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

LM3914 - amperomierz 230V

28 Gru 2015 19:56 2763 34
  • Poziom 6  
    Cześć!
    Potrzebuję zmontować amperomierz na 10 ledach pokazujący aktualne zużycie prądu (230V, 0-10A). O ile z woltomierzem problemu jako tako nie ma, to nie znalazłem żadnego projektu amperomierza o takich parametrach na tej kostce. Jest możliwe złożenie takiego układu na LM3914? Może jest jakiś inny układ który można do tego zastosować? W grę wchodzi jedynie wyświetlanie wartości za pomocą 10 pojedyńczych ledów.
  • Poziom 21  
    Można układ z LM3914 wykorzystać jako woltomierz do pomiaru prądu, poprzez zastosowanie bocznika (rezystora mocy o małej rezystancji) w gałęzi prądowej i pomiar spadku napięcia na nim. Dzięki temu z prawa Ohma i wzoru I=U/R można zmierzyć płynący prąd.
    Kolega wpisze w google pomiar prądu z pomocą bocznika. ;)
  • Poziom 33  
    krychu0505 napisał:
    Można układ z lm3914 wykorzystać jako woltomierz do pomiaru prądu, poprzez zastosowanie bocznika (rezystora mocy o małej rezystancji) w gałęzi prądowej

    Tak tylko że wtedy masz mV
  • Poziom 23  
    Niewielki przekładnik sprawę rozwiąże.
  • Poziom 43  
    Stałego, czy przemiennego? Pewnie o przemienny chodzi, to na małym rdzeniu toroidalnym, zrób sobie przekładnik. Elegancko i bezpiecznie, a i tak jak fabryczne amperomierze działają.
  • Poziom 6  
    Oczywiście chodzi o napięcie zmienne - sieciowe :)
    Czyli ogólnie jeśli zastosuje się osobną 'konstrukcję' to można użyć LM3914 zarówno dla woltomierza i amperomierza (oczywiście mowa o dwóch osobnych kostkach)?
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    To będzie zależało od przekładni tego transformatorka pomiarowego. Wykonaj model przekładnika, np dwa zwoje pierwotne, i dwadzieścia zwojów wtórnego na jakimś niewielkim toroidzie ferrytowym, i przepuszczając np 0,5 AAC (żarówka 100W), zobacz, ile woltów pojawi się na wtórnym, to skalibrujesz to do określonego napięcia, czyli mierzonego natężenia prądu przemiennego.

    Dodano po 11 [minuty]:

    Dokładnie. Kawałek przewodu 1,5mm² w porządnej izolacji i ze dwa zwoje. Wtórne to np 20 lub więcej zwojów drutu np 0.2 nawojowego.
  • Pomocny post
    Poziom 42  
    Można też wykorzystać dowolny transformator typu TS2, gdzie nożykiem usuniemy uzwojenie wtórne i nawiniemy jeden zwój odpowiednim drutem. Z dawnego pierwotnego czerpiemy napięcie do pomiaru. Będzie ono dość spore, ale to dobrze bo zapewni nam pracę w liniowej części charakterystyki prostownika pomiarowego. Później tylko potencjometr wieloobrotowy jako dzielnik i gotowe.
  • Poziom 6  
    Dzięki za podpowiedzi! Zakupiłem dwie sztuki TS2, w wolnej chwili nad tym posiedzę :)
  • Specjalista - zasilacze komputerowe
    kortyleski napisał:
    Można też wykorzystać dowolny transformator typu TS2, gdzie nożykiem usuniemy uzwojenie wtórne i nawiniemy jeden zwój odpowiednim drutem. Z dawnego pierwotnego czerpiemy napięcie do pomiaru. Będzie ono dość spore, ale to dobrze bo zapewni nam pracę w liniowej części charakterystyki prostownika pomiarowego. Później tylko potencjometr wieloobrotowy jako dzielnik i gotowe.
    Warto też pamiętać o wstępnym obciążeniu opisywanego przekładnika by jego rdzeń zbyt wcześnie nie wszedł w nasycenie. Ułatwi to późniejsze skalowanie miernika.
  • Poziom 6  
    Pytanie może banalne, ale wolę zapytać. Dwa trafa TS2 będą na jednej płytce z których będą wychodziły dwa 'sygnały' na dwie osobne płytki z LM3914, które będą zasilane z zasilacza impulsowego 24V. Czy podając sygnał na jedną płytkę powinienem dać plus i masę? Zakładam, że tak więc to rozumiem, że mogę połączyć masy dwóch TS2 na płytce?
  • Poziom 24  
    dyerseve napisał:
    mogę połączyć masy dwóch TS2 na płytce?
    Wyjątkowo mętnie wyjaśniłeś na czym polegają twoje wątpliwości.

    Na szczęście transformatory jako to transformatory zapewniają separację galwaniczną, więc z sygnałami z ich wyjść możesz robić co chcesz. Np. połączyć razem jedne końce uzwojeń, ale wtedy musisz stosować prostowniki jednopołówkowe albo od razu zastosować mostki prostownicze i połączyć ich wyjścia - do masy a wyjścia + wyprowadzić indywidualnie.

    Jeżeli chcesz mieć zachowaną liniowość dla małych prądów, użyj raczej pojedynczych diod schottky, które mają mniejsze napięcie pracy.
  • Poziom 6  
    Wizualnie łatwiej jest wytłumaczyć. Część budowy ma wyglądać tak:

    LM3914 - amperomierz 230Vaa.png Download (23.72 kB)

    Pytanie czy do mierzenia potrzebuję + i - (założyłem że tak). A skoro potrzebuję obydwu, to znaczy że masy z dwóch TS2 (na wtórnym mostki) będą się łączyć z masą zasilacza na płytkach LM3914 - i pytanie czy to w czymś przeszkadza?
  • Poziom 24  
    Im lepiej tłumaczysz, tym mniej zrozumiale.
    dyerseve napisał:
    Pytanie czy do mierzenia potrzebuję + i -
    Jaki znów u licha "+" i "-"?

    Rozumiem, że moduły pomiarowe "V" i "A" mierzą napięcie stałe. Ok, ale na wyjściu TR2 masz napięcia zmienne, dokładniej przemienne! Musisz je wyprostować, wygładzić i dopasować poziom do zakresu pomiarowego modułu. Prostować możesz prostownikiem jedno lub dwupołówkowym. Diody w stanie przewodzenia mają pewne napięcie (schottky mniejsze), co powoduje dodatkowy błąd pomiarowy - nieliniowość istotną tym bardziej, im mniejsze napięcia mierzysz.

    W zasadzie tylko jeden TR2 jest niezbędny, użycie drugiego ma ten walor, że odseparujesz galwanicznie moduł pomiarowy od mierzonego układu. To zaleta, ale czy istotna - zależy od sytuacji. Przekładnik prądowy w obwodzie pomiaru prądu zapewnia separację galwaniczną, więc tak czy owak nie ma przeszkód, żeby zasilanie było wspólne.

    Czy wszystko jasne?
  • Poziom 6  
    Tak, mierzą napięcie stałe. Na wtórnych obydwu traf jest zastosowany mostek (o którym wspomniałem) i kondensator - stąd + i - :)

    Dwa TS2 są raczej niezbędne bo jeden jest do woltomierza, drugi do amperomierza, a zasilacz 24V prócz dwóch układów mierzących zasila także listwy ledowe które są na 24V.
  • Poziom 24  
    dyerseve napisał:
    Na wtórnych obydwu traf jest zastosowany mostek
    Ok, teraz wszystko jasne. Do wyjść kondensatorów masz oba układy odseparowane, zatem nic nie stoi na przeszkodzie, by połączyć "-" razem i dołączyć do "-" zasilacza.

    Jedyny potencjalny problem to nieliniowość, o której wspominałem. Zastosowałeś mostki, zatem należy przyjąć ok. 1,4V na złączach diod. To dużo. Przy napięciu 10V odpowiadającym pełnemu zakresowi będzie 14% strefy nieczułości. Pomijalne wartości rzędu 1,4% dopiero przy zakresie 100V/.

    Jeżeli jest 10 LED, to akceptowalne byłoby jakieś 5% a to oznacza jakieś 25V. Ile jest faktycznie?
  • Specjalista - zasilacze komputerowe
    jega napisał:
    Jedyny potencjalny problem to nieliniowość
    Dlatego trzeba zastosować prostownik aktywny by uniknąć problemów związanych z prostowaniem sygnałów o b. niskim napięciu.
  • Poziom 24  
    W.P. napisał:
    Dlatego trzeba zastosować prostownik aktywn
    Dochodzi sporo elementów a pomiar to i tak raptem 10 LED, więc 1 LED = 10% zakresu pomiarowego. Przy większych napięciach na wyjściu z przekładników machnąłbym na to ręką. Można też ograniczyć wpływ diod dając zamiast mostków na diodach Si (1,4V) prostownik jednopołówkowy na diodzie Schottky (0,4V) albo oldskulowo na Ge (0,2V) i w ten prosty i tani sposób zmniejszyć nieliniowość kilkukrotnie.
  • Poziom 6  
    Zasilacz 24V będzie zasilał dwie listy ledowe o łącznej długości 120cm i dwie płytki z LM3914 z łącznie 23 ledami (bargrafy dwukolorowe). Ale moim zdaniem nie ma to znaczenia, bo... składam coś takiego:

    LM3914 - amperomierz 230V

    Będzie to główne urządzenie do którego będą podłączone różne inne. Ma to pokazywać aktualne napięcie sieci (230V) oraz pobór prądu wszystkich podłączonych urządzeń do tego o którym mowa. Skala woltomierza to 200-250V a amperomierza 1,5-10A. Więc jeśli zasilanie listew ledowych lub samych mierników 'zjada' coś prądu to nic nie szkodzi, wręcz o to mi chodzi :)
  • Poziom 24  
    dyerseve napisał:
    Skala woltomierza to 200-250V
    Gdybyś ten zakres chciał rozciągnąć na całą skalę to musisz martwą strefę rozciągnąć i to sporo. Wziąłeś to pod uwagę?
  • Poziom 6  
    Wystarczy wykalibrować układ tak, żeby przy ok 200V napięcie na wtórnym TS2 woltomierza było na tyle niskie, żeby nie zaświeciła się pierwsza dioda
  • Poziom 24  
    dyerseve napisał:
    Wystarczy wykalibrować układ tak, żeby przy ok 200V napięcie na wtórnym TS2 woltomierza było na tyle niskie, żeby nie zaświeciła się pierwsza dioda
    Co rozumiesz przez "wykalibrować"? Czy te moduły pozwalają na przesunięcie zera? Bo samo ograniczenie czułości przecież nie wchodzi w grę.

    Albo przesunięcie zera w samym module albo odpowiednie zabiegi na napięciu po wyprostowaniu - jakiś zener z odpowiednio dobranymi dzielnikami?
  • Poziom 6  
    Można ustalić początkową i końcową pozycję zadziałania. Jest kalkulator do LM3914 i zmontowałem w nim układ sugerując się tym z noty katalogowej (który po wprowadzeniu do LiveWire w ogóle nie zadziałał).

    Wygląda to tak:
    LM3914 - amperomierz 230V

    I faktycznie działa od 4,46V do 5,54V. Tylko muszę to przetestować jeszcze w LiveWire.
  • Poziom 24  
    j
    dyerseve napisał:
    Można ustalić początkową i końcową pozycję zadziałania
    Robi wrażenie Bardzo wygodne. Szkoda, że nie jest w stanie usunąć nieliniowość prostownika. Ale z pustego i Salomon nie naleje.

    W każdym razie z napięciem jak widać problemu z pewnością nie będzie. Z prądem pewnie niewielki, ale i tak w miarę możliwości ustaw większe napięcie wyjściowe i użyj prostownika o małym spadku.
  • Poziom 6  
    Woltomierz w sumie gotowy. Problem mam trochę z trafem od amperomierza. Na chwilę obecną na pierwotnym są 3 zwoje, a na wtórnym kilka zwojów mniej niż było 'seryjnie' (ok 10V). Jest bardzo duża różnica między obciążeniami. Po podłączeniu 150W było ok 9V, a przy 300W było prawie 15V. Więc przy 2300W napięcie byłoby dość wysokie - o ile rosłoby liniowo. Jeśli odwinę wtórne to zakres się zmniejszy? Chciałbym możliwie zmniejszyć napięcie do mierzenia i dopiero wtedy dać dzielnik napięcia tak, żeby było w granicach 4-6V.
  • Poziom 43  
    dyerseve napisał:
    Jeśli odwinę wtórne to zakres się zmniejszy?
    Zakres ukladu LM będzie taki, jaki ustawisz za pomocą dobrania elementów.
    Jeśli interesuje Cię tak duża moc (więc i duży prąd) mierzony, lepiej dać możliwie małą przekładnię transformatora pomiarowego. Oczywiście uzwojenie pierwotne musi być dostosowane do tak dużego prądu, więc im mniej zwoi tym lepiej (bo i mniejszy spadek napięcia na nim - a co za tym idzie mniej się będzie grzać).
  • Poziom 24  
    dyerseve napisał:
    Jeśli odwinę wtórne to zakres się zmniejszy? Chciałbym możliwie zmniejszyć napięcie do mierzenia i dopiero wtedy dać dzielnik napięcia tak, żeby było w granicach 4-6V.
    398216 Usunięty napisał:
    Jeśli interesuje Cię tak duża moc (więc i duży prąd) mierzony, lepiej dać możliwie małą przekładnię transformatora pomiarowego. Oczywiście uzwojenie pierwotne musi być dostosowane do tak dużego prądu, więc im mniej zwoi tym lepiej (bo i mniejszy spadek napięcia na nim - a co za tym idzie mniej się będzie grzać).
    Ja to widzę inaczej.

    Klasyczny transformator używany jest do dostosowania napięcia do potrzeb. Normalne jest, że zostaje włączony bez obciążenia a pod obciążeniem napięcie pozostaje w przybliżeniu stałe. Zwarcie zacisków wtórnych z zasady źle się kończy, choć przy małym trafo nie spowoduje np. przeciążenia sieci. Napięcie na zaciskach wtórnych nieobciążonego trafo jest przekładnia razy mniejsze (lub większe) od napięcia na wejściu.

    Z przekładnikiem jest na odwrót, używamy go do dopasowania prądu do potrzeb (albo możliwości np. pomiarowych). Normalne jest, że zostaje włączony na zwarciu a przy zwiększaniu (w rozsądnych granicach) włączonej na zaciski wtórne rezystancji prąd pozostaje w przybliżeniu stały. Rozwarcie zacisków wtórnych jest stanem nienormalnym (jak zwarcie trafo). Prąd w zwartym uzwojeniu wtórnym jest przekładnia razy mniejszy (zwiększających raczej się nie stosuje...) od prądu w uzwojeniu pierwotnym.

    Przy całej symetrii różnice wynikają z tego, że normalny trafo zasilasz ze źródła napięciowego a przekładnik - prądowego.

    Jakie z tego wnioski?

    Przekładnia powinna być duża, żeby sprowadzić prąd do rozsądnych granic oraz pozwolić na uzyskaniu względnie dużego napięcia na rezystorze pomiarowym. A musi być duże, jak chcesz je wprost podać na prostownik, co zresztą bardzo mi się nie podoba. W końcu masz tam napięcie zasilania, więc może jednak daj prostownik aktywny?

    W każdym razie póki co zamiast mierzyć napięcie na wyjściu (czyli jakby prąd zwarcia dla trafo) zapnij tam amperomierz i pomierz prąd. Potem w oparciu o to możesz dobrać rezystor, jaki włączysz w obwód wtórny aby na nim odłożyć spadek napięcia do pomiaru. Jednak nie może on być zbyt duży, uzyskane napięcie będzie znacznie mniejsze od tego, co teraz mierzysz jak prąd użytkowy jest znacznie mniejszy od prądu zwarcia. I znów analogia - gdy stwierdzisz, że przy dalszym zwiększaniu rezystancji prąd zacznie maleć najwyższy czas zastopować - to tak, jakby spadało napięcie wtórne.

    Do tego opornika podepniesz prostownik a jego wyjście będzie obciążone dużą impedancją wejściową woltomierza, więc pojemność filtru wcale nie musi duża.
  • Poziom 6  
    Woltomierz uruchomiony i działa, wymaga tylko kalibracji, ale to później :)

    Odwinąłem mniej niż połowę wtórnego i przy ok 3 zwojach pierwotnego wychodzi mi 36mV przy 270W :/ Wygląda na, to że muszę zamówić nowy TS2.

    jega czytałem kilka razy to co napisałeś, ale jakoś chyba nie do końca rozumiem. Czemu nie mógłbym zastosować mostka gretza, a istniejącego napięcia użyć do pomiaru przez dzielnik?


    *Zupełnie przy okazji spytam, czy ten schemat filtra (250V 10A) jest OK?
    LM3914 - amperomierz 230V

    Jeśli tak, to jakich wymiarów powinien być rdzeń i grubość drutu? Chętnie sam bym nawinął :)
  • Specjalista - zasilacze komputerowe
    dyerseve napisał:
    jega czytałem kilka razy to co napisałeś, ale jakoś chyba nie do końca rozumiem.
    Spróbuję Ci to wytłumaczyć używając analogii na przykładzie roślinki.

    Wyobraź sobie np sadzonkę drzewa rosnącą niopodal płotu, widzianą raz od strony ogrodu a raz od strony ulicy. Płot jest nieprzezroczysty i ma 1,8 m.

    Dla ogrodnika roślinka ma np 0,5 m, dla sąsiada z przeciwka jeszcze jej nie ma.
    Rośnie i osiąga metr, ale dla sąsiada dalej jej nie ma. Dopiero po przekroczeniu wysokości płotu sąsiad widzi np 10 cm. Błąd! Przecież ona ma już 1,9 m. Oczywiście dla ogrodnika.
    To duży błąd w ocenie i wynika z wysokości płotu. Teraz na poziomie ok. 95%. Będzie malał w miarę wzrostu naszego drzewka. Jeśli osiągnie wysokość np 7m to spadnie do 55%.

    dyerseve napisał:
    Czemu nie mógłbym zastosować mostka gretza


    Podobnie jest z Twoim układem interpretującym sygnał z przekładnika.

    Mostek jest układem z wyraźnym progiem, gdyż skonstruowany jest z diod rzeczywistych (nie idealnych). Dioda jest elementem nieliniowym, przyjrzyj się charakterystyce If=f(Uf).
    Wynika z tego, że nie "zauważa" napięć niższych od ok. 0,5V (w uproszczeniu).
    Żeby mostek zaczął przewodzić to trzeba pokonać podwójny taki próg a więc ok. 1V.

    Jeśli więc chcesz dokonywać pomiarów w szerokim zakresie to układ z mostkiem Graetza wydaje się pomysłem chybionym.
  • Poziom 24  
    dyerseve napisał:
    Czemu nie mógłbym zastosować mostka gretza, a istniejącego napięcia użyć do pomiaru przez dzielnik?
    Przy pomiarze napięcia nie ma problemu. Przy pomiarze prądu, czyli w praktyce napięcia odłożonego na oporniku wpiętym w szereg wtórnego obwodu przekładnika problem jest tym większy im niższe odkłada się napięcie (przy maks. wartości prądu). Strefa nieczułości zależy od układu i użytych diod. Przy prostownik jednopołówkowym jest to jedno napięcie przewodzenia diody, przy mostku dwa razy więcej. Dioda krzemowa ma jakieś 0,6V, Schottky jakieś 0,4 a germanowa mniej niż 0,2 może nawet 0,1V dla małych prądów. Najprościej jednak dać prostownik idealny na jednym wzmacniaczu operacyjnym i byle jakiej diodzie i pozbyć się strefy nieczułości zupełnie. Tym bardziej, że i tam masz tam zasilanie a nie chcesz użyć np. miernika wskazówkowego o ustroju magnetoelektrycznym, który nie wymaga zasilania.