-20% to taki układ bez dodatkowych wzmacniacz powinien w zupełności wystarczyć. Dodatkowo przy zastosowaniu przekładnika przeciążenie na silniku tez można wykryć :)
  • Specjalista elektronik
    Tylko trzeba je zmieścić - nie pamiętam, ale wydaje mi się, że tam jest otwór 5mm, a przewód powinien być w dobrej izolacji - ciężko upchać dwa zwoje. Może wziąć rurkę izolującą i nawijać tak, żeby to rurka oddzielała przewód od przekładnika? Wtedy sam przewód mógłby mieć nieco gorszą izolację.
  • Poziom 25  
    Jeśli dobrze odczytuje dane producenta to sama obudowa przekładnika bez dodatkowych izolacji zapewnia 2,5kV RMS więc nawijać można drutem emaliowanym i ewentualnie całość zalać w żywicy.
  • Specjalista elektronik
    Jeśli zalewać całość, to może czymś takim, co w razie potrzeby da się usunąć? Pewnie nada się parafina (zalewanie/usuwanie przez ogrzanie ponad 60C), a może kalafonia (można wymyć alkoholem).
  • Poziom 25  
    Parafiny ani kalafonii nie polecam na obwodach 230V ze względu na możliwość powstania na płytce zwarcia. W/g mnie w grę wchodzą tylko substancje trudno palne.
  • Poziom 23  
    A może tak ACS712 do pomiaru prądu w obwodzie Ac, widziałem takie rozwiązanie zastosowane w przekaźnikach priorytetowych "Zamel-a".
  • Specjalista elektronik

    Pomiar prądu przemiennego na PCB sterownika



    Edytuj
    Schemat dość prymitywnego układu do wykrywania prądu zmiennego (czy coś płynie, czy nie). Opornik trzeba dobrać do użytego transoptora (ma ograniczać prąd jego LED-a). Prąd należy przepuścić między IN1 i IN2. Jeśli układ ma nie reagować na mały prąd, to równolegle (czyli między IN1 i IN2) trzeba wstawić opornik - np. 10R spowoduje, że układ zareaguje dopiero na 150÷200mA.
  • Poziom 25  
    trymer01 napisał:
    Wg mnie najprostszy układ to mały mostek Graetz'a wpięty w zasilanie pompy, z wyjścia mostka kilkanaście zw. -mini cewka na kontaktronie.


    Ale taki układ będzie tylko wykrywał obecność napięcia na odbiorniku a nie fakt czy przepływa przez niego prąd czy nie.

    Dodano po 1 [minuty]:

    _jta_ napisał:

    Pomiar prądu przemiennego na PCB sterownika



    Edytuj
    Schemat dość prymitywnego układu do wykrywania prądu zmiennego (czy coś płynie, czy nie). Opornik trzeba dobrać do użytego transoptora (ma ograniczać prąd jego LED-a). Prąd należy przepuścić między IN1 i IN2. Jeśli układ ma nie reagować na mały prąd, to równolegle (czyli między IN1 i IN2) trzeba wstawić opornik - np. 10R spowoduje, że układ zareaguje dopiero na 150÷200mA.


    Pytanie: odbiornikiem jest dmuchawa membranowa - czyli odbiornik indukcyjny.
    Czy to nie uszkodzi diód prostowniczych?
  • Specjalista elektronik
    Pomysł z mostkiem i kontaktronem nie jest zły, ale jest parę problemów: (1) ilość zwojów - nie kilkanaście, prąd nie jest duży, trzeba ze 300 zwojów; (2) kontaktron rozłącza dość szybko - jeśli będzie łączył i rozłączał 100 razy na sekundę, szybko rozwali styki (kwestia dni); (3) czy to się da zmieścić? Ten układ ma być włączony szeregowo z odbiornikiem - podłączony równolegle byłby zwarciem.

    Diodom (w tym moim układzie) nic nie grozi, o ile prąd nie będzie za duży - akurat odbiornik indukcyjny jest dla nich "dobry", niebezpieczny byłby kondensator (impuls prądu przy włączaniu). W układzie z mostkiem, cewką i kontaktronem też nie powinno być żadnego zagrożenia dla mostka. Oczywiście przy założeniu, że w odbiorniku nie zrobi się zwarcie...
  • Moderator Projektowanie
    _jta_ napisał:
    Pomysł z mostkiem i kontaktronem nie jest zły, ale jest parę problemów: (1) ilość zwojów - nie kilkanaście, prąd nie jest duży, trzeba ze 300 zwojów; (2) kontaktron rozłącza dość szybko - jeśli będzie łączył i rozłączał 100 razy na sekundę, szybko rozwali styki (kwestia dni); (3) czy to się da zmieścić? Ten układ ma być włączony szeregowo z odbiornikiem - podłączony równolegle byłby zwarciem.

    Małe kontaktrony mają czułość rzędu 5-10Azw. ( http://www.soselectronic.pl/a_info/resource/h/meder/Meder_Product_Overview.pdf ) co dla prądu 0,5A oznacza 10-20 zw.
    Biorąc pod uwagę że to może być prąd 0,2A - trzeba 25-50 zw. Toż przecież to się da nawinąć na tę szklaną rureczkę ręcznie bez karkasu - drutem DNE0,5.
    Zapomniałem dodać, że równolegle do cewki trzeba elektrolit rzędu 100 mikroF na kilka V, aby zapobiec drganiu styków.
    Oczywiście że szeregowo.
  • Specjalista elektronik
    Nie wątpię, że dla ciebie jest oczywiste, że szeregowo, ale z wypowiedzi Daniel_GSM Ale taki układ będzie tylko wykrywał obecność napięcia na odbiorniku a nie fakt czy przepływa przez niego prąd czy nie wnioskuję, że on myślał o połączeniu równoległym.

    Nie wiedziałem, że są takie kontaktrony - pamiętam z czasów, gdy w Polsce wprowadzano kontaktrony, były na dobre kilkadziesiąt Azw (np. 80). Ale elektrolit 100 uF to chyba będzie mało, przeliczyłeś? Opór cewki będzie poniżej 0R1, indukcyjność też mała.
  • Moderator Projektowanie
    Nie sądzę że za mały, gdyż każdy kontaktron posiada dużą "histerezę" czułości - Azw. podtrzymania są zwykle 10x mniejsze od Azw. włączenia. Np. jeśli do włączenia trzeba 0,2A (przy danej cewce) to kontaktron puszcza dopiero gdy prąd spadnie do ok. 0,02A.
  • Specjalista elektronik
    Nie widzę podobnych danych w dokumencie, do którego podałeś link (a z tego, co pamiętam, różnica Azw włączania i wyłączania była dużo mniejsza). Jest tam mowa o cewce 500R na 5V - czyli prąd 10mA, moc 50mW; przeliczając to na cewkę 0R1 otrzymujemy prąd włączania 0.71A. A nawet, gdyby prąd 20mA przez 50 zwojów jeszcze wystarczył do trzymania styków, to jak długo prąd z kondensatora 100uF będzie większy?
  • Moderator Projektowanie
    No bo ten dokument był przykładowy.
    Nie wiem jak to przeliczyłeś - ważne są ilości zwojów, a nie rezystancje.

    Nie mogę teraz znaleźć tych linków, pamiętam, że pole magnetyczne podtrzymania podawano jako 10-20% pola włączenia.
    Co do pojemności filtrującej - ważne będą tętnienia, aby w "dołkach" tętnień prąd nie spadł poniżej prądu podtrzymania, czyli w czasie <10msek, tętnienia rozumiane jak w każdym zasilaczu. Czyli zakładając nawet spadek prądu do 20% wartości tętnienia wynosiłyby 80% - wystarczy bardzo kiepska filtracja, stąd i mała pojemność. A zresztą elektrolity 6,3V są bardzo niewielkie w szerokim zakresie pojemności, nawet 470 mikroF ma małą obudowę.
  • Specjalista elektronik
    Jeśli masz oporność 0R1 i pojemność nawet 1000uF, to rozładowanie następuje ze stałą czasową 100us=0.1ms, albo inaczej, w ciągu 69us napięcie i prąd maleją o połowę. Powiedzmy, że mamy prąd 0.5A, a do podtrzymania styków potrzeba 100mA, to po jakim czasie styki puszczą? Weźmy jeszcze pod uwagę, że podczas przejścia przez zero połowę prądu dostarcza mostek (w czasie, gdy prąd mostka jest za mały), więc wyliczony czas należy pomnożyć przez 2. Czas, przez który podtrzymanie przez kondensator jest potrzebne, to jest czas, przez który sinus ma wartość w przedziale od -0.2 do +0.2 - to jest nieco ponad 0.4/ω, gdzie ω=314Hz - nieco ponad 1.28ms, a prąd kondensatora maleje o połowę w czasie 4 razy krótszym (licząc, że jakiś prąd z mostka jest). Do tego kondensator straci większą część swojego ładunku, zanim prąd z mostka zmaleje do 100mA - widać, że nawet pojemność 1000uF jest dużo za mała.
  • Poziom 25  
    Na wstępie dziękuję wszystkim za liczne wypowiedzi w temacie.

    Będąc na Automaticonie natrafiłem na stanowisko jednej z firm produkujących przekładniki prądowe.
    Znalazłem odpowiedni - miniaturowy i z przekładnią 1000:1.

    Zakupiłem taki - przetestowałem i okazało się, że przy prądzie obciążenia 0,5A na wyjściu otrzymuję prawie 1V co mi w zupełności wystarczy.

    Na PCB też jakoś znalazło się miejsce.

    No i oczywiście dzięki takiemu rozwiązaniu mam izolację galwaniczną.

    Dla zainteresowanych model tego przekładnik to: TX1PV.
    Dziekuję wszystkim - temat zamykam.