Подключение токового трансформатора Опции

[Misha_Traktorist]

Добрый день!
Необходимо измерять переменный ток (до 300А) с помощью токового трансформатора, подключив его к микроконтроллеру.
Удалось достать измеритель тока с токовым трансформатором. Разобрал его, устрйоство довольно простое, имерение сделано примерно по такой схеме:

Сначала думал тоже так сделать, но пугает наличие резистора 200 Ом в параллель трансу, а в реальном устройстве стоит параллельно 3 больших резистора на 270 Ом. Теоретически, они будут очень сильно греться, в принципе, это допустимо, но хотелось бы по возможности обойтись без этого. Проверить, на сколько сильно будет греться нет возможности, так как где взять такой ток(200-300А) я пока что не знаю (сварку разбирать не хочется). Коофициент трансформации трансформатора я не знаю (могу узнать только с понедельника), на нем намотано очень много виков тоненькой проволокой.
На сколько эфективна данная схема? Или может применить другую, к примеру, вот эту, с ОУ:


Сообщение отредактировал Misha_Traktorist - Oct 25 2014, 13:00

[Белый дед]

>котового трансформатора

Обмотки намотаны на кота?

[Misha_Traktorist]

ой, исправил))

[Tanya]

Добрый день!
Необходимо измерять переменный ток (до 300А) с помощью токового трансформатора, подключив его к микроконтроллеру.
Удалось достать измеритель тока с токовым трансформатором. Разобрал его, устрйоство довольно простое, имерение сделано примерно по такой схеме:

Проверить, на сколько сильно будет греться нет возможности, так как где взять такой ток(200-300А) я пока что не знаю

На сколько эфективна данная схема? Или может применить другую, к примеру, вот эту, с ОУ:

Вы можете вместо одного первичного витка сделать несколько...
С ОУ, естественно, резистор (и тепло) можно уменьшить. Только ОУ должен усиливать, а не повторять. И один конец вторичной обмотки нужно сместить (Еще один ОУ), чтобы попасть в середину диапазона АЦП.

[Misha_Traktorist]

Дело в том, что будут использоваться готовые трансформаторы, на которых одна обмотка.

[Tanya]

Дело в том, что будут использоваться готовые трансформаторы, на которых одна обмотка.

У трансформатора не бывает только одна обмотка. Приглядитесь. Найдете. Первичная - один виток.

[Misha_Traktorist]

Приглядеться не получится, так как транс замотан какой-то пленкой, могу разрезать, но смысла нет. Вобщем, наружу выходит 2 провода.

[Tanya]

Приглядеться не получится, так как транс замотан какой-то пленкой, могу разрезать, но смысла нет. Вобщем, наружу выходит 2 провода.

Обычно там есть стержень, проходящий через сердечник - это и есть то самое.

[Misha_Traktorist]

Стержня нет. Походу, Вы немного не про тот транс подумали)))). Этот транс состоит из кольца, на которое намотана обмотка, а провод, с которого снимается ток, проходит через это кольцо.

[Herz]

Стержня нет. Походу, Вы немного не про тот транс подумали)))). Этот транс состоит из кольца, на которое намотана обмотка, а провод, с которого снимается ток, проходит через это кольцо.

Ничего не поделаешь, или тепло, или нелинейность. Токовый трансформатор в идеале должен работать на к.з.

[Misha_Traktorist]

ок! Тогда применять первую схему?
По-моему, десь тоже нужен будет ОУ, так как у меня в мультисиме получается смещение на половину питания. Проверил в реальном устройстве - там тоже.

Сообщение отредактировал Misha_Traktorist - Oct 25 2014, 18:16

[Tanya]

Стержня нет. Походу, Вы немного не про тот транс подумали)))). Этот транс состоит из кольца, на которое намотана обмотка, а провод, с которого снимается ток, проходит через это кольцо.

Проходя по ходу дырки два раза, провод по ходу походит на два витка. Идет направо... и т.д. и т.п.

[Егоров]

Коофициент трансформации трансформатора я не знаю (могу узнать только с понедельника), на нем намотано очень много виков тоненькой проволокой.
На сколько эфективна данная схема? Или может применить другую, к примеру, вот эту, с ОУ:

Любая схема не только неэффективна, но просто неработоспособна если не знать для чего ее делают.
Потому, дождитесь понедельника, узнайте точно параметры трансформатора . А выходные посвятите чтению популярных статей о трансформаторах тока. Для чего применяются, как сделаны, как обычно работают.
Кстати, измерять будете что - мгновенное значение тока, прям верхом по синусу, двуполярно (знакопеременно) или как-то по-другому?

[Misha_Traktorist]

Прямо по вершине измерять не нужно. Это просто устройство которое будет стоить в ящике на din рейке и отображать текущий ток.

[Егоров]

Так тогда сигнал нужно еще и выпрямить? Как-то получить эффективное значение тока, а не мгновенные отсчеты.
Безотносительно к тому будет оно стоять на рейке или валяться на полу.

[Misha_Traktorist]

А как его выпрямить? Если делаю на диодах шотки, то переменное напряжение перед диодом не пропорционально постоянную после.
А вот если просто поцепить резистор параллельно трансу и измерять на нем переменное напряжение, то оно как раз изменяется пропорционально силе тока. Осталось в постоянку преобразовать)))

[Tanya]

А как его выпрямить? Если делаю на диодах шотки, то переменное напряжение перед диодом не пропорционально постоянную после.

Могу только повторить совет - почитайте, как работает трансформатор тока. Диодов он не замечает.

[Егоров]

Могу только повторить совет - почитайте, как работает трансформатор тока. Диодов он не замечает.

Угу, даже двух.

[Misha_Traktorist]

Если не вдаваться в подробности, то это просто источник переменного тока. Разве я не прав?

[Herz]

Если не вдаваться в подробности, то это просто источник переменного тока. Разве я не прав?

Да нет, не совсем. Это правильнее называть измерительным преобразователем. Для правильной работы которого необходимо соблюдение некоторых условий.
Но в том, что это источник именно тока, Вы правы. Поэтому:

А как его выпрямить? Если делаю на диодах шотки, то переменное напряжение перед диодом не пропорционально постоянную после.

неактуально. Вы ведь ток должны измерить. А он в последовательной цепи один.

[Misha_Traktorist]

Пообщался со знающим человеком по поводу данного вопроса.
Оказывается, шунтирующий резистор ставится не абы-какой, его сопротивление должно соответствовать реактивному сопротивлению трансформатора, только при этом можно получить максимальноую линейность. А так, первая схема вполне подходит, но между микроконтроллером и трансформатором нужно поставить диод и параллельно кондер.

[Herz]

Хорошо бы, знающий человек просветил насчёт реактивного сопротивления трансформатора. Этот параметр фигурирует в документации?

[Misha_Traktorist]

Постараюсь завтра документацию достать (так как не знаю даже как транс называется). Вообще, на сколько знаю, реактивное сопротивление можно узнать исходя из индуктивности.

[Егоров]

Перво-наперво замените кондеры и трансы нормальными компонентами. И так всегда поступайте.
На резюках никогда ничего не работает.

[Misha_Traktorist]

Есть проблемка. Когда на первичной обмотки нет тока (полностью разомкнута), постоянный ток с резистивного делителя просто проходит через вторичную обмотку и шунтирующий резистор напрямую ко входу АЦП, в результате при отсутствии тока на первычке, на ацп всегда попадает 2,5В. Можно ли как-то детектировать отсутствие тока на первичке?

[Herz]

Есть проблемка. Когда на первичной обмотки нет тока (полностью разомкнута), постоянный ток с резистивного делителя просто проходит через вторичную обмотку и шунтирующий резистор напрямую ко входу АЦП, в результате при отсутствии тока на первычке, на ацп всегда попадает 2,5В. Можно ли как-то детектировать отсутствие тока на первичке?

Это элементарно. Просто не должно быть там никаких резисторных делителей и прочей чепухи, порождающей ток через шунт в отсутствие измеряемого тока. И тогда всё будет однозначно. Не пойму, отчего Вы заблудились в трёх соснах. Тут ведь даже обсуждать нечего, а мы тут две страницы воду в ступе толчём.

[Егоров]

Есть проблемка. Когда на первичной обмотки нет тока (полностью разомкнута), постоянный ток с резистивного делителя просто проходит через вторичную обмотку и шунтирующий резистор напрямую ко входу АЦП, в результате при отсутствии тока на первычке, на ацп всегда попадает 2,5В. Можно ли как-то детектировать отсутствие тока на первичке?

Проблемы и проблемки не закончатся пока не разберемся
- что такое токовый трансформатор в принципе, чем он отличается от трансформатора напряжения?
- зачем налеплен каждый загадочный резистор у соседей, может нам он совсем не нужен?
- что же мы желаем в конце-концов измерить? Мгновенное значение, среднее, эффективное, абсолютное?

[Misha_Traktorist]

Ребят, прошу прощения. Я думал, что при отсутсвии тока, напряжение на выходе (перед АЦП) будет 2,5В, а при наличии тока напряжение будет от 0 до максимума. Вчера только понял, что при наличии тока напряжение на выходе будет от 2,5 до максимума. В результате, как и написал Herz, не должно быть никаких резистивных делителей, чтобы начальной точкой было не 2,5, а 0. Но в реале нужно учитывать падение на диоде перед АЦП, поэтому резистивный делитель ставить нужно, но его выходное напряжение должно быть равно напряжению падения на диоде, или же, лучше поставить ИОН с таким же выходным напряжением.

[Tanya]

...

Вы неправильно все поняли. Опять рекомендую почитать...

[Herz]

Не надо учитывать падение напряжения на диоде и не надо никаких ИОНов. Вы можете использовать изначальную схему целиком, чтобы не ставить диодов. Только напряжение с делителя (нижнего конца обмотки) нужно завести на другой аналоговый вход МК. Тогда при отсутствии тока в первичной цепи у Вас на обоих входах будет напряжение, определяемое делителем - примерно 2.5В. При наличии тока, да - на первом входе АЦП Вы увидите синусоиду относительно этого напряжения. То есть, при максимальном размахе сигнал будет меняться практически от 0 до 5В.
Измеряя вторым каналом напряжение смещения (то, что с делителя - 2.5В, оно нестабильно), Вы всегда можете скорректировать результат. Просто вычитанием. Тогда Вы будете знать абсолютное значение падения напряжения на шунте, а через его значение и коэфф. трансформации - первичный ток. Только сопротивление шунта я бы выбрал, по возможности, минимальным, а напряжение на нём усилил бы до нужной величины, прежде чем подать на АЦП. Так будет достовернее.
Если и сейчас непонятно - уж извиняйте...

[Plain]

сопротивление шунта я бы выбрал, по возможности, минимальным, а напряжение на нём усилил бы до нужной величины, прежде чем подать на АЦП. Так будет достовернее.

Присоединяюсь. Чтобы оставить делитель неприкосновенным, сигнал с датчика сперва буферировать повторителем на одном ОУ, затем усилить инвертирующим усилителем на втором ОУ — даже если питание 3,3 В, годится обыкновенный сдвоенный LM358, если выходы подтянуть к питанию дополнительными резисторами.

И как вообще могла возникнуть мысль выпрямлять что-либо диодами, когда есть мозги, умеющие всё остальное?

[Tanya]

И как вообще могла возникнуть мысль выпрямлять что-либо диодами, когда есть мозги, умеющие всё остальное?

А что плохого? Не нужно никаких ухищрений для подавления выбросов, интегрирования, учета нуля...
Один конденсатор справится со всем этим. Или поставить стрелочный прибор...

[Misha_Traktorist]

Не надо учитывать падение напряжения на диоде и не надо никаких ИОНов. Вы можете использовать изначальную схему целиком, чтобы не ставить диодов. Только напряжение с делителя (нижнего конца обмотки) нужно завести на другой аналоговый вход МК. Тогда при отсутствии тока в первичной цепи у Вас на обоих входах будет напряжение, определяемое делителем - примерно 2.5В. При наличии тока, да - на первом входе АЦП Вы увидите синусоиду относительно этого напряжения. То есть, при максимальном размахе сигнал будет меняться практически от 0 до 5В.
Измеряя вторым каналом напряжение смещения (то, что с делителя - 2.5В, оно нестабильно), Вы всегда можете скорректировать результат. Просто вычитанием. Тогда Вы будете знать абсолютное значение падения напряжения на шунте, а через его значение и коэфф. трансформации - первичный ток. Только сопротивление шунта я бы выбрал, по возможности, минимальным, а напряжение на нём усилил бы до нужной величины, прежде чем подать на АЦП. Так будет достовернее.
Если и сейчас непонятно - уж извиняйте...

Да, можно использовать 2 АЦП, но зачем, если можно использовать один?
Резистором на 30К будет подстраиваться напряжение, которое должно быть равно напряжению падения на диоде. В результате на CUR_OUT будет напряжение от 0 до максимума, в зависимости от тока на первычке. Вчера пробовал это в реале, пропускал примерно 10А и 5А, линейность была отличная.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Егоров]

Да, можно использовать 2 АЦП, но зачем, если можно использовать один?
Резистором на 30К будет подстраиваться напряжение, которое должно быть равно напряжению падения на диоде.
Вчера пробовал это в реале, пропускал примерно 10А и 5А, линейность была отличная.

А все-таки, рискнуть и почитать хоть что-нибудь о токовом трансформаторе страшно?
Вы так и не пояснили что за ток Вам нужно измерять - мгновенный, эффективный, среднегодовой, абсолютное его значение? Похоже, это вообще во внимание не принимается.
Все мучаетесь линейностью, смещениями, падением на диоде, стоканальными АЦП... Этих проблем может и в принципе не существует, стоит только понять как работает токовый трансформатор.
Ну и с каким же именно типом трансформатора придется работать. Хотя бы пределы измерения, коэффициент трансформации узнать.

[Herz]

Да, можно использовать 2 АЦП, но зачем, если можно использовать один?

АЦП в МК один, только входов несколько. Можно и один, если знать, что делаешь.

Резистором на 30К будет подстраиваться напряжение, которое должно быть равно напряжению падения на диоде. В результате на CUR_OUT будет напряжение от 0 до максимума, в зависимости от тока на первычке. Вчера пробовал это в реале, пропускал примерно 10А и 5А, линейность была отличная.

М-даа... Тяжёлый случай. Опять падение на диоде... Я умываю.

[Егоров]

Дорогой Misha_Traktorist, все эти АЦП, МК, отрывочные знания об электронах и электронике бесполезны если не освоить ТОЭ для электриков из ПТУ.
В электрической цепи есть отдельные участки где меняется напряжение. Ток же во всей замкнутой цепи всегда одинаков.
Трансформатор тока является не генератором напряжения, а генератором тока.
Поэтому, в первом приближении, ему совершенно безразлично сколько и каких диодов Вы ему в нагрузку последовательно включите. И нагрузка , грубо говоря, безразлична 1 Ом или 10. Он всегда прокачает через нее определенный ток, пропорциональный току в первичной обмотке.
Благодаря высокому коэффициенту трансформации (типовое 1:50, 1:100) при выходном в 1 вольт в первичной обмотке падает 10-20 милливольт. Если она включена в сеть 380 вольт, то какая разница упадет там 10 или 25 милливольт в зависимости от того на что Вы вторичку ТТ нагрузили. Был генератор 379.990 вольта а стал 379.975 вольта.
Ток в первичной цепи и ее работа от этого практически не изменится. Вы упрямо занимаетесь пустыми хлопотами с линейностями диода, смещениями, делителями, ИОН.
Вы еще разберитесь с тем что же измерять нужно - амплитуду, среднее, мгновенное или как.
А то, как у классического программиста, не хватит 32-разрядного процессора и 100кБайт памяти чтобы индикаторный светодиод диод засветить по феншую с таблицей поправочных коэффициентов по спектру и эталоном длины волны.

[Misha_Traktorist]

Вобщем, разобрался с токовым трансформатором и виртуальной землей, ампертмер готов)))
Всем спасибо!

[Vasiliok]

Misha_Traktorist, не могли бы выложить свою схемку, для особо тупых?
Не хватает знаний, а схему собрать хочется.
Благодарю.