Измерение действующего значения тока, несинусоидальной формы Опции

[LII]

Разрабатываю стенд для испытания трансформаторов на ATMega8. Измеряю действующее значение: ток и напряжение первички, ток и напряжение вторички. Сначала пошел простым путем - измерение амплитуды сигнала и получение из него действующего значения, и вобщем-то получалась приемлемая точность. Но есть режимы испытаний, при которых при отсутствии нагрузки во вторичке, первичке дают номинальный ток. В этом режиме форма тока очень далека от синуса. Пришлось делать выборки с суммированием.
Вопрос собственно в следующем:
1. Для контроля своего прибора, последовательно с ним подсоединил стрелочный амперметр класса 0.5. На сколько ему можно доверять, если учесть, что форма тока далека от синусоидальной?
2. У кого есть опыт успешного решения подобных задач, буду признателен, если поделитесь схемотехникой входных цепей, алгоритмами обработки сигнала, просто советами (теорию и форум проштудировал)

Сообщение отредактировал LII - Jun 9 2007, 06:52

[zltigo]

...на ATMega8.

Из всего написанного это единственное, что не имеет никакого отношения к делу.
Тема перенесена из раздела AVR.

[EvgenyNik]

Но есть режимы испытаний, при которых при отсутствии нагрузки во вторичке, первичке дают номинальный ток. В этом режиме форма тока очень далека от синуса.

Если это трансформатор тока, то такой режим (разрыва вторичной цепи) для него просто НЕДОПУСТИМ при штатной эксплуатации.
И если нагрузка отсутствует, то о форме какого тока идёт речь? Вторичного?

[LII]

Если это трансформатор тока, то такой режим (разрыва вторичной цепи) для него просто НЕДОПУСТИМ при штатной эксплуатации.

Это трансформатор тока. Он запитывается стабилизатором тока, поэтому при обрыве нагрузки (перегорание лампочки) и возникает такой режим. Поэтому он и заложен в программу испытаний и трансформатор должен терпеть такой режим (и он терпит).

И если нагрузка отсутствует, то о форме какого тока идёт речь? Вторичного?

Естественно, речь идет о токе первичной обмотки. Во вторичной ноль.

Сообщение отредактировал LII - Jun 9 2007, 08:44

[vvs157]

1. Для контроля своего прибора, последовательно с ним подсоединил стрелочный амперметр класса 0.5. На сколько ему можно доверять, если учесть, что форма тока далека от синусоидальной?

Все зависит от типа прибора - если магнитоэлектрический - то врет (для измерения переменного тока/напряжения там диодный мостик), если электромагнитный - то показывает именно эффективное значение. А лучше всего возьмите цифровой мультиметр, на котором написано True RMS. Или возьмите AD737 от Analog Device - как раз для этого предназначена.

[_artem_]

действующее, эффективное , среднеквадратичное, среднее - какие значения нужны ?

...
Похоже в русской терминологии первые три обозначают RMS?

[LII]

действующее, эффективное , среднеквадратичное, среднее - какие значения нужны ?

В первом сообщении написано: действующее значение.

[vvs157]

действующее, эффективное , среднеквадратичное, среднее - какие значения нужны ?

...
Похоже в русской терминологии первые три обозначают RMS?

Именно так. К тому же RMS - это Root Mean Square - среднеквадратичное значение

[Tanya]

Разрабатываю стенд для испытания трансформаторов на ATMega8. Измеряю действующее значение: ток и напряжение первички, ток и напряжение вторички. Сначала пошел простым путем - измерение амплитуды сигнала и получение из него действующего значения, и вобщем-то получалась приемлемая точность. Но есть режимы испытаний, при которых при отсутствии нагрузки во вторичке, первичке дают номинальный ток. В этом режиме форма тока очень далека от синуса. Пришлось делать выборки с суммированием.
Вопрос собственно в следующем:
1. Для контроля своего прибора, последовательно с ним подсоединил стрелочный амперметр класса 0.5. На сколько ему можно доверять, если учесть, что форма тока далека от синусоидальной?
2. У кого есть опыт успешного решения подобных задач, буду признателен, если поделитесь схемотехникой входных цепей, алгоритмами обработки сигнала, просто советами (теорию и форум проштудировал)

Если именно действующее значение нужно ( Мне, правда, непонятно, зачем...), то:
1. Самый древний метод. Были такие измерители, основанные на тепловыделении. Не помню, правда, как назывались...
2. Аналоговый умножитель.
3. АЦП с последующим умножением в цифре.

[vvs157]

1. Самый древний метод. Были такие измерители, основанные на тепловыделении. Не помню, правда, как назывались....

У Analog Device как раз есть серия специализированных преобразователей RMS to DC для решения этой задачи (AD737 как пример)

[mdmitry]

Вольтметры и амперметры, КРОМЕ измеряющих АМПЛИТУДНОЕ значение (В4-хх), градуируются в действующих значениях напряжения (тока) гармонической формы. Для постоянного тока действующее (среднеквадратическое), средневыпрямленное и среднее значения совпадают. Для учета формы сигнала вводятся коэффициенты амплитуды и формы. Посмотрите книги (учебники) по электрорадиоизмерениям.
Действующее значение какого по форме тока Вы оцениваете? Если именно Вашего, то приборы дадут ошибку.
1. Есть термоэлектрические волтьметры (по принципу работы), которые измеряют действующее значение гармонического напряжения эквивалентного входному по тепловому действию.
2. Можно оцифровать (АЦП) и вычислить необходимые значения.
3. Tanya указал на перемножитель с усреднением на выходе (интегрирование).

[_Vladimir_]

Разрабатываю стенд для испытания трансформаторов на ATMega8. Измеряю действующее значение: ток и напряжение первички, ток и напряжение вторички. Сначала пошел простым путем - измерение амплитуды сигнала и получение из него действующего значения, и вобщем-то получалась приемлемая точность. Но есть режимы испытаний, при которых при отсутствии нагрузки во вторичке, первичке дают номинальный ток. В этом режиме форма тока очень далека от синуса. Пришлось делать выборки с суммированием.
Вопрос собственно в следующем:
1. Для контроля своего прибора, последовательно с ним подсоединил стрелочный амперметр класса 0.5. На сколько ему можно доверять, если учесть, что форма тока далека от синусоидальной?
2. У кого есть опыт успешного решения подобных задач, буду признателен, если поделитесь схемотехникой входных цепей, алгоритмами обработки сигнала, просто советами (теорию и форум проштудировал)

Лет 20 назад измерял действующее значение тока (до 2000 А), конечно снимаемое с ТТ.
Источник тиристорный регулятор, нагрузка активная, тепловой процесс.
Кажется 10 разрядный АЦП и 51 процессор (точнее 48).
Оцифровка, возведение в квадрат, суммирование/интегрирование и извлечение корня.
Точность не хуже 1% (относительно вторичного сигнала ТТ) - точнее нечем было просто оценить.
Сейчас выпускаются чипы для измерения действующего, наверняка найдете на AD.

Мне кажется у Вас не совсем корректная постановка задачи.
Какой ТТ у Вас?
Как уже указывали, для ТТ режим разрыва вторичной оботке недопустим.
Нет смысла просто мерять в таком режиме первичный ток - что это даст, ток холостого хода, что-ли?,
так о чем он будет говорить?
сначала надо теоретически проанализировать (понять), что происходит с Вашим трансформатором в этом режиме.
Я могу представить такое испытание (с разрывом) разве что как проверка изоляции и т.п.
(У идеального ТТ в таком режиме бесконечно большое напряжение на вторичке)
И то что форма у Вас стала не синусоидальной, только подтверждает, что ТТ в этом режиме "стоит на ушах". Нелинейность сдесь такова, что полученые цифры с успехом могут быть индикатором цен на рынке.
Может быть Вы хотите по первичной цепи определять факт появления обрыва?
Не понятно, зачем это в процедуре испытаний.
Если это измерительный трансформатор, то чем меньше сопротивление нагрузки (чем ближе он к КЗ) - тем линейнее его характеристика (это справедливо для любого ТТ).
Трудно представить лампочку в качестве нагрузки ТТ.
Обычно измеряют изоляцию, коэффициент передачи, линейность.
Ну и их зависимость от сопротивления нагрузки.
Соответственно не совсем понятно почему именно действующее значение - RMS.
Это енергетическая мера (в русском языке очень удачные синонимы - тепловое.действующее значение), для синусоиды среднее, амплитудное, RMS связаны постоянными коэффициентами, для другой формы так или иначе надо считать.

[LII]

Вольтметры и амперметры, КРОМЕ измеряющих АМПЛИТУДНОЕ значение (В4-хх), градуируются в действующих значениях напряжения (тока) гармонической формы. Для постоянного тока действующее (среднеквадратическое), средневыпрямленное и среднее значения совпадают. Для учета формы сигнала вводятся коэффициенты амплитуды и формы. Посмотрите книги (учебники) по электрорадиоизмерениям.
Действующее значение какого по форме тока Вы оцениваете? Если именно Вашего, то приборы дадут ошибку.
1. Есть термоэлектрические волтьметры (по принципу работы), которые измеряют действующее значение гармонического напряжения эквивалентного входному по тепловому действию.
2. Можно оцифровать (АЦП) и вычислить необходимые значения.
3. Tanya указал на перемножитель с усреднением на выходе (интегрирование).

Значит мой стрелочный прибор будет врать

Эскизы прикрепленных изображений

 

[_Vladimir_]

Небольшое добавление.

Вольтметры и амперметры, КРОМЕ измеряющих АМПЛИТУДНОЕ значение (В4-хх), градуируются в действующих значениях напряжения (тока) гармонической формы. Для постоянного тока действующее (среднеквадратическое), средневыпрямленное и среднее значения совпадают. Для учета формы сигнала вводятся коэффициенты амплитуды и формы. Посмотрите книги (учебники) по электрорадиоизмерениям.

Коэффициент формы - отношение действующего к среднему, для синуса если не изменяет память - корень из двух.
Коэффициент амплитуды - не слышал, да и о чем такой параметр может сказать, амплитуда она и есть амплитуда.

[oran-be]

Я ка кто делал измеритель напряжения трехфазной сети не RMS, а действующее. Выборки за период 20мС, а потом усреднение. Работает отлично. Только есть пару оговорок. Генератор лучше использовать кварцевый, а то у Меги ее RC может подплывать в течении 20 мС, так что некоторые измерения от этого будуть такжк плысть. На входе перед АЦП очень неплохо поставить опер, а то ее УВХ при выходном сопротивлении источника сигнала более 1кОм начинает давать статическую ошибку. Ну и опора, конечно же. В принципе ее родная тоже работает, но пришлось поимется, пока методом тыка понял, как же ее необходимо правильно калибровать.

[LII]

Лет 20 назад измерял действующее значение тока (до 2000 А), конечно снимаемое с ТТ.
Источник тиристорный регулятор, нагрузка активная, тепловой процесс.
Кажется 10 разрядный АЦП и 51 процессор (точнее 48).
Оцифровка, возведение в квадрат, суммирование/интегрирование и извлечение корня.
Точность не хуже 1% (относительно вторичного сигнала ТТ) - точнее нечем было просто оценить.
Сейчас выпускаются чипы для измерения действующего, наверняка найдете на AD.

Мне кажется у Вас не совсем корректная постановка задачи.
Какой ТТ у Вас?
Как уже указывали, для ТТ режим разрыва вторичной оботке недопустим.
Нет смысла просто мерять в таком режиме первичный ток - что это даст, ток холостого хода, что-ли?,
так о чем он будет говорить?
сначала надо теоретически проанализировать (понять), что происходит с Вашим трансформатором в этом режиме.
Я могу представить такое испытание (с разрывом) разве что как проверка изоляции и т.п.
(У идеального ТТ в таком режиме бесконечно большое напряжение на вторичке)
И то что форма у Вас стала не синусоидальной, только подтверждает, что ТТ в этом режиме "стоит на ушах". Нелинейность сдесь такова, что полученые цифры с успехом могут быть индикатором цен на рынке.
Может быть Вы хотите по первичной цепи определять факт появления обрыва?
Не понятно, зачем это в процедуре испытаний.
Если это измерительный трансформатор, то чем меньше сопротивление нагрузки (чем ближе он к КЗ) - тем линейнее его характеристика (это справедливо для любого ТТ).
Трудно представить лампочку в качестве нагрузки ТТ.
Обычно измеряют изоляцию, коэффициент передачи, линейность.
Ну и их зависимость от сопротивления нагрузки.
Соответственно не совсем понятно почему именно действующее значение - RMS.
Это енергетическая мера (в русском языке очень удачные синонимы - тепловое.действующее значение), для синусоиды среднее, амплитудное, RMS связаны постоянными коэффициентами, для другой формы так или иначе надо считать.

В сообщении №4 я уже отвечал по поводу корректности постановки задачи. Этот вид измерений присутствует в методике испытаний и я его не придумал, могу дополнительно сообщить что эти трансформаторы применяются в системе освещения взлетных полос аэродромов. Смысл в том, что все первички этих трансформаторов включены последовательно и ток через них стабилизируется. Во вторичку каждого трансформатора включена лампочка. Если одна из них перегорает, то остальные горят, питаясь током проходящим через первичку этого несчастного ненагруженного трансформатора.
Единственное заказчик мог напутать с определением какое именно значение тока измерять, действующее или иное. Сейчас они пользуются стрелочными приборами и все цифры в ТУ даны для них. Стало быть всетаки действующее?

[_Vladimir_]

В сообщении №4 я уже отвечал по поводу корректности постановки задачи. Этот вид измерений присутствует в методике испытаний и я его не придумал, могу дополнительно сообщить что эти трансформаторы применяются в системе освещения взлетных полос аэродромов. Смысл в том, что все первички этих трансформаторов включены последовательно и ток через них стабилизируется. Во вторичку каждого трансформатора включена лампочка. Если одна из них перегорает, то остальные горят, питаясь током проходящим через первичку этого несчастного ненагруженного трансформатора.
Единственное заказчик мог напутать с определением какое именно значение тока измерять, действующее или иное. Сейчас они пользуются стрелочными приборами и все цифры в ТУ даны для них. Стало быть всетаки действующее?

Стало понятнее, хотя информации недостаточно.
Теперь ясно что у Вас используется как преобразователь-трансформатор ток/напряжение.
Стало быть чем он не идеальнее как ТТ тем лучше.
Какой ток, средний или действующий будет оптимален сказать трудно, варианты...
-Если лампы накаливания - процесс тепловой, при обрыве какого-то трансформатора форма первичного искажается (Вам наверное будет полезно все таки выяснить почему и как искажается, на любой стадии Вашей работы это может стать принципиальным) - наверное любой стрелочный прибор покажет ограничение тока.
- заказчик наверное оговаривает результат испытаний - "ограничение не более чем".
- В этом случае действующее значение будет более адекватным, свечение накаливания для НЕ синусоиды "более пропорционально" (извините за такое выражение) действующему а не среднему.
При сильном искажении формы разница среднего и действующего большая.

Так что на первый взгляд (даже если не оговорено в ТУ), Вы сами можете доказать заказчику что такое решение более правильное и точное.
Скорее всего он об этом и не задумывалься - есть цифирь от стрелочника и все.
(очень похожая ситуация была и у меня - не стабильно работала тепловая математическая модель процесса по значениям тока и напряжения снятым по стрелочным приборам. Никто не обращал внимания какого принципа стрелочники. А они были разного типа. И как только я перевел все в цифру и по действующему, модель заработала как часы)

Но, возможно, вследсвие недостатка данных, я не совсем верно понимаю Вашу задачу, БОЛЬШОЙ разницы не будет - использовать среднее или действ.
В этом случае у Вас будет приготовлена "пушка для воробъев" - целая система вместо одного выпрямителя и конденсатора, других минусов нет.

Так что, надеюсь у Вас есть инфо для выбора.

P. S. Очевидно надо учитывать и управление источником тока.
Может быть в системе есть обратная связь по стабилизации тока.
Тогда возможно неправильноый выбор может просто "загнать" регулятор.

Добавление....
Сдается мне что там не лампы накаливания, а газонаполненые.
Тогда все становится на свои места.
Поджиг - высоким наппряжением "оборванного" трансформатора, а затем свечение в режиме ограниченного тока.
Красивое и простое решение.
Но тогда все эти "советы" - 50/50. Нельзя правильно сказать не изучив досконально систему и требования.

[Herz]

Я ка кто делал измеритель напряжения трехфазной сети не RMS, а действующее. Выборки за период 20мС, а потом усреднение. Работает отлично. Только есть пару оговорок. Генератор лучше использовать кварцевый, а то у Меги ее RC может подплывать в течении 20 мС, так что некоторые измерения от этого будуть такжк плысть. На входе перед АЦП очень неплохо поставить опер, а то ее УВХ при выходном сопротивлении источника сигнала более 1кОм начинает давать статическую ошибку. Ну и опора, конечно же. В принципе ее родная тоже работает, но пришлось поимется, пока методом тыка понял, как же ее необходимо правильно калибровать.

Извините, советы Ваши выглядят странно как-то. "Не RMS, а действующее" - это какое-то другое действующее? По Вашему методу Вы могли намерять только среднее, и за 20мс оно должно в идеале стремиться к нулю. То, что "работает отлично" - не удивительно... Отлично от RMS...
Второе: кварц, конечно, стабильнее RC-генератора, но сеть-то не кварцована, так же может "плысть".

[defunct]

Сдается мне что там не лампы накаливания, а газонаполненые.

Мне тоже так сдается..
Странно, а ведь никто не говорил какие там лампы, автор просто сказал лампы.

и за 20мс оно должно в идеале стремиться к нулю..

Если брать по модулю, не будет этот метод особо отличасться от RMS...

[Designer56]

Позволю себе напомнить, а то мне кажется, терминология в разговоре несколько попутана (прошу не обижаться и не принимать лично на свой счет).

Среднее значение переменного тока за период- это нулевая гармоника в разложении Фурье, или постоянная составляющая.

Среднее выпрямленное- это среднее значение интеграла модуля переменного тока за период.

Среднее квадратичное, оно же действующее по старой терминологии, оно же RMS- это корень квадратный из мощности, которая выделяется при прохождении тока ч/з резистор 1 Ом. Определяется в общем виде как корень кв. из среднего за период значения скалярного произведения сигнала самого на себя,или, по- другому, корень из среднеего значения интеграла от энергетического спектра тока (формула Рэлея в узком смысле).

Коэфф. формы, он же фактор формы,- отношение средневыпрямленного значения к средне- квадратичному. Для синуса- 1,11.

Коэфф. амплитуды, он же пик- фактор,- отношение максимального (пикового) значения к средне-квадратичному. Для синуса-1,41.

При вычислении ср. кв. значения "напрямую", т.е через интегрирование квадрата тока,точность будет определяться спектральным составом и количеством выборок за период. Т.е. частоту выборок необходимо задавать, как минимум, в 2 раза большую чем частота высшей гармоники в спектре.

Существуют амперметры и вольтметры пер. тока, которые измеряют именно средне квадратичное значение, хотя в большинство приборов только отградуировано в в скв. значениях для условий измерения тока синусоидальной формы, а их детектор обычно- типа средне выпрямляющего. Реже- пиковый. Но даже если вольтметр (амперметр) и помечен "True RMS", полезно ознакомится с его погрешностями в зависимости от формы измеряемого тока. Я видел тайваньский Hewlett-Pakkard, с такой надписью, но после того, как заглянул в паспорт, стало ясно, что это- обычный прибор, измеряющий средне-выпр. значение.

Теперь,_Vladimir_, судя по форме тока, кот. вы привели- стабилизация тока отсутствует. Форма тока характерна для тока первичной обмотки тр. напряжения при магнитном насыщении сердечника. Если бы обмотка питалась от стабилизатора тока, форма была бы синусоидальной, а вот напряжение на обмотке- искаженное. Тут нужно подумать, какой ток вам нужно измерять-может, максимальный (пиковый)? Для такой формы тока характерен большой пик-фактор, т.е скв. значение будет сильно отличаться от пикового, и пиковое от средне выпрямленного.

[_artem_]

Не знаю поможет ли эта статья как нибудь и линки там старые но по поиску можно легко найти новые:
http://archive.chipcenter.com/circuitcella...ry00/c10r24.htm

1. Самый древний метод. Были такие измерители, основанные на тепловыделении. Не помню, правда, как назывались...

болометр? у лайнеар вроде бы есть интегральный.

[mdmitry]

>Существуют амперметры и вольтметры пер. тока, которые измеряют именно средне квадратичное >значение, хотя в большинство приборов только отградуировано в в скв. значениях для условий >измерения тока синусоидальной формы, а их детектор обычно- типа средне выпрямляющего. Реже- >пиковый. Но даже если вольтметр (амперметр) и помечен "True RMS", полезно ознакомится с его >погрешностями в зависимости от формы измеряемого тока. Я видел тайваньский Hewlett-Pakkard, с такой >надписью, но после того, как заглянул в паспорт, стало ясно, что это- обычный прибор, измеряющий >средне-выпр. значение.

Еще существуют вольтметры действующего значения на основе измерения теплового действия напряжения (термоэлектрические), работающие в широком диапазоне частот. В них нет детекторов.

Добавлю, что коэффициенты амплитуды и формы определяются для произвольной формы напряжения, а усреднение может быть по интервалу времени, существенно превышающему период.

Для приведенной формы сигнала рассчитать коэффициенты сложно, а получить исправленное значение (с поправкой на коэффициенты амплитуды и формы) из показаний измерительного прибора почти безнадежно. (ЭТО лично мое мнение!)

Сообщение отредактировал mdmitry - Jun 9 2007, 19:24

[_artem_]

>Существуют амперметры и вольтметры пер. тока, которые измеряют именно средне квадратичное >значение, хотя в большинство приборов только отградуировано в в скв. значениях для условий >измерения тока синусоидальной формы, а их детектор обычно- типа средне выпрямляющего. Реже- >пиковый. Но даже если вольтметр (амперметр) и помечен "True RMS", полезно ознакомится с его >погрешностями в зависимости от формы измеряемого тока. Я видел тайваньский Hewlett-Pakkard, с такой >надписью, но после того, как заглянул в паспорт, стало ясно, что это- обычный прибор, измеряющий >средне-выпр. значение.

Еще существуют вольтметры действующего значения на основе измерения теплового действия напряжения (термоэлектрические), работающие в широком диапазоне частот. В них нет детекторов.

Добавлю, что коэффициенты амплитуды и формы определяются для произвольной формы напряжения, а усреднение может быть по интервалу времени, существенно превышающему период.

Для приведенной формы сигнала рассчитать коэффициенты сложно, а получить исправленное значение (с поправкой на коэффициенты амплитуды и формы) из показаний измерительного прибора почти безнадежно. (ЭТО лично мое мнение!)

http://un7ppx.narod.ru/info/raznoe/table_ac.htm

[vvs157]

Вольтметры и амперметры, КРОМЕ измеряющих АМПЛИТУДНОЕ значение (В4-хх), градуируются в действующих значениях напряжения (тока) гармонической формы.

1. Стрелочные приборы электромагнитной системы измеряют эффективное значение при любой форме напряжения (тока)
2. Многие cовременные цифровые приборы имеют режим измерения RMS при любой форме входного напряжения (тока) Например Тайваньский мультиметр Mastech MY-980

[_artem_]

1. Наверно только в в диапазоне входных частот оговоренных в паспортных данных на такой прибор.

2. А где их продают ? Можно линк на производителя?

[vvs157]

1. Наверно только в в диапазоне входных частот оговоренных в паспортных данных на такой прибор.

Естественно.

2. А где их продают ? Можно линк на производителя?

Продают почти повсюду. выберите модель - а потом по Yandex'у найдите ближайшее место, где их можно купить. В Москве например большой выбор в Чип-дипе, но в 1.5 - 2 раза дороже, чем можно найти. Главное, следите, чтобы в спецификации было указано True RMS
Как пример -
http://www.p-mastech.com/products/04_dm/m9803r.html

[Designer56]

А нужно ли автору поста измерять среднеквадратичное? Может, достаточно пикового? В чем состоит цель контроля, если она введена в ТУ?
И еще раз о приборах, с надписью "True RMS". Не могу не повториться, будьте осторожны- поинтересуйтесь зависимостью его погрешности от формы сигнала. Для приборов, которые это действительно умеют, изготовители приводят эти данные. Говорю так, потому что сам занимался последние неск. лет разработкой измерительныз преобразователей пер. тока, поэтому в курсе. Тем более, автору, скорее всего, потребуется сертифицированный измеритель, внесенный в Госреестр СИ(судя по тому, что параметр занесен в ТУ и изделие имеет отношение к авиации)

[vvs157]

И еще раз о приборах, с надписью "True RMS". Не могу не повториться, будьте осторожны- поинтересуйтесь зависимостью его погрешности от формы сигнала.

Внутри названного мною Mastech MY-980 стоит AD736 (как впрочем и в более дорогих приборах - например Agilent 34401A Multimetr) В его DS достоточно подробно освещен вопрос погрешностей. Для этой микросхемы отношение амплитуди к RMS (crest factor) не более 5.
Что до Госреестра - 34401A туда по-моему включен.

[sd1074]

Извините, что вмешиваюсь в разговор, но по-моему скромноному мнению, ничего лучше аналогово перемножителя с последющим извлечением корня не придумать, если сигнал имеет широкий спектр...
В книжке Гусевых была конкретная схема...

[vvs157]

Извините, что вмешиваюсь в разговор, но по-моему скромноному мнению, ничего лучше аналогово перемножителя с последющим извлечением корня не придумать, если сигнал имеет широкий спектр...
В книжке Гусевых была конкретная схема...

Analog Device'овские RMS to DC именно так и сделаны AD637 имеет полосу в 8 МГц

[sd1074]

Analog Device'овские RMS to DC именно так и сделаны AD637 имеет полосу в 8 МГц

Разве аналоговый измеритель не позволил бы мерять в полосе как минимум на порядок больше(80 МГц)?

[serg_ok]

При вычислении ср. кв. значения "напрямую", т.е через интегрирование квадрата тока,точность будет определяться спектральным составом и количеством выборок за период. Т.е. частоту выборок необходимо задавать, как минимум, в 2 раза большую чем частота высшей гармоники в спектре.

А что если оцифровывать и считать не один период, а несколько и уже из них считать средне-квадратичное?
(Правда частота измеряемого сигнала не должна быть кратной частоте выборок)

Небольшой офф:

В книжке Гусевых была конкретная схема...

А можно ссылку на книжку или полное название?

Сообщение отредактировал serg_ok - Jun 13 2007, 06:33

[wim]

Разве аналоговый измеритель не позволил бы мерять в полосе как минимум на порядок больше(80 МГц)?

Коллеги. по-моему вы чрезмерно усложняете. Автор же сказал, что измерял среднее значение с ATMeg-ой и точность его устраивала. Следовательно, если нужно получить действующее значение, надо измеренные значения возвести в квадрат, например, табличным способом, а затем просуммировать. Если это пороговая схема, типа годен-не-годен, то этого вполне достаточно, а если надо чего-то показать "в попугаях", можно тем же табличным способом извлечь корень (квадратный).

[LII]

Ответ на вопрос что измерять, мне кажется, лежит в области схемотехники стабилизатора тока, запитывающего линейку токовых трансформаторов. Какое значение он стабилизирует (амплитудное, действующее, и.т.д), такое и нужно измерять, ведь при ипытаниях отдельного трансформатора мы ЛАТРом выставляем номинальный ток который, по идее, должен выставить стабилизатор. Доступа к схеме стабилизатора не имею. Переговорил с закащиком, принято решение измерять действующее напряжение.
На данный момент применяю следующий алгоритм:
1 Определяю начало полуволны
2 Произвожу измерения 10 периодов тока с частотой выборок 180 на период.
3 Суммирую квадраты выборок, делю на их количество, извлекаю корень.
4 Полученный результат делю на поправочный коэффициент, в котором заложены: коэффициент трансформации измерительного трансформатора, опорное напряжение, резистивный делитель и т.д.
Коэффициент получаю опытным путем, методом сравнения с образцовым прибором при измерении синусоидального тока.
И так для четырех каналов: ток, напряжение первички, ток, напряжение вторички.
На ЖКИ кроме этих параметров выводится коэффициент трансформации по току.

[MaslovVG]

Вопрос собственно в следующем:
1. Для контроля своего прибора, последовательно с ним подсоединил стрелочный амперметр класса 0.5. На сколько ему можно доверять, если учесть, что форма тока далека от синусоидальной?
2. У кого есть опыт успешного решения подобных задач, буду признателен, если поделитесь схемотехникой входных цепей, алгоритмами обработки сигнала, просто советами (теорию и форум проштудировал)

По моему мнению в идеологии стенда главной ошибкой является запитка первичной обмотки от генератора напряжения а не генератора тока отсюда и все последующие проблемы с искажением формы тока не имеющие ничего общего со штатной эксплуатацией трансформатора (в том числе и в режиме с оборваной вторичкой)

[LII]

По моему мнению в идеологии стенда главной ошибкой является запитка первичной обмотки от генератора напряжения а не генератора тока отсюда и все последующие проблемы с искажением формы тока не имеющие ничего общего со штатной эксплуатацией трансформатора (в том числе и в режиме с оборваной вторичкой)

Вы это говорите обладая какой-то информацией или просто предполагаете? Я уже говорил, что схемотехника питающего устройства мне неизвестна. Может он просто стабилизирует действующее значение тока не контролируя мгновенные значения. Устройство о котором вы говорите на много сложнее простого стабилизатора, а для чего собственно копья ломать, контролировать форму тока питающего лампы накаливания? Не круто ли будет?

Сообщение отредактировал LII - Jun 13 2007, 13:16

[Designer56]

А что если оцифровывать и считать не один период, а несколько и уже из них считать средне-квадратичное?
(Правда частота измеряемого сигнала не должна быть кратной частоте выборок)

Тогда периодов придется брать не несколько, а много, и в итоге- получится тот же объем массива, подлежащего обработке.

[SasaTheProgramme...]

1 Определяю начало полуволны
2 Произвожу измерения 10 периодов тока с частотой выборок 180 на период.
3 Суммирую квадраты выборок, делю на их количество, извлекаю корень.

Я когда-то делал нечто подобное (это был Регулятор Реактивной Мощности). Тут есть два взаимосвязанных подводных камня. Камень первый - сигнал обычно двухполярный-привязанный-к земле, а АЦП однополярный (тоже обычно). Т.е. сигнал нужно сместить примерно на половину входного диапазона АЦП, а потом программно учесть это смещение. К сожалению, оно слишком нестабильно, приходится интегрировать сам сигнал (определять постоянную составляющую) и вычитать её. Но тут вступает в действие второй камень. Интегрирование фактически является простейшим фильтром НЧ, достаточно плохим фильтром. Если интегрирование будет длиться не целое число периодов, то подавления основной частоты (для постоянной составляющей; удвоенной для мощностных интегралов) не будет. А расхождение всегда есть - у АЦП своё тактирование, не привязяанное к сети.
Нужно просчитать, устраивает ли Вас точность, если в интеграл попадает лишний отсчёт. Если да, то нужно прекращать интегрирование не по накоплению количества отсчётов, а по n-ному (11-му ?) срабатыванию детектора фронта. Каковой при сильной несинусоидальности будет представлять собой ещё одно удовольствие.
Я-бы попытался отфильтровать первую гармонику, продетектировать, ещё раз отфильтровать и подать через делитель и инвертор на входы двух компараторов (на другие входы - недетектированный, но фильрованый сигнал), а с них на RS-триггер. И вот этот сигнал (после установления фильтра детектора) использовать в качестве фронтов.

Сообщение отредактировал SasaTheProgrammer - Jun 13 2007, 23:51

[EvgenyNik]

ИМХО, конечно. Я бы сделал частоту дискретизации в районе 1кГц и фильтр Фурье для первой (основной - 50 Гц) и третьей (150 Гц) гармоник:
1. Нечувствительность к постоянному смещения, изменяющемуся медленнее, чем за период.
2. Слабая зависимость от несинхронности с сетевой частотой. За 20 мс не такой уж и существенный разброс (см. ГОСТы на качество электроэнергии в плане стабильности частоты).
3. Определение несинусоидального режима по росту показателей третьей гармоники.

[MaslovVG]

Вы это говорите обладая какой-то информацией или просто предполагаете? Я уже говорил, что схемотехника питающего устройства мне неизвестна. Может он просто стабилизирует действующее значение тока не контролируя мгновенные значения. Устройство о котором вы говорите на много сложнее простого стабилизатора, а для чего собственно копья ломать, контролировать форму тока питающего лампы накаливания? Не круто ли будет?

Я говорю исходя из физики процессов проходящих в трансформаторе. И если форма тока в трансформаторе искажается значит источник имеет внутреннее сопротивление одного порядка с первичной обмоткой трансформатора тока а в таком режиме ни какой речи о точности измерений идти не может.
Кроме того если форма тока первичной обмотки меняется то это значит сердечник приближается к насыщению а в этом случае коэффициент трансформации не есть отношение числа витков а есть некая функция тока.

[EvgenyNik]

а для чего собственно копья ломать, контролировать форму тока питающего лампы накаливания? Не круто ли будет?

Честно говоря, я даже не понимаю, зачем там нужны именно трансформаторы тока. ТТ должны подключаться последовательно друг с другом, а это, вообще говоря, снижает надёжность всей цепи.
Если же они включаются параллельно, то это уже не ТТ, а ТН.

[LII]

Я когда-то делал нечто подобное (это был Регулятор Реактивной Мощности). Тут есть два взаимосвязанных подводных камня. Камень первый - сигнал обычно двухполярный-привязанный-к земле, а АЦП однополярный (тоже обычно). Т.е. сигнал нужно сместить примерно на половину входного диапазона АЦП, а потом программно учесть это смещение. К сожалению, оно слишком нестабильно, приходится интегрировать сам сигнал (определять постоянную составляющую) и вычитать её. Но тут вступает в действие второй камень. Интегрирование фактически является простейшим фильтром НЧ, достаточно плохим фильтром. Если интегрирование будет длиться не целое число периодов, то подавления основной частоты (для постоянной составляющей; удвоенной для мощностных интегралов) не будет. А расхождение всегда есть - у АЦП своё тактирование, не привязяанное к сети.
Нужно просчитать, устраивает ли Вас точность, если в интеграл попадает лишний отсчёт. Если да, то нужно прекращать интегрирование не по накоплению количества отсчётов, а по n-ному (11-му ?) срабатыванию детектора фронта. Каковой при сильной несинусоидальности будет представлять собой ещё одно удовольствие.
Я-бы попытался отфильтровать первую гармонику, продетектировать, ещё раз отфильтровать и подать через делитель и инвертор на входы двух компараторов (на другие входы - недетектированный, но фильрованый сигнал), а с них на RS-триггер. И вот этот сигнал (после установления фильтра детектора) использовать в качестве фронтов.

Я в курсе такого хода как смещение синусоиды в зону действия АЦП, но при этом динамический диапазон АЦП сужается в 2 раза, усложняются входные цепи, появляются дополнительные погрешности, связанные с определением уровня нуля синусоиды. Я сделал допущение, что синусоида симметрична относительно нуля (и проверил это в реальных условиях) и работаю с одной полуволной.
Входная цепь состоит из резистивного делителя (входное напряжение до 100в) и ограничительных диодов на общий провод и на питание. Зато теперь имею широкие нулевые участки, которые легко детектируются самим же АЦП для определения начала полуволны. И легко вычислить момент окончания интегрирования в середине отсутствующей полуволны не боясь нестабильности частоты сети.

Честно говоря, я даже не понимаю, зачем там нужны именно трансформаторы тока. ТТ должны подключаться последовательно друг с другом, а это, вообще говоря, снижает надёжность всей цепи.
Если же они включаются параллельно, то это уже не ТТ, а ТН.

О целесообразности такой системы можно спорить, но переделать ее вам никто не даст. Не забывайте, это аэродромы, где каждый винтик должен иметь сертификат.

И если форма тока в трансформаторе искажается значит источник имеет внутреннее сопротивление одного порядка с первичной обмоткой трансформатора тока а в таком режиме ни какой речи о точности измерений идти не может.

Позволю себе перефразировать выведенный вами постулат:
"Существуют такие формы тока трансформатора, действующее значение которых нельзя измерить."... ???

Кроме того если форма тока первичной обмотки меняется то это значит сердечник приближается к насыщению а в этом случае коэффициент трансформации не есть отношение числа витков а есть некая функция тока.

Это аварийный режим, возникающий вследствии перегорания лампы и никто не собирается измерять коэффициент трансформации по току при токе вторички равном нулю. При этом испытании трансформатор должен просто выжить при номинальном токе первички. Естественно он входит в режим насыщения, а куда ему еще девать энергию, которую ему принудительно впихивают, задавая номинальный ток при отсутствии нагрузки.

Сообщение отредактировал LII - Jun 14 2007, 07:17

[MaslovVG]

[Это аварийный режим, возникающий вследствии перегорания лампы и никто не собирается измерять коэффициент трансформации по току при токе вторички равном нулю. При этом испытании трансформатор должен просто выжить при номинальном токе первички. Естественно он входит в режим насыщения, а куда ему еще девать энергию, которую ему принудительно впихивают, задавая номинальный ток при отсутствии нагрузки.
[/quote]
При таких испытаниях Выжил не выжил Нет необходимости имерять ток точнее 10% И можно не обращать внимание на зависимость среднего значения тока от его формы меряйте амплитуду и вводите коэффициент формы. Или стрелочный прибор.
Я еще понимаю когда требуется высокая точность (измеритель мощности в нагрузке, при фазовом тиристорном управлении, калориметрические измерения в тепловых машинах и т.д)

[LII]

При таких испытаниях Выжил не выжил Нет необходимости имерять ток точнее 10% И можно не обращать внимание на зависимость среднего значения тока от его формы меряйте амплитуду и вводите коэффициент формы. Или стрелочный прибор.

Но это же не единственный вид испытаний. Еще производятся замеры при номинальной нагрузке согласно ТУ приборами класса 0.5. И все они делаются этим же прибором, поэтому я не могу согласиться с предложенной вами точностью 10%.

P.S. Тема разрослась до таких размеров, что ее перестали внимательно читать.

Сообщение отредактировал LII - Jun 14 2007, 09:33

[_Vladimir_]

На данный момент применяю следующий алгоритм:
1 Определяю начало полуволны
2 Произвожу измерения 10 периодов тока с частотой выборок 180 на период.
3 Суммирую квадраты выборок, делю на их количество, извлекаю корень.
4 Полученный результат делю на поправочный коэффициент, в котором заложены: коэффициент

Мне кажется определение НАЧАЛА полуволны будет просто лишним.
Надо просто обеспечить поточнее длительность выборок КРАТНЫМ длине волны.
Т. е. 10 периодов или сколько надо, в пределах требуемой точности, чем точнее этот интервал фиксирован, тем лучше.
И кажется делить на количество надо за корнем, но не уверен, смотреть нет времени.
Насколько я помню, я не сумировал, а делал интеграл по трапециям.
Точность при тиристорной форме была нормальная, более простые способы не проверял.
Это уже смотрите по ресурсам процессора - если входит, будет запас по точности.

PS Вы можете не вписаться в класс 0,5 при просто суммировании...

[LII]

Мне кажется определение НАЧАЛА полуволны будет просто лишним.
Надо просто обеспечить поточнее длительность выборок КРАТНЫМ длине волны.

А вот это опрометчивое заявление. При таком методе измерения мы фактически производим интегрирование, т.е. определение площади 10 полуволн. Кварцевый генератор не синхронизирован с сетью и в вашем случае начало момента интегрирования будет случайным, постоянным будет только время интегрирования. Нарисуйте на бумаге несколько полуволн и попробуйте подвигать некий промежуток времени, начиная определять площадь полуволн попавших в него и вы увидите, что есть разница. Я до этого догадался теоретически, а потом подтвердил экспериментом.
Без синхронизации с началом периода два младших разряда с определенной периодичностью начинают бежать, затем снова успокаиваются. Так проявляет себя случайный выбор начала интегрирования (спокойно цифры стоят, когда начало попадает в отсутствующую полуволну и естественно такой же заканчивается).
После ввода подпрограммы синхронизации цифры стоят как вкопанные (иногда подергивается младший разряд не более чем на 1).

И кажется делить на количество надо за корнем, но не уверен, смотреть нет времени.
Насколько я помню, я не сумировал, а делал интеграл по трапециям.
Точность при тиристорной форме была нормальная, более простые способы не проверял.
Это уже смотрите по ресурсам процессора - если входит, будет запас по точности.

А вот это может быть. Я сам сначала так думал, но здесь же где-то на форуме увидел, что делят под корнем. Хотелось бы уточнить. Откликнитесь, кто точно знает как правильно считать!

Сообщение отредактировал LII - Jun 14 2007, 11:49

[LII]

А вот это может быть. Я сам сначала так думал, но здесь же где-то на форуме увидел, что делят под корнем. Хотелось бы уточнить. Откликнитесь, кто точно знает как правильно считать!

Отвечаю сам. Выбрать из нескольких вариантов правильную формулу можно так: среднеквадратичное значение для массива из одинаковых положительных чисел должно быть равно этому самому числу.

SQR((2^2+2^2)/2) =2

Отсюда вывод: ДЕЛИТЬ НУЖНО ПОД КОРНЕМ , значит я делаю все правильно.

[SasaTheProgramme...]

Я в курсе такого хода как смещение синусоиды в зону действия АЦП, но при этом динамический диапазон АЦП сужается в 2 раза, усложняются входные цепи, появляются дополнительные погрешности, связанные с определением уровня нуля синусоиды. Я сделал допущение, что синусоида симметрична относительно нуля (и проверил это в реальных условиях) и работаю с одной полуволной.

Вобщем да, остроумно. У меня тогда не было выбора - схемотехника была уже сделана (не мной), соответственно я и не думал над этим. Впрочем, с программной точки зрения это почти ничего не меняет.

Входная цепь состоит из резистивного делителя (входное напряжение до 100в) и ограничительных диодов на общий провод и на питание. Зато теперь имею широкие нулевые участки, которые легко детектируются самим же АЦП для определения начала полуволны. И легко вычислить момент окончания интегрирования в середине отсутствующей полуволны не боясь нестабильности частоты сети.

Если сдвиг фаз между этим напряжением и током (пример формы тут приводился) не 90 градусов, то лучше ловить фронт в момент пересечения нуля - погрешность всегда будет, но в интеграл войдут малые околонулевые значения.

[alex840]

Посмотрите LT1966/67/68 - роскошная штука. правда недешево.

http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp...154,C1086,P1701

[wim]

Но это же не единственный вид испытаний. Еще производятся замеры при номинальной нагрузке согласно ТУ приборами класса 0.5. И все они делаются этим же прибором, поэтому я не могу согласиться с предложенной вами точностью 10%.

P.S. Тема разрослась до таких размеров, что ее перестали внимательно читать.

Можно сделать для МК внешний тактовый генератор с ФАПЧ и в качестве опорной частоты использовать сетевую 50 Гц. В этом случае число выборок за период будет постоянно, независимо от того, насколько стабильна частота сети.

[LII]

Посмотрите LT1966/67/68 - роскошная штука. правда недешево.

http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp...154,C1086,P1701

Согласен, штука хорошая, да и цена приемлемая (на chipdip от 140 до 280руб.). Если бы были под рукой, не сталбы заморачиваться на различные ухищрения.

Если сдвиг фаз между этим напряжением и током (пример формы тут приводился) не 90 градусов, то лучше ловить фронт в момент пересечения нуля - погрешность всегда будет, но в интеграл войдут малые околонулевые значения.

Честно говоря, не понял о каком напряжении и токе идет речь, но потери малых околонулевых велечин у меня нет. Самые малые величины, которые способен определить АЦП уже идут в интеграл, таков алгоритм.

Можно сделать для МК внешний тактовый генератор с ФАПЧ и в качестве опорной частоты использовать сетевую 50 Гц. В этом случае число выборок за период будет постоянно, независимо от того, насколько стабильна частота сети.

Сделать можно, но если проблему можно решить программным путем, то, на мой взгляд, лучше обойтись без аппаратных наворотов.

[SasaTheProgramme...]

Честно говоря, не понял о каком напряжении и токе идет речь, но потери малых околонулевых велечин у меня нет. Самые малые величины, которые способен определить АЦП уже идут в интеграл, таков алгоритм.

Я, видимо, не совсем удачно выразил свою мысль. Речь идёт о погрешности определения начала и конца интегрирования. С точки зрения погрешности выгоднее, чтобы эти ошибочные измерения (или пропущенные) пришлись на минимальный уровень сигнала.

Сообщение отредактировал SasaTheProgrammer - Jun 15 2007, 19:55