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

Bezdotykowy pomiar dużych wartości prądu DC

14 Sty 2020 15:05 645 26
  • Poziom 2  
    Witam,

    potrzebuje zmierzyć wartość prądu w szynie/kablu o wartościach do rzędu 800-900A, prąd stały, dopuszczalny błąd może być nawet w zakresie 10-15%.
    Pomiar bezdotykowy i tani, przetwarzanie bedzie na atmega/attiny, potem wysyłam przez bt ale to już nieważne.

    Wymyślłem że:
    1. Zastosować czujnik halla, nawet na mały zakres do 100A, jednak dobrać jego odległość od szyn i potem przeliczyć to w programie.
    Tzn. np. 10cm od szyn czujnik pokaże 100A przy rzeczywstym prądzie w szynach np. 1000A, wiec program to przeliczy.
    Ma to szanse zadziałać?

    Znalazłem czujnik KMZ10C który ma zakres -7,5kA-7,5kA, dorzucić do tego wzmacniacz operacyjny z filtrem i dalej adc atmegi. Ma to szanse zadziałać?
  • Poziom 30  
    Pole bardzo silnie zależy od odległości i kształtu przewodnika i maleje z kwadratem odległości.

    CZUJNIK REAGUJE NA NATĘŻENIE POLA MAGNETYCZNEGO 7,5kA/m, a nie na prąd 7500A z odległości 1m

    Czujnik musiałby być blisko szyny bez metalowych elementów w okolicy (kilka cm) 7,5kA/m to ok 9mT.

    Natężenie pola, które wytwarza przewód z prądem 100A w odległości 10mm to ok. 6mT
    ale dla 20 mm to już poniżej 1 mT. Wy google-aj Pole magnetyczne wokół przewodnika prostego, to znajdziesz wzory do obliczeń.
  • Poziom 2  
    No tak tak, to wiem że nie 7,5kA z 1m, i że maleje wraz z kwadratem odległości.

    Natomiast chodzi mi o to czy to zadziała poprawnie, tzn. odczyt bedzie liniowy itd.
    Odległość to nie problem, może byc 1mm czy 1cm, potrzebuje tylko odizolować od szyn.
    Szyny mają stały rozmiar.

    Chyba że jest jakiś prostszy analogiczny sposob.
  • Poziom 28  
    Hej

    Generalnie nie mierzy się prądu stałego czujnikami Halla wprost: bez rdzenia magnetycznego całość jest paskudnie wrażliwa na wszystko w okolicy. Zazwyczaj używa się czujnika Halla w szczelinie obwodu magnetycznego i wyrównuje zewnętrznym uzwojeniem tak aby Hall pokazał zero. To likwiduje dużo nieliniowości układu ale całość nie jest prosta.

    Jeśli to jednostkowa robota przemyśl zakup stosownego przetwornika, powinny być dostępne.
  • Poziom 34  
    Nie wiem jakim budżetem dysponujesz na eksperymenty. Za 120zł możesz kupić iNode Nav. Zawiera moduł BT, baterię i magnetometr o czułości ±1.2mT.
    Rozważ, czy to urządzenie pozwoli zweryfikować w praktyce poprawność metody pomiaru prądu jaką wymyśliłeś.
    Moim zdaniem problem będzie z kalibracją. Zmianę natężenia pola magnetycznego można zmierzyć bardzo precyzyjnie. Z wartością bezwzględną będzie znacznie trudniej.

    Moderowany przez Marek_Skalski:

    Byłbym ostrożny z takimi poradami.
    1. Kolega zawsze reklamuje produkty i-node.
    2. Taki sensor nie nadaje się do tego zadania ze względu na zakres pomiarowy, wrażliwość na zakłócenia, spore problemy z kalibracją, dryft zera, (nie)liniowość/brak kompensacji, itd.

  • Poziom 38  
    Tomek_elek napisał:
    potrzebuje zmierzyć wartość prądu w szynie/kablu o wartościach do rzędu 800-900A, prąd stały, dopuszczalny błąd może być nawet w zakresie 10-15%.


    Nie bawił bym się tylko zastosował gotowy przetwornik Lem-a np LF 1010-s lub coś podobnego z serii HAL-xxx
  • Specjalista elektronik
    zbychmg napisał:
    Pole bardzo silnie zależy od odległości i kształtu przewodnika i maleje z kwadratem odległości.
    Tomek_elek napisał:
    No tak tak, to wiem że nie 7,5kA z 1m, i że maleje wraz z kwadratem odległości.

    Dla pojedynczego, okrągłego przewodu pole jest odwrotnie proporcjonalne do odległości od jego środka, nie do kwadratu. Dla przewodu o innym przekroju w pobliżu przewodu zależność od odległości jest zaburzona (i nie jest jasne, od czego ją mierzyć). Dla pary przewodów z jednakowymi prądami w przeciwnych kierunkach pole daleko od przewodów (odległość znacznie większa, niż odległość między przewodami) pole jest odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości.

    zbychmg napisał:
    CZUJNIK REAGUJE NA NATĘŻENIE POLA MAGNETYCZNEGO 7,5kA/m, a nie na prąd 7500A z odległości 1m

    A to całkiem słuszna uwaga.

    Wypadałoby określić, jakie to mają być szyny/przewody - pojedyncze, czy pary, jaki przekrój... Jest np. pas Rogowskiego, którym można mierzyć prąd w pojedynczym przewodzie, zapinając pas wokół przewodu - zasadnicza konstrukcja zawiera cewkę i reaguje tylko na zmianę prądu, ale można zrobić odpowiednik z hallotronami i mierzyć sam prąd. Zaletą tego pasa jest to, że "nie czuje" prądów z sąsiednich przewodów (pojedynczy hallotron wyczuje i pomiar będzie zafałszowany).

    Prąd 1000A może wytworzyć pole magnetyczne ze 20 kA/m - zakres czujnika 7,5kA/m może się okazać trochę za mały.
  • Poziom 30  
    Jeśli masz ochotę eksperymentować, bo wspominałeś o jakimś procesorku z pomiarem analogowym, to może zrobić układ pomiarowy podobny do tych stosowanych w przemyśle.
    Może udałoby Ci się zdobyć używany przekładnik prądowy (np.1000/1), z otwieranym rdzeniem.
    W szczelinę trzeba "wpasować" czujnik halla. Wzmocniony sygnał z czujnika podawany na wzmacniacz reguluje prądem dopóki sygnał z halla nie będzie bliski 0. Mierząc ten prąd, (napięcie na włączonym w obwód rezystorze), masz wartość proporcjonalną do prądu płynącego przez przekładnik.
    Profesjonalne mierniki tego typu potrafią kompensować zmiany pola magnetycznego nawet gdy pole (prąd) zmienia się z częstotliwością kilkunastu kHz. Miałem takie gotowe kleszcze na 1000A jako przystawka do oscyloskopu.

    Dodano po 5 [minuty]:

    Oczywiście rdzeń takiego przekładnika nie pozwoli na kompensację pola o częstotliwości większej od kilkuset Hz.
    Ale jak masz mierzyć prąd stały, którego wartość nie zmienia się zbyt szybko, to powinno zadziałać.
  • Poziom 43  
    Marek_Skalski:
    Zrzędzisz jak stara baba. Nie chcesz pomóc, nie pisz. Chcesz pomóc, to podaj jakiś konkret.
    Autor napisał przecież że:
    Cytat:
    dopuszczalny błąd może być nawet w zakresie 10-15%.

    Parametry miernika z iNode Van są tutaj:
    http://cache.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/FXOS8700CQ.pdf
    Są o wiele lepsze niż potrzeba do uzyskania dokładności 10%.
    Dużo większy wpływ na dokładność będzie miała powtarzalności umieszczania czujnika względem przewodu. A taki wpływ występuje zawsze, nawet dla innego super dokładnego czujnika pola magnetycznego.
  • Specjalista elektronik
    zbychmg napisał:
    Profesjonalne mierniki tego typu potrafią kompensować zmiany pola magnetycznego nawet gdy pole (prąd) zmienia się z częstotliwością kilkunastu kHz.

    Przecież pytanie jest o pomiar prądu DC!

    zbychmg napisał:
    W szczelinę trzeba "wpasować" czujnik halla.

    Jak złożysz rdzeń tak, by była szczelina, to układ będzie wrażliwy na pola sąsiednich przewodów.

    Można by pomyśleć o rdzeniu zamkniętym (ale otwieranym) z materiału perminwarowego, na którym będzie nawinięta cewka. Taki materiał zmienia swoje namagnesowanie skokowo, gdy pole ma określoną niewielką wartość (do następnego skoku trzeba zmienić kierunek pola) - zmieniać prąd cewki i wyłapywać moment przemagnesowania... Ale nie wiem, czy uda się dobrze zrobić taki rdzeń - perminwar ładnie działa, jeśli rdzeń jest w jednym zamkniętym kawałku - a tu trzeba składać.

    To z linku w #10 nie nadaje się - ma ±1200 μT magnetic sensor full-scale range - dużo, dużo za mało.
  • Poziom 43  
    _jta_ napisał:

    To z linku w #10 nie nadaje się - ma ±1200 μT magnetic sensor full-scale range - dużo, dużo za mało.

    Jeżeli jest tak jak napisał zbychmg:
    zbychmg napisał:

    Natężenie pola, które wytwarza przewód z prądem 100A w odległości 10mm to ok. 6mT
    ale dla 20 mm to już poniżej 1 mT.

    To by było ok.
    Nie licząc oczywiście większego wpływu zakłóceń zewnętrznych.
    Jeżeli szyny są odpowiednio daleko od siebie (i nie ma tam innych źródeł zakłóceń), to mogłoby to zadziałać.
    Nie będzie to zbyt dokładny miernik, no ale właśnie taki autor potrzebuje.
  • Specjalista elektronik
    100A w odległości 10mm daje 2mT, w odległości 20mm 1mT (równo, z definicji - przynajmniej tej, co kiedyś obowiązywała, bo od czasu, jak się uczyłem, parę razy zmieniali definicje). Ale tam ma być 900A - przydałby się czujnik np. 25mT. Albo czujnik, który pokaże tylko, czy kierunek pola jest zgodny, czy przeciwny (może z niewielką histerezą), plus cewka do wytworzenia pola - wtedy czujnik pokaże, czy prąd cewki jest za mały, czy za duży, by skompensować pole przewodu. Coś jak pas Rogowskiego, tylko z zasilaniem i z czujnikami w środku. Tylko... taki pas musiałby być cały w polu o jednakowym natężeniu, to utrudni pomiar.

    A może pas Rogowskiego z pomiarem deformacji przy przepływie prądu zmiennego? Jak się go zapnie wokół przewodu z prądem, to zależności od kierunku prądu będzie się rozciągał, albo kurczył.

    Albo... pętla ze światłowodu i pomiar skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła (zjawisko Faradaya). Taki magnetooptyczny pas Rogowskiego.
  • Poziom 43  
    _jta_ napisał:
    100A w odległości 10mm daje 2mT, w odległości 20mm 1mT (równo, z definicji - przynajmniej tej, co kiedyś obowiązywała, bo od czasu, jak się uczyłem, parę razy zmieniali definicje). Ale tam ma być 900A - przydałby się czujnik np. 25mT. Albo czujnik, który pokaże tylko, czy kierunek pola jest zgodny, czy przeciwny (może z niewielką histerezą), plus cewka do wytworzenia pola - wtedy czujnik pokaże, czy prąd cewki jest za mały, czy za duży, by skompensować pole przewodu. Coś jak pas Rogowskiego, tylko z zasilaniem i z czujnikami w środku. Tylko... taki pas musiałby być cały w polu o jednakowym natężeniu, to utrudni pomiar.

    Może być.
    A to utrudnienie to żadne utrudnienie, bo jest takie samo dla każdego rodzaju czujnika.
    Wystarczy cewkę owinąć wokół czujnika na stałe.
  • Specjalista elektronik
    atom1477 napisał:
    A to utrudnienie to żadne utrudnienie, bo jest takie samo dla każdego rodzaju czujnika.

    Nie. Wszelkie pomiary pasem Rogowskiego (ale bez elementu nieliniowego) są niewrażliwe na jego kształt i usytuowanie względem przewodu - istotne jest tylko to, żeby przewód, którego prąd mierzymy, był objęty przez pas, a inne na zewnątrz. Dotyczy to również wersji magnetooptycznej.
  • Poziom 43  
    Nie chodzi o element nieliniowy, lecz o element pomiarowy. Ma go nie być i pomiar ma robić sama cewka. Wtedy jest niewrażliwe na kształt.
  • Poziom 22  
    tos18 napisał:
    Tomek_elek napisał:
    potrzebuje zmierzyć wartość prądu w szynie/kablu o wartościach do rzędu 800-900A, prąd stały, dopuszczalny błąd może być nawet w zakresie 10-15%.


    Nie bawił bym się tylko zastosował gotowy przetwornik Lem-a np LF 1010-s lub coś podobnego z serii HAL-xxx


    Polecam rozważeniu pomiaru za pomocą przetwornika ferrantiego, albo jak kto woli przetworniki Prądowe. Jest to moim zdaniem najlepsze rozwiązanie tego problemu i łatwe oraz tanie.
  • Poziom 38  
    meaverick napisał:
    Polecam rozważeniu pomiaru za pomocą przetwornika ferrantiego,

    Mogę prosić o przykład podzespołu ?

    Mam nadzieję że nie ma kolega na myśli przekładnika ferrantiego.
  • Poziom 43  
    Stałego się nie da. Nie w tym kontekście pisałem o kształcie.
    Chodziło mi o to że nie chodzi o obecność elementu nieliniowego.
    I bez niego, tzn, z elementem liniowym, pomiar będzie wrażliwy na kształt cewki.
    Brak wrażliwości na kształt jest dopiero przy pomiarze samą cewką, co działa oczywiście tylko dla składowej zmiennej prądu.
  • Specjalista elektronik
    Zaproponowałem parę sposobów zmierzenia prądu stałego (a nie składowej zmiennej) mało wrażliwych, bądź niewrażliwych na położenie i kształt czujnika. Mam jeszcze kolejny pomysł, ale może za wcześnie go przedstawiać? Nie będzie specjalnie łatwy do realizacji... Z grubsza chodzi o to, żeby użyć drutu ferromagnetycznego, przez który przepuści się impuls prądu - bodajże Perkins i Dolittle wykonali ~80 lat temu doświadczenie pokazujące taką możliwość.
  • Poziom 22  
    tos18 napisał:
    meaverick napisał:
    Polecam rozważeniu pomiaru za pomocą przetwornika ferrantiego,

    Mogę prosić o przykład podzespołu ?

    Mam nadzieję że nie ma kolega na myśli przekładnika ferrantiego.

    Tak dokładnie, przykład zaraz podał kolega dwa tematy wyżej.

    Dodano po 4 [minuty]:

    meaverick napisał:
    tos18 napisał:
    meaverick napisał:
    Polecam rozważeniu pomiaru za pomocą przetwornika ferrantiego,

    Mogę prosić o przykład podzespołu ?

    Mam nadzieję że nie ma kolega na myśli przekładnika ferrantiego.

    Tak dokładnie, przykład zaraz podał kolega dwa tematy wyżej.


    A tu przykład Na AC i DC:
    https://www.dacpol.eu/pl/przetworniki-pradowe...pradowe-o-duzej-dokladnosci-serii-lf-xx10_LEM
  • Specjalista elektronik
    Mam wrażenie, że one tutaj zupełnie się nie nadają - muszą być montowane przed zamontowaniem szyny, w której będą mierzyć prąd. No i na każdej szynie musiałby być osobny przetwornik...

    Są mierniki cęgowe - zapina się je na przewód (nie dotykając go) i pokazują, jaki prąd płynie. Ale obawiam się, że wskazują prawidłowo tylko natężenie prądu zmiennego.
  • Poziom 43  
    Jest wyraźny podział na mierniki cęgowe prądu zmiennego oraz stałego.
    Więc nie ma obaw. Można sprawdzić i mieć 100% pewności.

    Podstawowe pytanie do autora to takie czy on chce to zmierzyć jednorazowo, jak miernikiem, czy robić pomiar ciągły, jakimś urządzeniem wielokanałowym.
  • Poziom 14  
    Jest np. taki miernik cęgowy UT207, który zgodnie z instrukcją mierzy:
    DC prąd stały 66A/1000A ±(1.5%+8)
  • Specjalista elektronik
    atom1477 napisał:
    Podstawowe pytanie do autora to takie czy on chce to zmierzyć jednorazowo, jak miernikiem, czy robić pomiar ciągły, jakimś urządzeniem wielokanałowym.

    Wypowiedź autora z #1 wskazuje na to pierwsze - użył słowa "zmierzyć", jakkolwiek nie wiem, czy dostrzegając to rozróżnienie.
    Tomek_elek napisał:
    potrzebuje zmierzyć wartość prądu w szynie/kablu o wartościach do rzędu 800-900A, prąd stały, dopuszczalny błąd może być nawet w zakresie 10-15%.

    Moje wrażenie jest takie, że chodzi o istniejącą instalację i sprawdzanie, gdzie jaki prąd płynie. Jeśli da się użyć miernika cęgowego (jest np. kwestia, czy dobierze się taki, żeby jego cęgi mogły objąć szynę, a jednocześnie mieściły się tam, gdzie szyna jest - przy ciasnym ułożeniu szyn może z tym być problem), i taki miernik ma interfejs do uC (np. RS232), to może to będzie najlepszym rozwiązaniem. A może przystawka cęgowa CA1000D? Ale opis dali tak niejasny, że jak się nie zapyta, to nie wiadomo, co to właściwie jest. HP-605A opisali nieco lepiej, ale za mały zakres - do 650A.
  • Poziom 43  
    Tomek_elek napisał:
    potrzebuje zmierzyć wartość prądu w szynie/kablu o wartościach do rzędu 800-900A, prąd stały,


    1.Kolego sprecyzuj , czy chcesz mierzyć czy zmierzyć.
    2.I czy w jednym miejscu czy przenośnie.
    3.Jakie wymiary przewodu czy szyny prądowej?
    4. Jaki ma być odczyt i czy tylko odczyt czy rejestracja też.
    Żarty się skończyły, czas na fakty.