Преобразователь сигналов для измерительных трансформаторов КТ 0,2, AC 0-1А и 0-100В преобразовать в +-2,5-5В с развязкой и защитой Опции

[syoma]

Привет.
Вот появился такой вопрос - преобразовать выходной сигнал ИТ тока или напряжения в сигнал, который можно подать на дифференциальный вход АЦП с диапазоном входных напряжений 2,5 или 5В. Так как ИТ обычно наружной установки + расстояние можнет достигать 50м, нужна гальваническия развязка и защита.
Пока цепь получается такая -
ИТ - трансформатор - ЕМС фильтр - защитный фильтр - Вход АЦП. Проблема в том, что требуется класс точности всей этой связки 0,2 (не включая сам ИТ и АЦП).
Подскажите можно ли это дело организовать на каких-то покупных модулях, желательно на DIN-рейку?
Пока подбираю транс - пока не могу нагуглить что-то подходящее. Может быть не там ищу?
EMC и защитный фильтр тоже под вопросом - они бывают для сигнальных цепей, а не для силовых?

[rudy_b]

Недостаточно информации, чтобы точно ответить.

Подобную вещь сделать не столь сложно, а вот насчет готовой - боюсь, что не найдете. И все зависит от температурного диапазона, который не указан.

[syoma]

Недостаточно информации, чтобы точно ответить.

Какой информации не хватает? Температурный диапазон для электроники +5...+40°C.

[rudy_b]

Ну вопросов очень много. Наиболее важные
1. Частотный диапазон сигналов, которые должны измеряться с указанной точностью. 45 Гц-2 кГц?
2. Что будете измерять? Токи, напряжения? RMS, амплитуды, гармоники?
3. Гальваническая развязка на какие напряжения и частоты? Какое подавление помех на частотах помехи?
4. В каком диапазоне изменения входного сигнала должна сохранятся указанная точность? Например от 10 до 100 % шкалы, или от 30% и выше...
5. Нужен один или несколько диапазонов напряжений или токов? Переключение измеряемого параметра (ток/напряжение), несколько диапазонов?
6. Куда и как выводить полученные данные? И какие именно.

[syoma]

1. Частотный диапазон сигналов, которые должны измеряться с указанной точностью. 45 Гц-2 кГц?

Измеряться будет от 45 до 2,5кГц. Точность важна на 50 и 60 Гц.

2. Что будете измерять? Токи, напряжения? RMS, амплитуды, гармоники?

Напряжения с помощью ИТ напряжения на 100-125В и токи с помощью ИТ тока на 1 или 5А. Ессно для этого нужны немного разные схемы преобразования. Измерять будем мгновенные значения сигналов. Все вычисления RMS, фаз, амплитуд и гармоник будут делаться потом после АЦП в цифровом виде.

3. Гальваническая развязка на какие напряжения и частоты? Какое подавление помех на частотах помехи?

2кВ минимум. По помехам пока не скажу.

4. В каком диапазоне изменения входного сигнала должна сохранятся указанная точность? Например от 10 до 100 % шкалы, или от 30% и выше...

Скажем так: от 70% до 100%

5. Нужен один или несколько диапазонов напряжений или токов? Переключение измеряемого параметра (ток/напряжение), несколько диапазонов?

В принципе переключение не нужно. Для токов 1 или 5А ессно схемы будут отличаться. Для ИТ напряжения планировали использовать один транс с различными витками первичной обмотки.

6. Куда и как выводить полученные данные? И какие именно.

Будут использоваться в системе управления. Будут вычисляться мгновенные активные и реактивные мощности, сдвиг фаз, балансировка, защита силовой электроники от перегрузок по току и т.д. Но имхо это не относится к данной теме.

[Plain]

Для ИТ напряжения планировали использовать один транс с различными витками первичной

Из чего следует, что оба трансформатора ваши. И при этом, вы же, хотите после них ещё раз развязаться? Чем? Ещё парой ваших же трансформаторов?

[syoma]

Из чего следует, что оба трансформатора ваши. И при этом, вы же, хотите после них ещё раз развязаться? Чем? Ещё парой ваших же трансформаторов?

Нет.
Еще раз. Для канала измерения напряжения:
Есть ИТ напряжения на допустим 3000В/3 / 100В/3. Выходное напряжение у него 33В СКВ и он установлен в другом здании. Он покупной и стандартизирован. Это примерно вот такая бандурка:
http://www.tdtransformator.ru/catalog/izme...-zniol-10-p.htm
Вторичное напряжение приходит оттуда в наш шкаф, где должно быть развязано еще одним трансом - например 30В/5В и потом уже идет в АЦП.

Для тока тоже самое, кроме того, что
ИТ тока будет на XXXA/5A , а затем должен идти еще один ИТ тока 5А/XXXмА, и на нагрузочный резистор.

[rudy_b]

Т.е. это два разных устройства, одно с токовым входом, другое с напряженческим.

Про выход данных и измерение фазовых сдвигов - непонятно.
Измеряется не фаза вообще, а разность фаз между двумя и более сигналами. А пока шла речь об одном канале.

Если сбрасывать данные от нескольких независимых блоков наружу, в какой-то внешний обработчик, то погрешности определения фаз будут велики.

Т.е. если вы планируете измерять три напряжения и три тока, то это нужно делать в одном устройстве с шестью синхронными каналами и только потом можно будет эти данные сбрасывать во внешний обработчик.

Если это так, то токи и напряжения у вас будут поступать тройками - общий провод и три сигнала. И можно не заморачиваться с точными трансформаторами напряжения и тока для гальванической развязки, а сделать трехканальную схему с развязкой не по входам, а по выходам. Тогда и проблем с точностью и полосой транформаторов не возникнет.

[syoma]

Т.е. это два разных устройства, одно с токовым входом, другое с напряженческим.

Если считать преобразователи сигналов, которые мне нужны, устройствами, то да - это два разных типа устройств.

Но таких устройств в системе может быть много - 20-30шт, так как измерять надо много напряжени и токов одновременно. Да, в основном измерения производятся сразу от 3-х фаз, но иногда бывает и только две.

Выходные аналоговые сигналы от всех этих преобразователей поступают на единую плату АЦП, на которой установлены индивидуальные АЦП на каждый канал. Оцифровка происходит всех каналов синхронно. АЦП, ессно, не имеют гальванической развязки между собой.

[rudy_b]

Похоже, что у вас проблемы с общей структурой. 20-30 синхронных АЦП на одной плате... И, соответственно, 20-30 преобразователей/изоляторов по дороге к ней... Как-то неправильно это и, скорее всего, не нужно. Но вам виднее.

[x-men]

ТС, если сигналом для вашего устройства являются выходные сигналы унифицированных трансформаторов и требуется 3-х фазная система сигналов может быть проще и целесообразнее рассмотреть возможность использования трехфазных счетчиков непрямого включения с интерфесом RS-485?
Есть и производители многофунциональных измерительных преобразователей, например: 1, 2, 3. Есть и другие подобные устройства для мониторинга трехфазных сетей.

[syoma]

Есть и производители многофунциональных измерительных преобразователей, например: 1, 2, 3. Есть и другие подобные устройства для мониторинга трехфазных сетей.

Проблема всех этих преобразователей в том, что они на выходе предлагают мне уже измеренное значение СКВ, или амплитуды, или фазы, или мощности или еще чего-нибудь в виде постоянного сигнала.
Мне же нужно знать мгновенное значение напряжения или тока. Покажите мне преобразователь, который бы синус на входе преобразовывал в синус на выходе.

[rudy_b]

Без проблем - гальванически развязанный АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой поток данных. И сегодня проще и дешевле развязать АЦП чем ставить точный развязывающий трансформатор.

[Plain]

Из чего следует, что оба трансформатора ваши. И при этом, вы же, хотите после них ещё раз развязаться? Чем? Ещё парой ваших же трансформаторов?

Нет.

Это "нет" сойдёт для трёх из этих четырёх трансформаторов, потому что если первый ТТ не ваш, то в общем случае задача нерешаема, потому что его мощность должна соответствовать такой нагрузке, как 5 А и кабель 50 м.

[_Vova]

Но таких устройств в системе может быть много - 20-30шт,

развязывайте АЦП,хотя бы, примерно так:Galvanically Isolated, 2-Channel, 16-Bit, Simultaneous Sampling, Daisy-Chained Data Acquisition System
разместить АЦП+МК там же, где ТТ с ТН, и передавать, хотя бы, по RS485 (тоже развязать) - только на кабелях экономите
тянуть сигнальные кабели в др. помещение (пусть только для канала напряжения, без тока в 5А) и эксплуатировать это хоз-во, нет...

Выходные аналоговые сигналы от всех этих преобразователей поступают на единую плату АЦП
...АЦП, ессно, не имеют гальванической развязки между собой.

вот отсюда все проблемы и начались... плата - готовое (не Ваше) изделие? поищите с развязкой каналов

[syoma]

Без проблем - гальванически развязанный АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой поток данных. И сегодня проще и дешевле развязать АЦП чем ставить точный развязывающий трансформатор.

Для Вашего АЦП нужен источник питания гальванически изолированный и защиту так никто и не отменял. Также это все должно от промышленных помех быть защищено.

Это "нет" сойдёт для трёх из этих четырёх трансформаторов, потому что если первый ТТ не ваш, то в общем случае задача нерешаема, потому что его мощность должна соответствовать такой нагрузке, как 5 А и кабель 50 м.

Первый ТТ обычно расчитан на то, что у него на выходе будет висеть 20-30 ВА различных устройств защиты и контроля. Ессно если его мощности не хватает - ставится дополнительный.

тянуть сигнальные кабели в др. помещение (пусть только для канала напряжения, без тока в 5А) и эксплуатировать это хоз-во, нет...

Все их тянут, потому что реле и защита в шкафах стоит внутри, а ИТ - снаружи. Данная ситуация сложилась в энергетике давно, и никто ее менять не собирается. Всякие АЦП рядом с шиной на 100кВ там не признают.

[rudy_b]

Для Вашего АЦП нужен источник питания гальванически изолированный и защиту так никто и не отменял. Также это все должно от промышленных помех быть защищено.

Ессно питание развязано, с этим давно нет проблем.

Защита устройства подключенного к объекту непосредственно гораздо проще, чем после 50 метров кабеля, особенно в условиях подстанций. Часть ее возьмет на себя оптика, если гнать сигналы по ней. При этом земляные токи и разности потенциалов перестают влиять на сигнал, защита нужна только по питанию но это гораздо проще, элементарный транс (!не прецизионный) ее обеспечивает. А уж про подавление промышленных помех и говорить нечего, все становится намного лучше - нет длинных проводов - антенн.

[Plain]

Первый ТТ обычно расчитан на то, что у него на выходе будет висеть 20-30 ВА различных устройств

Тогда в чём проблема? Набиваете шкаф DIN-стандартными ТТ и ТН, кабели на входе фиксируете разрядниками/варисторами, а входы любого АЦП категории промышленной автоматики защищены по умолчанию.

[syoma]

Набиваете шкаф DIN-стандартными ТТ и ТН

Вот такого как раз не нахожу.

а входы любого АЦП категории промышленной автоматики защищены по умолчанию

У меня плата АЦП не сильно промышленная - в ней только какая-то защита от перенапряжения есть.
Плата вот такая:
http://www.generalstandards.com/view-produ...amily=16ai32ssc

[rudy_b]

Плата вот такая:...

Можно только посочувствовать, намучаетесь.

[Plain]

такого как раз не нахожу

Например, ТТ 5:1, ТН 230:12.