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

[Rozwiązano] Arduino - pomiar prądu i napięcia 400V AC

Damian7546 06 Maj 2019 11:07 1557 83
  • #31
    Grzegorz7
    Poziom 17  
    Ne wiem co Arduino ale uC mają ADC oparte np. o metodę kompensacji wagowej. Mogą przetworzyć stosunkowo szybko. Przebieg 50 Hz czy nawet 400Hz to żaden problem wobec czasów przetwarzania na poziomie us.

    Natomiast ten układ (#24) to jakiś gotowiec z sieci.
    Zadziała ale wartości rezystancji w obwodzie ustalającym potencjał "neutralny" (R5, R6) są zbyt wysokie. Mają one ustalić środek zakresu przetwarzania. Wokół niego ma oscylować napięcie mierzone.

    Co do dzielnika.
    Trzeba by narysować układ zastępczy transformatora, przyjąć pewne uproszczenia (pominąć straty rozproszenia i magnesowania) i wyjdzie z tego dzielnik. Rzecz jasna przy przekładni różnej od 1:1 należy dokonać modyfikacji wzoru. Wzór podany przez producenta trafka może obowiązywać dla R`>>R. Wówczas dzielnik U2=U1(R/R+R`) -> U2=U1(R/R`).
    Wzory są zbieżne.
  • Tektronix
  • #32
    jaclew
    Poziom 17  
    CYRUS2 napisał:
    wyjaśnij mi co mierzy na wejściu AD Arduino ?

    próbkuje sygnał max co około 100 mikrosekund (10 tys razy na sekundę), później go kwantuje 10-bitowo lub 12-bitowo i koduje.
    CYRUS2 napisał:
    Wejście AD podejrzewam że służy do przetwarzania napięcia stałego.

    ... nie tylko, ale tu już masz odpowiedzi.

    CYRUS2 napisał:
    Autor chce kontrolować napięcie 400VAC.

    ... raczej mierzyć bo sam autor pisze wiele razy o tym:
    Damian7546 napisał:
    Chciałbym wejściem analogowym w Arduino mierzyć wartość napięcia strony wtórnej.

    Damian7546 napisał:
    Jaką byście polecili metodę pomiaru napięcia 0-400VAC

    Damian7546 napisał:
    Transformator i na wejście analogowe mikroprocesora pomiar napięcia.

    Damian7546 napisał:
    Dalej nie wiem jak podejść do pomiaru napięcia jednofazowego 0-600 VAC

    Damian7546 napisał:
    To jest standardowo na dzielnikach pomiar napięcia

    Damian7546 napisał:
    Ma być pomiar napiecia 0-600v AC przez arduino
  • Tektronix
  • #33
    CYRUS2
    Poziom 38  
    Damian7546 napisał:
    Dalej nie wiem jak podejść do pomiaru napięcia jednofazowego 0-600 VAC

    Żeby coś projektować trzeba wiedzieć dokładnie pod co.
    1.Potrzebna jest do tego rezystancja wejścia A/D.
    2. Potrzebna jest informacja jakie ma być napięcie na wejściu przetwornika, przy maksymalnym napięciu mierzonym..
    Bez tego możecie nie brać się za projekt.
  • #34
    Damian7546
    Poziom 21  
    CYRUS2 napisał:
    Autor chce kontrolować napięcie 400VAC.

    Chcę mierzyć 0-600VAC.

    CYRUS2 napisał:
    Układ z postu # 24 jest dla mnie dziwny.

    Co dziwnego jest w schemacie ?
    Wejścia analogowe w arduino są z zakresu 0-5V. Po transformatorku załóżmy że mam 5V RMS, a więc maksie 7,1V. Nastepnie wpuszczam to na dzielnik po to żeby z pomiaru 7V wyciągnąć około 1,5V. Nastepnie rezystorami R5 R6 przesuwam sinusoide na środek napięcia referencyjnego z Arduino a więc na 2,5 V. Mając po dzielniku (R3 R4) około 1,5V to max na wejście arduino będe miał 2,5+1,5 oraz minimum 2,5-1,5 V....

    Dodano po 5 [minuty]:

    jaclew napisał:
    Damian7546 napisał:
    ten sposób dobierałem R1 jak to jest opisane dla tego konkretnego modelu

    Jak zatem jako R1 obliczyłeś na 4,7 k ? Podobnie z R2 - skąd te 50 omów ? (chodzi o transformator ZMPT101B)
    Wg moich wyliczeń ma być odpowiednio około 400 k i 2,35 k (przy założeniu prądu pracy 1,5 mA i napięcia bipolarnego dla AD na 5 V)
    Damian7546 napisał:
    Czy do nowo wybranego transformatora dalej aktualny jest dobór rezystorów z instukcji do transformatora ZMPT101..?

    Nie. Dla tego transformatorka obliczenia nie będą takie same. Ma on inną przekładnię i nie jest trafem pomiarowym.
    Nie stosuj go jeśli zależy Ci na dokładności pomiaru.
    Grzegorz7 napisał:
    A skąd w opisie tego chińskiego cuda przekładnia 1000:1000 (to nadal 1:1)?
    Sądzę, że wyrazili w ten sposób "precyzję". Poświadczają również liniowość na poziomie 1/1000.

    Tak to nadal będzie 1:1 ale producent podając przekładnię jako 1000:1000 określa tu przy okazji maksymalne napięcie jakie może być transformowane przy gwarantowanej liniowości.
    Czyli tu mamy max 1000 V @ liniowości <=0,2 %
    Grzegorz7 napisał:
    Rezystory na wejściu i wyjściu stanowią dzielnik.

    Nie zgodzę się z tym, chociaż może na pozór to tak wyglądać.
    Mamy w pdf tego trafka wzór na napięcie wyjściowe U2=(U1/R') x R , a to nie jest równanie dla typowego dzielnika rezystancyjnego.
    Tu do obliczeń trzeba brać równanie przekładni dla tego transformatora: U1/U2 = I2/I1 = 1
    Włączone po obu stronach odpowiednie rezystancje ustalają jego warunki pracy.

    Jeżeli zależy na dokładności pomiaru (duża liniowość, małe błędy fazowe) to stosuj tego typu rozwiązania z transformatorami pomiarowymi.
    Zapewniają też większą odporność na przepięcia występujące w sieci energetycznej, mają bowiem specjalną konstrukcję rdzenia i nawinięcia uzwojeń.
    Ale gdy dokładność pomiaru nie jest kluczowa - zastosuj zwykłe trafo lub ostatecznie dzielnik rezystancyjny.
    Twój wybór.
    Pozdrawiam



    Dzięki za konkretną odpowiedź.

    Zastosuję pomiar z transformatorkiem ZMPT101B z odpowiendio dobranymi rezystorami . Jeżeli dostanę takie trafko.
    Jeżeli nie pozostanę przy standardowym rozwiązaniu z 3 transformatorami 230V/6V.
    Zrzut z symulacji dla zainteresowanych:
    Arduino - pomiar prądu i napięcia 400V AC

    Dodano po 6 [minuty]:

    Rozumie że transformatorek ZMPT101B i ZMPT107 to jest to samo ?
  • #35
    CYRUS2
    Poziom 38  
    Damian7546 napisał:
    Co dziwnego jest w schemacie ?

    Brak tzw.masy,czyli miejsca do odprowadzania zakłóceń i prądów upływu. Nie pomyślałem że coś takiego można wymyśleć.
    Damian7546 napisał:
    Wejścia analogowe w arduino są z zakresu 0-5V. Następnie rezystorami R5 R6 przesuwam sinusoide na środek napięcia referencyjnego z Arduino a więc na 2,5 V.
    Masa na wielkiej rezystancji 235kΩ ( 470/470k).
    To tylko czysta teoria że jest to napięcie referencyjne.
    To wejście o czułości ok. 2mV.
    Przesunięcia poziomu napięcia o 2,5V się tak nie robi.
  • #36
    Damian7546
    Poziom 21  
    Gdybym to wszystko wiedział nie poruszalbym tematu. Może zaproponujesz na forum odpowiedni schemat do pomiaru napięcia 0-600v?
  • #37
    Grzegorz7
    Poziom 17  
    Takie rzeczy robi się "aktywnie" jeżeli jest tylko jedno napięcie.
    Ale zostawmy. Wszystko w wymaganej precyzji.
    Na pewno te rezystory "robiące" masę pomiarową nie mogą być takie duże. Mogę to uzasadnić ale tu nie miejsce na to.
    Dużo zależy od obciążalności napięcie oznaczonego jako 5V i ekonomiczności zużycia energii.
    Ale ponieważ cały czas tylko domniemamy i ciągniemy Cię za język to zaproponuję aby te dwa rezystory 470k zamienić na nie większe niż 4k7.
  • #38
    CYRUS2
    Poziom 38  
    Macie schemat.
    Arduino - pomiar prądu i napięcia 400V AC
    Przesunięcia poziomu dokonuje precyzyjna dioda LM285-2,5. To precyzyjna dioda (2-3zł) z Rw ok.2Ω i prądem pracy od 15uA.
    Tu pracuje na prądzie ok.1mA.
    Wejście A/D ma rezystancję 100M dlatego dzielnik pracuje na prądzie zakresowym 50uA.
    (może być mniejszy, może być większy)

    To inaczej jest woltomierz 20kΩ/V ustawione rezystorem 50kΩ1%.

    Dzielnik można zastosować na dowolne napięcie.
    Oblicza sie rezystancje szeregową mnożąc liczbę woltów (Um) przez 20kΩ.
    Należy od tego odjąć 50kΩ – rezystancje na wejściu .
  • #39
    Damian7546
    Poziom 21  
    @CYRUS2 Bardzo jestem wdzięczny za schemat i wyjaśnienie.
    Czy na pomiar prądu w ww. omawianym potencjale 0-3A AC masz jakiś przepis / rady ?
    Do tej pory używałem tylko przekładnika prądowego do tego rezystor obciążający i mierzyłem spadek i reszta jak wyżej tz. przesuwałem napięcie rezystorami (wiem już że się tak nie robi).
  • Pomocny post
    #40
    CYRUS2
    Poziom 38  
    Damian7546 napisał:
    Czy na pomiar prądu w ww. omawianym potencjale 0-3A AC masz jakiś przepis / rady ?
    Tego towejsciiedokladniennezmierzy.
    Bo napieicepomiarowejest 2.5 V.
    Bocznik 0,1Ω *3A = 0,3V.
    Należy zastosować wzmacniacz operacyjny który wzmocni to napięcie.
    Prosty układ. zasilany z 5V.
    Damian7546 napisał:
    Do tej pory używałem tylko przekładnika prądowego do tego rezystor obciążający i mierzyłem spadek i reszta jak wyżej tz. przesuwałem napięcie rezystorami (wiem już że się tak nie robi).
    To było źle.
    Przekladnik to nie jest transformator.
    Musi pracować na rezystancji bliskiej zwarcia.
    Inaczej daje błędy pomiarowe.
    Arduino - pomiar prądu i napięcia 400V AC
    Wzmocnienie układu to dokładnie Ku =R1/R2
    Dla wzmocnienia 10 R1 =1k R2 =100
    Może być także 2k/200

    Taki wzmacniacz można zastosować także do pomiaru małych napięć stałych.
    Także do małych napięć zmiennych.
    Każdy rezystor pasuje.
    Dokłaność wychodzi jak "w zegarku".

    Na dodatek nie są potrzebne „karkołomne” obliczenia jak przy tranzystorach.
  • #41
    Damian7546
    Poziom 21  
    @CYRUS2 Zarówno pomiar prądu jak i napięcia wgląda dobrze, tak samo dobrze spisuje się w symulacji ...

    Jak powyższe schematy miałyby się gdyby zastosować separację ? Chyba dobrą praktyką mimo wszystko do mikrokontrolera (jakiegokolwiek) odseparować wysokie napięcie.

    1) Pomiar napięcia. Rozumie żeby uzyskać separację oraz w miarę dokładny pomiar należałoby zastosować omawiane w tym temacie trafo pomiarowe ? Lub 3 transformatory 230/6 do druku połączone szeregowo - choć pierwsza opcja jest lepsza.

    2) Przy pomiarze prądu aby uzyskać separację oraz dokładny pomiar nie jest takie proste ... Stosując przekładnik prądowy i na stronę wtórną małe obciążenie rzędu 1 oma generuje problem wzmocnienia napięcia i pewnie duże opóźnienia ?
  • #42
    Grzegorz7
    Poziom 17  
    W schemacie #38 kondensator C? jest zbędny a nawet szkodliwy.
    Kondensator blokujący (47/16) jest zbędny. Impedancja dynamiczna LM285 to poniżej 1 oma.

    W wielu kostkach uC jest zawarty wzmacniacz operacyjny.

    Widzę, że Autorowi nie przeszkadza już brak izolacji galwanicznej, więc:
    Pomiar prądu realizuje się najprościej na boczniku podłączonym do masy a nie elementami pływającym na potencjale fazy.
    Wystarczy spojrzeć na pomiar prądu w wielu zasilaczach.
  • #43
    Damian7546
    Poziom 21  
    Jeszcze na zakończenie tematu możecie polecić jakieś ogolno dostępne transformatory pomiarowe małej mocy, 230v /5lub6lub9 V?
  • #44
    CYRUS2
    Poziom 38  
    Grzegorz7 napisał:
    Kondensator blokujący (47/16) jest zbędny.
    Tak się koledze tylko wydaje.
    Nie chodzi tutaj o Rw.
    Przy impulsowych zakłóceniach LM285 wyda tylko 1 mA prądu.
    Grzegorz7 napisał:
    Pomiar prądu realizuje się najprościej na boczniku podłączonym do masy
    Pracując na 10% zakresu ?
    Co to za amperomierz o spadku napięcia 2,5 -4V ?
    Do niczego sie nie nadaje.
    Spadek napięcia na boczniku powinien być max. 0,2V.
    Najlepiej poniżej 100mV.
  • #45
    Grzegorz7
    Poziom 17  
    CYRUS2 napisał:
    Przy impulsowych zakłóceniach LM285 wyda tylko 1 mA prądu.

    ADC nie pobiera takich impulsów prądu.
    Można dać mniejszy rezystor do zasilania i pociągnąć więcej, można go zbuforować. Do wyboru do koloru.
    CYRUS2 napisał:
    Do niczego sie nie nadaje.

    Zgadza się.
    Dlatego stosuje się jakieś wzmacniacze. Sam je tu proponowałeś.
    A tak w ogóle to tworząc potencjał odniesienia (ten wokół którego oscyluje napięcie sieci poddawane pomiarowi; 2,5V) warto go tworzyć z napięcia referencyjnego zasilającego ADC uC. Zwyczajnie przez podział przez 2 i najlepiej buforowanie jakimś WO.

    Bocznik a sprawa polska.
    Standard napięć na boczniku to 60, 75, 150mV.
    Ale niekoniecznie trzeba tego dotrzymywać. Wszystko zależy od bilansu, jakiego Autor nie przeprowadził.
    Gdyby ten układ miał mierzyć prądy na poziomie 1A to wydzielone moce na boczniku są na poziomie 2W. Zaś przy napięciach kilkuset woltów spadek napięcia nie ma znaczenia. Błąd spadku napięcia na boczniku, bo zaraz to wytkniesz, można skorygować programowo.
    Jedyny problem to przesunięcie poziomu (wciąż mamy przebieg przemienny), ale na to rozwiązanie podałeś (ten sam scalak jako stabilny przesuwnik potencjału).
  • #46
    CYRUS2
    Poziom 38  
    Damian7546 napisał:
    Jak powyższe schematy miałyby się gdyby zastosować separację ? Chyba dobrą praktyką mimo wszystko do mikrokontrolera (jakiegokolwiek) odseparować wysokie napięcie.
    Tak polemika nie ma sensu bez konkretnej aplikacji - konkretnego zastosowania.
    Pytanie podstawowe po co się mierzy napięcie ?
    Jaki jest cel pomiaru ?
    Jakie urządzenie robimy i do czego.
    Jest trafo INDEL TMB30/023M/1 400V/24 V
    Grzegorz7 napisał:
    A tak w ogóle to tworząc potencjał odniesienia (ten wokół którego oscyluje napięcie sieci poddawane pomiarowi; 2,5V) warto go tworzyć z napięcia referencyjnego zasilającego ADC uC. Zwyczajnie przez podział przez 2 i najlepiej buforowanie jakimś WO.
    Co to za napięcie referencyjne - zasilacz +5V !
    Grzegorz7 napisał:
    Gdyby ten układ miał mierzyć prądy na poziomie 1A
    Damian7546 napisał:

    Czy na pomiar prądu w ww. omawianym potencjale 0-3A AC masz jakiś przepis
    Więc o co koledze chodzi ?
    Do pomiaru napięć przemiennych nie jest potrzebny przesuwnik potencjału.
    Bo przetwornik A/D nie obrabia napięcia ujemnego.
  • #47
    Damian7546
    Poziom 21  
    @CYRUS2 Dzięki twoim schematom i wyjaśnieniom elektronika zaczyna mi się podobać :)

    Co jest nie tak że nie wzmacnia mi się czerwony przebieg:
    Arduino - pomiar prądu i napięcia 400V AC
  • #48
    Grzegorz7
    Poziom 17  
    CYRUS2 napisał:
    Co to za napięcie referencyjne - zasilacz +5V !

    Jak uC ma ADC to ma i źródło referencyjne.
    I to z niego należy korzystać a nie z zasilania.
    CYRUS2 napisał:
    Do pomiaru napięć przemiennych nie jest potrzebny przesuwnik potencjału.
    Bo przetwornik A/D nie obrabia napięcia ujemnego.

    No i dlatego trzeba przesunąć potencjał co sam Kolega zaproponował układem LM285.
    Chyba, że nie wie Kolega po co to zrobił.

    Ciężko się z Kolegą rozmawia.
  • #49
    CYRUS2
    Poziom 38  
    CYRUS2 napisał:
    Do pomiaru napięć przemiennych nie jest potrzebny przesuwnik potencjału. Bo przetwornik A/D nie obrabia napięcia ujemnego.

    Grzegorz7 napisał:
    No i dlatego trzeba przesunąć potencjał co sam Kolega zaproponował układem LM285.
    Wcale nie trzeba.
    Grzegorz7 napisał:
    Chyba, że nie wie Kolega po co to zrobił.
    Zrobiłem to dlatego, że przypuszczam że macie gotowy program który ”jakoś” mierzy AC.
    Jakoś, bo pewnie kolega Grzegorz7 dokładnie wie co ten program robi. Jaka jest metoda pomiaru.
    Pomiar napięcia stałego – też nie wystarczy przetworzyć na wartość cyfrową wpisać do bufora i wyświetlić.
    Pomiar napięcia AC jest bardziej skomplikowany.
  • #50
    Grzegorz7
    Poziom 17  
    Nie.
    Grzegorz nie wie o co chodzi.
    Próbował się tu dowiedzieć .
    W zasadzie nie wiem jak pomóc.
  • #51
    Damian7546
    Poziom 21  
    Damian7546 napisał:
    @CYRUS2 Dzięki twoim schematom i wyjaśnieniom elektronika zaczyna mi się podobać :)

    Co jest nie tak że nie wzmacnia mi się czerwony przebieg:
    Arduino - pomiar prądu i napięcia 400V AC


    Ktoś pomoże ?:)
  • #52
    Grzegorz7
    Poziom 17  
    Masz wejście + na masie!
    Podłącz do stabilizatora.

    Dodano po 1 [minuty]:

    ... i zinterpretuj wynik... cobyśmy się przekonali, że nauka nie idzie w las...
  • #53
    Damian7546
    Poziom 21  
    Grzegorz7 napisał:
    ... i zinterpretuj wynik... cobyśmy się przekonali, że nauka nie idzie w las...


    Wzmacnia i odwraca sygnał ...
  • Pomocny post
    #54
    Grzegorz7
    Poziom 17  
    Większość WO ma mniejsze napięcie robocze na wyjściu od zasilającego nawet o kilka woltów od góry i od dołu.
    Można przyjąć, że Uo nie powinno być wyższe od +Uz-2V i niższe niż -Uz+2V.
    Dlaczego tak przyjąłem? Bo przewaliłem wszystkie możliwe WO i wyciągnąłem średnią :-)
    Ale bez paniki.
    Podam Ci typy, które mają tzw RtoR na wyjściu. Są to konstrukcje typu CMOS i wówczas napięcie wyjściowe może dochodzić do linii zasilających na kilka mV.
    Nie rób żadnego podnoszenia napięcia bo zaraz zaczną się problemy (dopasowania poziomów i takie tam...).

    Czy rozumiesz co napisałem.
    Jeśli masz dobry symulator to spróbuj podać jako WO:
    MCP6001, LMC7101,...
    Tanie jak barszcz, od wejścia i wyjścia RtoR... do tego low power. Pracujące od poniżej 5V zasilania. Ten pierwszy do 6V, drugi do 15...
  • Pomocny post
    #55
    CYRUS2
    Poziom 38  
    Damian7546 napisał:
    Co jest nie tak że nie wzmacnia mi się czerwony przebieg:
    Dlatego,że zrobił kolega schematu zgodnie z postem #40.
    Ma kolega wejście "+" podłączone do "-Uz", a nie do +2,5V.
    Wpoście 351 i #53 ten sam błąd.
  • #56
    Damian7546
    Poziom 21  
    Mam kilka pytań do przedstawionego schematu w ramach nauki / doświadczenia:
    Arduino - pomiar prądu i napięcia 400V AC

    1) Przy wyżej przedstawionym schemacie gdy wzmacniacz zasilam 5V to obcina mi wzmocniony sygnał. Podając 6V na zasilaniu jest OK. Czy coś takiego spotyka się w układach że wzmacniacz zasila się wyższym napięciem DC? Jak w takim razie z mojego 5V podciągnąć na 6V aby zasilić wzmacniacz?

    2)Źródło umieszczone z lewej strony schematu (50Hz) generuje mi napięcie zmienne max 0,44V -symulacja przekładnika prądowego 1000:1 z rezystorem obciążającym 100ohm. Czy przez takie wzmacnianie sygnału napięciowego osiągnę dokładniejszy pomiarr na arduino ? Skoro więc przekładnik prądowy powinien pracować na obciążeniu bliskim zwarcia to mogę w takim razię zmniejszyć jeszcze obciążenie ze 100ohm na 50 i niewielki spadek napięcia <0,44V wzmacniać wzmacniaczem w celu dokładniejszego pomiaru na Arduino ?
  • Pomocny post
    #57
    Grzegorz7
    Poziom 17  
    Przeczytaj post wyżej, który edytowałem...
  • #58
    Damian7546
    Poziom 21  
    @Grzegorz7 Rozumie że stosując WO np.: LMC7101 nie będę musiał podnosić napięcia na zasilanie WO do 6V tylko z 5V i powinno być ok.
    Niestety w moim symulatorze jest tylko jeden WO (bez oznaczenia).
    Tak przy okazji jak znasz jakiś dobry symulator z możliwością wyboru WO to proszę o nazwę .
    Prosiłbym też wypowiedzieć się da pytanie nr. 2.
  • Pomocny post
    #60
    Grzegorz7
    Poziom 17  
    Damian7546 napisał:
    Prosiłbym też wypowiedzieć się da pytanie nr. 2.

    Napięcie powinno być jak najwyższe (w zakresie liniowości przetwarzania).
    Próbuj z 50 om.
    Może warto zastosować potencjometr montażowy jako np. R=22k. Powiedzmy P=10k szeregowo z R=12k. Suwak potencjometru od strony wyjścia WO.
    Wiesz dlaczego suwaki łączymy od wyjścia a nie od wejścia. Podpowiedź: wejścia pracują na małych sygnałach, są czułe i podatne na zakłócenia...

    Symulator podał Kolega powyżej.
    Przydają się, choć rzeczywistość potrafi zaskakiwać... Pamiętaj o tym.

    Dodano po 49 [sekundy]:

    Aha.
    Tak tym WO wystarczy 5V i praca asymetryczna zasilania (+5V i masa).