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

pomiar napięcia >100 V >50Hz

12 Paź 2014 18:21 1929 22
  • Poziom 15  
    Cześć
    Szukam rozwiązania w miarę bezpiecznego dla mikrokontrolera, tak by mierzył napięcie z przedziału 100-500V o częstotliwościach do kilku kHz.
    Jestem skłonny zrezygnować z separacji w obwodzie pomiarowym. Planuję odseparować odpowiednim zasilaczem zam mikroprocesor.
    Zastanawiam się jak mogę zabezpieczyć przed pojawieniem się wyższego napięcia mikroprocesor. Szukałem schematów i głównie znajduje rozwiązania z transformatorami, które ze względu na duże zakresy częstotliwości są dość drogie, ze względu na małe prawdopodobieństwo awarii jestem w stanie ponieść ryzyko uszkodzenia Uc kosztem tańszego układu.

    Sam dzielnik rezystorowy (oczywiście uwzględniając możliwą moc na rezystorach) wystarczy? Czy kombinować jakieś jeszcze zabezpieczenie?

    Pozdrawiam
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 28  
    Rezystor + dioda zenera? Transoptor?
  • Poziom 15  
    albertb napisał:
    st4chuu napisał:

    Szukam rozwiązania w miarę bezpiecznego dla mikrokontrolera

    Zmień podejście. Szukaj przede wszystkim rozwiazania bezpiecznego dla użytkownika.
    Reszta to zwykłe podstawy elektrotechniki.

    Albert


    Zakładam, że odpowiednia izolacja całości będzie bezpieczna dla użytkownika. Jak już to napięcie znajdzie się w jednej obudowie z mikroprocesorem, po odpowiednią izolacją, od elementów metalowych nie wiem jak bardziej zabezpieczyć dla użytkownika.

    Dodano po 1 [minuty]:

    witoldwitoldowicz napisał:
    Rezystor + dioda zenera? Transoptor?


    Myślałem o transoptorach ale nie wiem jak z ich pasmem przenoszenia. I odwrotnej polaryzacji.
    Diodę zennera też miałem na uwadze, ale w przypadku pomiaru różnicowego nie bardzo wiem jak podpiąć koncówki
  • Poziom 28  
    Sory troche sie pomylilem myslalem o mierzeniu czestotliwosci.
  • Poziom 21  
    Można zostawić układ pomiarowy z procesorem na wysokim potencjale a dane pomiarowe przesyłać portem szeregowym przez transoptor. Można chyba drożej ale prościej zastosować separatory np. LEM LV

    Powodzenia
  • Pomocny post
    Poziom 19  
    Nie widzę w tym niczego skomplikowanego, pomiar napięcia fazy dajesz w stosunku do przewodu neutralnego N sieci, pytanie, czy zamierzasz robić pomiar dyferencjalny?
    Jeśli nie to:
    Przewód neutralny sieci łączysz z AGND procesora.
    Fazę podajesz przez dzielnik rezystorowy około 1M1 z jakimś filtrem w stosunku do przewodu neutralnego.
    Na wyjściu powinieneś otrzymać potencjał +- 0,5VAC przy szczycie sinusoidy.
    Reszta, czyli pomiar napięć wyższych to już czysta matematyka dzielnika napięcia.

    Przy takim rozwiązaniu nie powinno dojść do uszkodzenia procesora gdyż do zabezpieczenia portu wystarczą jego wbudowane diody na porcie.

    W razie gdybyś jednak się o to obawiał, załączam schemat - działający i przetestowany na ATXMega32D4.
    pomiar napięcia >100 V >50Hz
  • Poziom 15  
    dzięki ;) zrobię coś na podstawie Twojego schematu :)
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 19  
    Cytat:
    Nie rób nic na podstawie tego schematu.
    Mimo, że autor schematu pisze, że:
    mag32 napisał:
    Fazę podajesz przez dzielnik rezystorowy około 1M1 z jakimś filtrem

    To to nie jest dzielnik rezystorowy, gdyż rolę dolnego rezystora pełni " jakiś filtr."

    Albert, napisałeś to tak, jak by od razu miało coś wybuchnąć po podłączeniu :D
    Cytat:

    W efekcie pomiar będzie uzależniony mocno od częstotliwości, a te jak pisałeś chcesz mierzyć różne.
    Pomiar będzie także mocno uzależniony od "jakiegoś filtru" czyli przykładowo jego pojemności oraz impedancji wejściowej przetwornika A/D.

    Oczywiście, że tak, lecz wydaje mi się, że najważniejsze to własne doświadczenie.

    Cytat:

    Aby tych problemów uniknąć albo wyprostuj napięcie przed dzielnikiem (ale normalnym z dolnym rezystorem) albo jeśli potrzebujesz doprowadzić prąd zmienny do przetwornika ADC to zastosuj dzielnik. Ale wtedy najlepiej skompensować go częstotliwościowo.
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic203855.html

    Co do zabezieczenia procesora to problemu nie ma. Ze względu na duże impedancje dzielnika wystarczą diody wewnętrzne. I to jest jedyna sensowna informacja w poście mag32

    Jeśli kolega chce zaś mierzyć jak napisał napięcie przemienne to jakikolwiek prostownik odpada, więc psując już do końca zabawę, wszystko jest opisane tutaj
    Link
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 19  
    Tak, tylko, że jeśli chcemy wykonać pomiar TrueRMS z uwzględnieniem THD-U oraz wyższych harmonicznych i inter harmonicznych, to prostownik nic nie da.
    A do takiego wniosku doszedłem po tym opisie. Filtr jest konieczny, wszystko jest opisane dokładnie w linku który podałem, ze szczegółami.
    Reszta, to już zwykła matematyka.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 19  
    Zafałszowany? Skąd ten wniosek?
    TrueRMS jest to pomiar uwzględniający odkształcenia sygnału, a więc podaje wynik wartości skutecznej napięcia z uwzględnieniem wszystkich zniekształceń. Nie widzę możliwości pomiaru tychże odkształceń po zastosowaniu prostownika.
    O ile mi wiadomo, proszę o poprawienie, jeśli coś pomyliłem, to TrueRMS polega na próbkowaniu sinusoidy i wykonywaniu całkowania na tych próbkach, do tego, z tak próbkowanego sygnału, stosując FFT można wyliczyć wartość THD oraz zawartość wyższych harmonicznych.
    Nie da się więc tego zrobić po zastosowaniu prostownika.
    Cały problem jest opisany na stronie którą wcześniej wskazałem w notach katalogowych i aplikacyjnych.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 15  
    z harmonicznymi zgoda, pewnie nie da się wyznaczyć na wyprostowanym przebiegu. Jednak wartość skuteczna może być tak wyznaczona, we wzorze na wartość skuteczną pod całką jest kwadrat który zadziała jak prostownik
  • Poziom 19  
    Dobrze, po kolei, uściślając rozmawiamy o przebiegu sinus.
    Wartość skuteczna jest możliwa do wyznaczenia z przebiegu po prostowniku, oczywiście.
    Lecz jeśli sinusoida jest zniekształcona przez jakikolwiek sygnał, impulsowy czy harmoniczny to wynik nie będzie już TRMS.
  • Poziom 15  
    Uzasadnij proszę.

    Wartość skuteczna to pierwiastek 1/T całka po okresie z kwadratu przebiegu.
    Podnosząc sygnał do kwadratu otrzymujemy wartość dodatnią, czyli wyprostowaną.
    Do RMS nie mają znaczenia harmoniczne czy zniekształcenia sygnału, gdy obliczasz z całki.
    Nie ma znaczenia czy podniesiesz do kwadratu 2 czy -2 wynik równa się 4
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 15  
    w projekciku potrzebuję mierzyć aktualnie orientacyjną a dokładniej tendencję zmian napięcia. Nie ważne, czy odczyta układ zmianę z 4 na 2 czy z 10 na 5. Musi odczytać że napięcie zmalało dwukrotnie. Napięcie jest w niewielkim stopniu odkształcone wręcz pomijalnie.

    Jednak chciałbym mierzyć wartość bezpośrednią, w razie rozwoju softu, żebym mógł wyznaczyć więcej wartości.

    Faktycznie po wyfiltrowaniu z TRMS może być problem, nie doczytałem, myślałem, że tylko wyprostowane.
  • Poziom 27  
    Mag32 - w twoim schemacie najbardziej brakuje rezystora "do masy". Bez niego ten układ to wielka kicha - zrozum to.
  • Poziom 19  
    No dobrze, może faktycznie się zagalopowałem, ale po pierwszym wpisie doszedłem do wniosku, że autor chce zrobić to, co ja już zrobiłem.
    W pierwotnej wersji jednak wykorzystałem dedykowany układ do którego link podałem wcześniej i który to jest dobrze opisany na stronie producenta.
    Te filtry na wyjściu są konieczne i nie powodują zniekształceń sygnału sinus.
    W obecnej chwili pracuję na rozwiązaniu tego bez układu dedykowanego.
    Co zaś do rezystora do masy to fakt, masz Fredy rację.
    Jednakże skoro dałem link do dokumentacji którą sam się sugerowałem, to liczę na to, że st4chuu również się z nią zapozna a tam jest wszystko wyjaśnione.
  • Poziom 35  
    Filtr jest potrzebny. Ale dopiero przez ADC, i to taki zwykły anty aliasingowy. Przy samym obwodzie pomiarowym jakikolwiek filtr to absolutne zło. Przyczyny podał Albert. Jedyne co trzeba filtrować, to sygnały, których nie będzie się dało jednoznacznie odwzorować w domenie cyfrowej, czyli wszystko powyzej fs/2 (w teorii, w praktyce lepiej nadpróbkować np. x8 i do minimum uprościć filtr).

    Pominę juz fakt niejasności nt. wyliczania TRMS. W domenie cyfrowej trochę inaczej to wygląda...

    I bez jaj, Panowie, z prostownikami, cyrkami, filtrami...
    pomiar napięcia >100 V >50Hz
    "tuning" polega na zmianie R2 - jeśli będzie za duży, Vout będzie chciał przekroczyć zero w dół. DC bias jak widać wynosi 311mV, do uwzględnienia w procku przy wstępnej obróbce. Vout warto wpuścić najpierw na wtórnik, potem na filtr AA drugiego rzędu na jednym opampie, ciąć to gdzieś koło 10kHz, próbkować 100kHz, a juz w cyfrze zrobić drugi stopien AA na np. eliptycznym filtrze IIR. Dla zaawansowanych mozna uzyć dwóch filtrów w konfiguracji zero-phase.

    Znacznie lepiej jest oczywiście użyć dzielnika roznicowego na trzech rezystorach, i sygnał różnicowy wpuścić na wzmacniacz instrumentalny z zrównoważoną impedancją wejściową, i zasilać go z napięcia symetrycznego. A DC bias wprowadzić za tym wzmacniaczem za pomocą dwóch rezystorów...
    Ewentualnie można też użyć dedykowany ADC z wejściem różnicowym, i zrobić 'myk' w postaci zasilania go napięciem symetrycznym względem N. Ale wtedy trzeba cały ten obwód pomiarowy odseparować galwanicznie od reszty układu (procesora itp.). I to rozwiązanie pozwoli na bardzo dużą precyzję pomiaru i nie trzeba wprowadzać sztucznego DC bias...