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

Układ mikroprocesorowy do dokładnego pom. nap. przemiennego

AoT_Hunter_PL 04 Gru 2007 19:45 3090 29
  • #1 04 Gru 2007 19:45
    AoT_Hunter_PL
    Poziom 21  

    Witam wszystkich.

    potrzebuję zaprojektować Układ mikroprocesorowy do pomiaru wartości napięcia przemiennego.

    Dokładność pomiarowa jaką szacuje która powinna być to 0.02%

    Zakres pomiarowy rzędu od 20mV do 2kV

    Jeśli chodzi o zmianę tego zakresu prawdopodobnie będzie ręczna przy wykorzystaniu odpowiednich dzielników napięciowych.


    [b]Wykorzystana pamięć ROM i RAM zewnętrznie


    Wynik będzie (programowo) "wysyłany" wyświetlany na wyświetlaczu LCD.

    Ponieważ wartość napięcia przemiennego będzie sięgała aż 2kV będę musiał zastosować odseparowanie bezpośredniego układu pomiarowego od STERUJĄCEGO (procek 51)

    Prosiłbym o pomoc w mym projekcie mile widziane wszelkie uwagi, linki, schematy itp.

    Muszę to rozgryźć od podstaw (schemat blokowy , schemat ideowy) a na końcu zająć się częścią programową.

    Jeśli chodzi o separację galwaniczną jaka metoda będzie najlepsza transformator z uzwojeniami 1;1 czy jakiś układ optyczny przekazujący impulsy na procesor. ??

    Tutaj zamieszczam schemat prostego przykładowego wykorzystania dzielników napięciowych zameiszczonego wcześniej przez jednego z użytkowników FORUM.

    Układ mikroprocesorowy do dokładnego pom. nap. przemiennego

    Pozdrawiam

    AoT_Hunter_PL[/img]

    0 29
  • #2 04 Gru 2007 19:56
    gothye
    Poziom 33  

    do wykresy dołuż przetwornik True RMS

    0
  • #3 04 Gru 2007 20:16
    AoT_Hunter_PL
    Poziom 21  

    Do "wykresy" rozumiem do wyjścia dołożyć przetwornik True RMS coś jak z tych http://www.analog.com/en/subCat/0,2879,773%255F866%255F0%255F%255F0%255F,00.html

    Tyle, że muszę odp. dzielnikami wyregulować napięcie żeby się zgadzało z zakresem napięć dla tych układów chyba, że ktoś ma inne noty katalogowe podobnych elementów.

    Ja jeszcze znalazłem coś takiego

    Przetwornik napięcia przemiennego na stałe:

    Układ mikroprocesorowy do dokładnego pom. nap. przemiennego
    Pytanie tylko na jaki zakres pomiarowy ten przetwornik jest pewnie do 12V :P

    Mógłbym go dodatkowo zastosować po dzielnikach i do tego jeszcze True RMS + separacja po drodze.

    Czy może już za bardzo namieszałem ;)?? Dokładność pomiarowa 0.02%

    0
  • #4 05 Gru 2007 07:28
    PiotrPitucha
    Poziom 33  

    Cześć
    Ciężkie zadanie sobie wybrałeś, aby uzyskać 0,02% musisz założyć przetwornik 16 bitowy, druga sprawa to jakie chcesz mierzyć napięcie, średnie, maksymalne, skuteczne czy jeszcze cos innego?
    Jeśli chcesz się izolować od układy pomiarowego to proponuję taki układ:
    - dzielniki
    - przetwornik True RMS ( specjalizowany scalak )
    - ADC 16bitowy na I2C
    - procesor
    - światłowody na porcie szeregowym
    - procesor w strefie odizolowanej.
    Jak ma być dobre to tanio nie wyjdzie, przemyśl wersję z gotowym miernikiem i czytaniem go przez procesor, coś w tym jest że najlepszy miernik w rozsądnej cenie jaki widziałem to 0,03% gwarantowane dla pomiaru napięcia stałego a na zmiennym gorzej.
    Samo kupno oporników na dzielnik o tej klasie może być zadaniem trudnym do przejścia.
    Piotr

    0
  • #5 05 Gru 2007 08:00
    arturt134
    Poziom 26  

    A tak w ogóle to co chcesz mierzyć? Jeżeli to napięcie sinusoidalne (albo mało odkształcone), to True RMS się sprawdzi. Zakres 2kV sugeruje, że może to być napięcie dosyć mocno odkształcone (zasilające silniki, pracujące na wysokim napięciu). W takim przypadku właściwą dokładność zapewnią ci tylko techniki DSP.
    Czyli, przetwornik, o częstotliwości próbkowania co najmniej 2 razy większej od maksymalnej częstotliwości mierzonej (poprzedzony filtrem antyaliasingowym), procesor DSP, ewnetualnie HOST (chyba że DSP od razu bedzie sterował wyświetlaczem).

    0
  • #6 05 Gru 2007 09:55
    AoT_Hunter_PL
    Poziom 21  

    Witam będzie mierzenie wartości napięcia szczytowego (zakładając sinusoidy) po wyprostowaniu go (pseudo) przez jedną z diod widoczną na zamieszczonym schemacie [Wartość tego napięcia = Wartość niewyprostowanego * 1,41 - spadek nap na diodzie itp..). Wartość skuteczną (tak jak i inne mierniki) już można programowo rozwiązać.
    W sumie obie wartości i tak będą programowo rozwiązane.

    Domyślam się również tak jak szanowni koledzy piszą, że taki wynik z tolerancją 0.02% będzie mi bardzo ciężko uzyskać ale co zrobić jest jedna pewna osoba która wymyśliła mi takowy projekt i muszę przez to przebrnąć :D

    Następna sprawa jak sobie wyskalować dzielnikami mam zakres aż 2mV do 2kV

    Przełączanie ręczne 2mV - 1V , 1V - 20v , 20V - 200V, 200- 500V , 500V - 1000V :D?

    I tak najdokładniej będzie tylko dla najmniejszych wartości mierzonych wliczając tu przekłamania napięcia (idealność sinusoidy) , tolerancję elementów ich wykonanie , nieliniowość diody, spadki na elementach, rezystory powinny nie posiadać w sobie właściwości cewek itd...

    Pytanie jeszcze co do separacji podany sposób przez kolegę z światłowodami na porcie np Com odseparuje mi układ od kompa (komp bezpieczny), a gdyby zastosować coś przed procesorem aby i jego tez uchronić. Myślałem nad trafem o uzwojeniach 1;1 ale to sie nie sprawdzi dla bardzo małych napiec ;P, chyba będę też musiał pokombinować ze światłowodami.

    0
  • #7 05 Gru 2007 12:20
    arturt134
    Poziom 26  

    Separację lepiej robić na sygnałach cyfrowych, nie zakłóca wtedy sygnału mierzonego. Proponowałbym dać separację na SPI (między przetwornikiem AD a prockiem) lub jeżeli używasz przetwornika wbudowanego w procesor, to między prockiem a PC-tem, klawiaturą, etc.

    Moim skromnym zdaniem tak ambitne zadanie jak pomiar z dokładnością do 0.02% nie da się zrealizować w ten sposób. Same błędy wynikające z tego, że sinusoida nie jest idealna (ma inny współczynnik szczytu niż używany we wzorze) oraz tak prostego przetwornika wartości szczytowej będą większe. Poza tym, przy 2mV dojdą szumy... a zaszumiona sinusoida ma współczynnik szczytu nie wiadomo jaki.

    0
  • #8 05 Gru 2007 12:42
    PiotrPitucha
    Poziom 33  

    Cześć
    Jeśli wszystko dasz na jedną płytkę, to nie musisz się bawić w separację procesora, jest to zadanie niewdzieczne i bezcelowe.
    Przetwornik AC będzie kosztował więcej niż procesor, jeśli coś padnie to AC bo jest pierwszy po drodze a jeśli jesteś przesądny to możesz zaprogramować kilka procesorów na zapas.
    Co do prostownika to pogooglaj sobie temat prostownik idealny i radziłbym kupić gotowy scalak bo inaczej dryft termiczny przekroczy Ci założenia dokładności.
    Zerknij na diodę na pierwszym rysunku który zamieściłeś, taka dioda ma około 2,2mV/stopień i spadek rzędu....
    Orientujesz się że 20mV tym nie zmierzysz a dryft termiczny przekroczy pojedyńcze procenty nawet w warunkach pokojowych.
    Ogólnie możesz podnieść klasę sprzętu wsadzając to do małego pudełka z termostatem, zobacz jak to robią krótkofalowcy by stabilizować generatory.
    Piotr

    0
  • #10 05 Gru 2007 13:45
    AoT_Hunter_PL
    Poziom 21  

    Witam projekt teoretyczny na szczęście (bynajmniej na razaie ;))
    a więc co do separacji zastosuję optyczną pomiędzy płytą a Pc-tem.
    Zastosuje również jakiś lepszy prostownik (czyli coś z tych przetworników na TL z AC na DC) a następnie dołoży się True RMS a resztę będzie już liczył procek.

    A mam pytanie w tym pierwszym schemacie (niech będzie najprostszym teoretycznym) potrzebny jest ten kondensator jeśli chciałbym bezpośrednio na wyjściu podpiąć True RMS (bo dzięki niemu jest znana wartość szczytowa).

    A True RMS i tak trzeba skonfigurować odpowiednio do częstotliwości pracy okładu , próbkowania przetwornik itp.

    0
  • #11 05 Gru 2007 14:40
    PiotrPitucha
    Poziom 33  

    Witam
    Co do transmisji do PC to słuszna decyzja, natomiast scalaki TrueRMS załatwiają Ci wszystko co jest poza dzielnikiem, wchodzisz ze zmiennym a wychodzisz z napięciem pomiarowym na procesor lub przetwornik AC
    Piotr

    0
  • #12 11 Gru 2007 21:24
    AoT_Hunter_PL
    Poziom 21  

    Witam czy ktoś ma jeszcze jakieś propozycje jak bym mógł to rozwiązać i jak połączyć teko scalak z reszta bałaganu. :/

    Pozdrawiam

    AoT_Hunter_PL

    0
  • #13 12 Gru 2007 15:12
    Ch.M.
    Poziom 27  

    tak jak któryś z kolegów napisał: nie zmierzysz na zakresie 20mV z dokładnością 0,02%. Po pierwsze to nie znajdziesz takich przetworników, po drugie diody też mają swój spadek napięcia. Realnie Twój zakres pomiarowy zacznie się od 2V i w takim zakresie będzie najdokładniejszy. Przy 2kV na pewno błędzik wzrośnie nieco :)

    0
  • #14 13 Gru 2007 07:59
    PiotrPitucha
    Poziom 33  

    Cześć

    Cytat:
    Po pierwsze to nie znajdziesz takich przetworników, po drugie diody też mają swój spadek napięcia. Realnie Twój zakres pomiarowy zacznie się od 2V i w takim zakresie będzie najdokładniejszy. Przy 2kV na pewno błędzik wzrośnie nieco


    Są takie przetworniki, nie są tanie ale są, co do spadku na diodzie to takie układy mają zintegrowany układ podobny do układu prostownika idealnego i nie możemy tam mówić o spadkach na diodzie bo układ jej kompensuje.
    Co do możliwości pomiaru małych napięć to poszukaj w katalogach mierników, za niecałe 600zł możesz kupić multimetr z dokładnością 0,03% w całym zakresie pomiarowym, a najniższy zakres to 200mV, miernik ma nawet transmisję do PC wiec idąc po najmniejszej lini oporu możnaby wrzucić cały układ z takiego multimetru we własne urządzenie i po sprawie.
    Piotr

    0
  • #15 13 Gru 2007 08:57
    Ch.M.
    Poziom 27  

    Oczywiście pisząc że nie ma takich przetworników, mam na myśli, że normalną drogą za normalne pieniądze nie ma możliwości dostać coś takiego. Badzmy realistami: zmuszenie dystrybutora który teoretycznie oferuje jakiś produkt do sprzedarzy wiąże się z kupnem zazwyczaj 10 sztuk takiego asortymentu. Jeśli ko0szt jednostkowy to kilkaset złotych to można powiedzieć, ze takie cudo nie jest dostępne dla osoby prywatnej. Tak jak p. Piotr pisze: lepiej kupić coś gotowego i podłączyć do kompa.
    Pozdrawiam

    0
  • #16 13 Gru 2007 09:07
    Pijopic
    Poziom 17  

    Tanim i prostym rozwiazaniem do pomiaru napiecia w zakresie miliwoltow tak by pominac wplyw wszelkich elementow jest "przesuniecie" zera przetwornika. A co by uzyskac rownie dokladny pomiar w pozostalym zakresie pomiaru az do 2kV, nie trzeba wiele kombinowac poza bardzo dokladnie dobranym dzielnikiem.
    Pozdrawiam

    0
  • #17 13 Gru 2007 11:19
    PiotrPitucha
    Poziom 33  

    Cześć
    Ch.M. , nie jest tak źle z tymi układami, w TME możesz kupić 1 szt, za kilkadziesiąt złotych masz układ AD636 o pełnym zakresie 200mV, ale gotowe układy mogą wyjść taniej zważywszy że miernik autorange uwolni nas od przepinania zakresów...
    Piotr

    0
  • #18 13 Gru 2007 11:59
    Ch.M.
    Poziom 27  

    Piotrze, ten przetwornik ma błąd o dekadę większy niż autor zakłada w swoim projekcie :)

    0
  • #19 13 Gru 2007 12:09
    AoT_Hunter_PL
    Poziom 21  

    Witam kolegów (projekt do opracowania teoretycznego) DUŻA ZMIANA PLANÓW.

    Zostałem zjechany przez pewnego "PANA" bo on wie lepiej i musi być po jego myśli , oraz zmienia zasadę "GRY" gdzie w temacie tego nie uwzględnił.

    Nie mogę zastosować TRUE RMS , O pomyśle wyprostowania napięcia jakimś układem na TL, ..."panie pan tego nie wyprostujesz ja te wszystkie układy znam"

    O tej jednej diodzie ze schematu już nie wspomnie bo wiadomo że przy nie jnie uzyskam takiej dokładności.

    Czyli muszę zaprojektować nowy układ który będzie mi programowo wyliczał wartość skuteczna mierzonego napięcia.

    NO TO TERAZ NIE WIEM >>>>

    Dzielniki zostają za dzielnikami (może jakiś przetwornik a\c) i programowo wyliczać.

    Może mi ktoś pomóc z tym układem.

    Musze to teraz od początku ułożyć blokowo, a potem jakiś schemat.

    Oczywiście parametry tak jak były zostają i wszelkie zabezpieczenia tylko koncepcja układu się zmieniła i ZONK .... ale co zrobić.

    0
  • #20 13 Gru 2007 13:48
    Ch.M.
    Poziom 27  

    Wykorzystaj wejścia różnicowe i skaluj oraz przesuwaj napięcia w zakres mierzalnych :)
    Te 0,02% dokładności szybko zmieni się w 2% co i tak jest dobrym wynikiem i nikt nie powinien się rzucać, że przy takim zakresie dokładność nie jest co do uV

    0
  • #21 13 Gru 2007 14:30
    Dr_DEAD
    Poziom 28  

    Ja to widzę tak:
    1. Dzielnika napięcia - to nie ulega wątpliwości.
    2. Przetwornik A/C który posiada BIAS czyli podpolaryzowanie wejścia tak że potrafi mierzyć napięcia +/- np. AD7794 (można na nim uzyskać szum na poziomie 1.5uV co zapewni nawet 0.02% dla 20mV) lub AD7785. Można też użyć zwykłego ADC a offset zrobić na wzmacniaczu operacyjnym.
    3. uC - Filtr cyfrowy.
    4. uC - Programowe wykrycie wartości Min i Max. Odejmujemy Max - Min i już mamy wartość napięcia pik-pik, dzielimy /2 i mamy amplitudę. Z amplitudy obliczamy wartość skuteczną.

    Dodano po 4 [minuty]:

    PS. Stabilność offsetu zrobionego na wzmacniaczu operacyjnym nie ma znaczenia bo i tak szukamy wartości pik-pik.
    Widzę że Ch.M. jest tego samego zdania ;-)

    0
  • #22 13 Gru 2007 15:07
    Ch.M.
    Poziom 27  

    Proste rozwiązania są najlepsze :)
    Co do dzielnika, to proponuję zrobić go samemu: uzyskasz wtedy na prawdę dobrą dokładność przy małym wkładzie pieniężnym :)
    Musisz tylko znaleźć odpowiednie przekaźniki bo 2kV to sporo i należałoby uwzględnić kwestię bezpieczeństwa
    Liczę, że autor po tylu odpowiedziach poradzi juz sobie :)


    Pozdrawiam

    0
  • #23 13 Gru 2007 23:50
    AoT_Hunter_PL
    Poziom 21  

    Witam dziękuję za miłe podpowiedzi w weekend będę miał więcej czasu więc przyłożę się do tego.

    Tak jak napisałem wcześniej > projekt teoretyczny więc nie myślę o rozwiązaniach finansowych itp, oczywiście nie uciekam od metody prosto łatwo i skutecznie ;)

    pozdrawiam

    AoT_Hunter_PL

    Pewne będę miał jeszcze jakieś pytania więc w razie czego zgłoszę się jeszcze ;D

    0
  • #24 14 Gru 2007 07:50
    arturt134
    Poziom 26  

    Dr_DEAD napisał:
    "3. uC - Filtr cyfrowy.
    4. uC - Programowe wykrycie wartości Min i Max. Odejmujemy Max - Min i już mamy wartość napięcia pik-pik, dzielimy /2 i mamy amplitudę. Z amplitudy obliczamy wartość skuteczną."

    A dlaczego po filtrze cyfrowym nie obliczyć po prostu wartości RMS? Przecież wszystkie próbki mamy, a RMS to nic innego jak:
    pierwiastek(suma_kwadratów_próbek / ilość_probek).
    Tak liczony RMS ma tę zaletę, że jest prawidłowy dla każdego przebiegu, nie tylko dla sinusa.

    Dodano po 2 [minuty]:

    Aha, offset zdejmujemy filtrem cyfrowym HP, którego częstotliwość jest dużo poniżej mierzonego przez nas zakresu, np. na 1Hz. Niektóre przetworniki mają taki filtr wbudowany, wystarczy go włączyć.

    0
  • #25 14 Gru 2007 08:23
    Dr_DEAD
    Poziom 28  

    arturt134 napisał:

    A dlaczego po filtrze cyfrowym nie obliczyć po prostu wartości RMS? Przecież wszystkie próbki mamy, a RMS to nic innego jak:
    pierwiastek(suma_kwadratów_próbek / ilość_probek).
    Tak liczony RMS ma tę zaletę, że jest prawidłowy dla każdego przebiegu, nie tylko dla sinusa.

    Każdy sposób ma swoje wady i zalety. Sposób który podałem wyżej jest prostrzy w realizacji i dużo szybszy zwłaszcza jeżeli ktoś pisze w assemblerze to pierwiastkowanie może być kłopotliwe.

    Dodano po 15 [minuty]:

    PS. Przetworniki które podałem pewno są zbyt wolne, wybierz coś sobie na stronie analoga: http://www.analog.com/en/subCat/0,2879,760%255F788%255F0%255F%255F0%255F,00.html

    0
  • #26 08 Sty 2008 15:22
    AoT_Hunter_PL
    Poziom 21  

    Witam dzisiaj mam czas biorę się za algorytm , tylko nie wiem od czego się zabrać tutaj.

    0
  • #27 17 Sty 2008 20:40
    AoT_Hunter_PL
    Poziom 21  

    ..............

    0
  • #28 29 Sty 2008 01:49
    AoT_Hunter_PL
    Poziom 21  

    Witam kto mi poleci dobry przetwornik 16 bit lub więcej z BIAS-em na IC^2

    Myślę, że to będzie najlepsze rozwiązanie żeby podłączyć przetwornik do 8051.

    Oraz potrzebuję schematu połączenia 5 wyświetlaczy 7-segmentowych LED, + koder-y BCD do 8051-ki , do tego będzie chyba potrzebny jeszcze jakiś "zatrzask(i)"abym mógł wyświetlić odpowiednio wynik w zakresie od 20mV do 2kV

    0
  • #29 29 Sty 2008 07:04
    arturt134
    Poziom 26  

    Zajrzyj do Texasa, Analoga lub Lineara. Ale na I^2C to może nie znajdziesz. Prędzej na I^2S....

    0
  • #30 29 Sty 2008 13:09
    AoT_Hunter_PL
    Poziom 21  

    A czy ktoś może mi pomóc z podłączeniem 5 wyświetlaczy 7 segmentowych ;)?

    0
  Szukaj w 5mln produktów