ВВ делитель для АЦП МК, как правильно? Опции

[iiv]

Всем привет,

есть напряжение, условно скажем 0-2500В, довольно хорошей мощности (ток там порядка ампера может быть), но колеблящеяся очень не по-децки (выход с i-ой ступени ВВ умножителя) частоты могут быть любыми в диапазоне от 1кГц до 1мГц. Хочется измерять это напряжение в реальном времени с помощью АЦПшки атмеги328. Мне хотелось бы знать и среднее, и максимальное значение напряжения в этой точке, усредненное до 100мкс.

Развел и спаял схему, как на как на схеме, но без VD1, для измерения среднего. VD1 планирую поставить, если буду измерять максимальное среднее. Без этого диода часто МК выходит в ресет. С диодом еще не экспериментировал. Если схему разрывать (у меня есть такая возможность), МК в ресет не выходит, то есть ресет именно из-за косяка в этой части схемы.

Все диоды, которые я использую, очень высокоскоростные - примерно 50нс время переключения.

Посоветуйте, пожалуйста, что мне здесь стоит изменить, чтобы МК не перезагружался?

Спасибо

ИИВ

[SmarTrunk]

Максимальное (пиковое) значение не измерить этой схемой, т.к. надо делать компенсированный делитель. А это непросто. Сейчас напряжение будет усредняться конденсатором С1, очевидно.

Какой Вы использовали резистор на 5 Мегаом? Сможет ли он держать 2,5 кВ? Часто вижу десять - двадцать последовательно включенных резисторов, для решения такой задачи, и разводка должна быть правильная, исключающая возможные пробои по плате.

Диод VD1 тут вообще вроде ни к чему? Кстати, какой, держит ли он 2,5 кВ?

[Tanya]

Максимальное (пиковое) значение не измерить этой схемой, т.к. надо делать компенсированный делитель. А это непросто. Сейчас напряжение будет усредняться конденсатором С1, очевидно.

Как раз... получается компенсированный делитель, если предположить, что емкость верхнего резистора порядка пикофарады...
Постоянная времени.. 5 мкс.

Мне хотелось бы знать и среднее, и максимальное значение напряжения в этой точке, усредненное до 100мкс.

Как нужно понимать выделенное? А почему Вы нарисовали два резистора в нижнем плече делителя?

[iiv]

Спасибо, что помогаете!

Какой Вы использовали резистор на 5 Мегаом? Сможет ли он держать 2,5 кВ?

HVR3700005604JA100 правда 5.6МОм 3.5кВ, но чуток уход от номиналов для меня не критичен.

Диод VD1 тут вообще вроде ни к чему? Кстати, какой, держит ли он 2,5 кВ?

Тоже VISHAY, 4кВ, 250мА, номера под рукой нет, надо - напишу, он он точно на 4кВ, у меня на них умножитель собран.

Как нужно понимать выделенное? А почему Вы нарисовали два резистора в нижнем плече делителя?

у меня VD1, R1, R2 - находятся в одной части схемы, где ВВ напряжение, а далее идет примерно 10см соединение, и там второй резистор и все остальное.

Идея двух резисторов, чтобы сгладить колебания... наверное я не прав.

"максимальное значение напряжения в этой точке, усредненное до 100мкс." - выразился криво, простите, под этим я понимал следующее, входное напряжение - какое-то переменное напряжение с частотой 1кГц-1мГц, мне важно, чтобы втечение 100мкс я узнал какое было максимальное значение этого напряжения. Мне это необходимо, чтобы мониторить не выходит ли напряжение за номиналы используемых компонент, но, в то же время, если оно маленькое, то эффективность схемы становится маленькой, и надо принять какое-то действия.

Может мне правильнее после делителя INA148 поставить?

[Tanya]

я узнал какое было максимальное значение этого напряжения.

Пиковый детектор. С плохой точностью - диод и конденсатор. Сбрасывать измерительной ножкой. Или соседней.
С хорошей - ОУ нужно ставить.

[Microwatt]

Пиковый детектор почитать. Его можно практически с любой постоянной времени сделать, подгружая.

[iiv]

Пиковый детектор почитать. Его можно практически с любой постоянной времени сделать, подгружая.

Точно, спасибо большое, Микроватт и Таня!!!

Скажите, пожалуйста, а есть ли какие-то IC с пиковым детектором, или его принято на ОУ собирать?

[SmarTrunk]

Да, кстати, 5 Мегаом - очень маленькое сопротивление для измерения напряжения до 2,5 кВ.
Подсчитал, при 2,5кВ на резисторе будет рассеиваться (и отбираться от схемы) 1,25 Вт.
Есть у меня щуп к осциллографу 1:100 (как раз до 2,5 кВ), так у него входное сопротивление 100 МОм.

А по поводу измерения пикового напряжения, нужно быть уверенным, что делитель скомпенсирован (по аналогии с щупами для осциллографов). Иначе АЧХ будет завалена или наоборот, и достоверно можно будет отслеживать только медленные изменения сигнала.

[Microwatt]

А по поводу измерения пикового напряжения, нужно быть уверенным, что делитель скомпенсирован

А зачем? Ведь ТС прописал ясно время усреднения - 100мкс.
Какая еще АЧХ в мирное время?

[Tanya]

А зачем? Ведь ТС прописал ясно время усреднения - 100мкс.
Какая еще АЧХ в мирное время?

Темнил он неясно, - туманно. А потом более ясно намекал, что нужно максимум искать на интервале 100 микросекунд. Или опять темнил?

[Ruslan1]

Да, кстати, 5 Мегаом - очень маленькое сопротивление для измерения напряжения до 2,5 кВ.
Подсчитал, при 2,5кВ на резисторе будет рассеиваться (и отбираться от схемы) 1,25 Вт.
Есть у меня щуп к осциллографу 1:100 (как раз до 2,5 кВ), так у него входное сопротивление 100 МОм.

Да уж, отбирать ватт на измериловку это круто и стратегически неправильно, лучше высокомегаомное что-нибудь.
НО! Ток в цепи шунта будет всего 2500V/100MOhm = 25uA. Если напрямую подключить встроенный АЦП микроконьтроллера - то АЦП должен иметь максимальный входной ток на уровне, не изменяющем эти 25 мкА на величину больше чем допустимая погрешность измерения. Иначе получатся дрова.
В этом случае обязателен хороший операционный усилитель включенный повторителем. Это обеспечит большое входное сопротивление со стороны АЦП.

А по поводу измерения пикового напряжения, нужно быть уверенным, что делитель скомпенсирован (по аналогии с щупами для осциллографов). Иначе АЧХ будет завалена или наоборот, и достоверно можно будет отслеживать только медленные изменения сигнала.

Да там и так чудеса будут,на 100М уже нужно будет учитывать емкость монтажа и емкость входа и емкость подключенных компонентов, каждые 10 пикофарад будут тау 100мкс давать. А из-за 25мкА измерительного тока- еще и утечки по плате надо учесть.

[XVR]

2 ТС - а какая собственная емкость у R2? А то ваш 1MHz 2.5KV через эту самую емкость вполне может просочиться дальше в схему (конечно уже не 2.5KV, но явно больше, чем расчетные 2.5V)

[iiv]

Во-первых, огромное всем спасибо за познавательные комментарии,

понял, что сделал криво, и правильнее все переделать, более того, похоже, разобрался, что конкретно мне хотелось бы измерять.

Итак, позвольте заново задать вопрос.

Пусть у меня есть точка, где может наблюдаться от 0 до 2500В, колебаться напряжение может и медленно (10кГц) и быстро (1-2МГц). Известно, что за некоторый промежуток измерения (скажем 100-200мкс), форма колебания практически не меняется. Напряжение может колебаться не от 0, и не до 2500В, мне очень надо знать максимум и минимум таких колебаний. Более того, основной режим - это колебания 0-900В.

Хочу сделать два пик детектора, один на поиск максимума, один на поиск минимума, как я нарисовал на схеме. Так как с операционниками дела еще не имел, очень прошу всех, пожалуйста, посоветуйте, в правильном ли я направлении мыслю, или что-то еще не допонял.

Выходы ADC1, ADC2 хочу воткнуть в аналоговые входы атмеги, а D1, D2 - в дигитальные входы атмеги, для сброса детектора.

Скажите, пожалуйста, будет это все разумно работать, стоит ли что-то подправить?

Если да, скажите, пожалуйста, какой бы Вы порекомендовали операционник использовать, чтобы и 2МГц успешно пик-детектировать, и чтоб он не сильно от перепадов в сети на 1кВ не накрылся. Если например LM2900 от Техаса взять, разумно ли это?

Скажите, пожалуйста, я правильно понимаю, что землю операционников лучше на землю контроллера повесить, а не на землю ВВ части? У меня ВВ земля МК земля разнесены дросселями по 5мГн и 0.1Ом.

Спасибо

ИИВ

[stells]

Хочу сделать два пик детектора...

в инете достаточно много материала по пиковым детекторам... почитайте

[iiv]

в инете достаточно много материала по пиковым детекторам... почитайте

Благодарю Вас, stells, за совет,

действительно, в интернете много материалов по пиковым детекторам и за последние дни, после совета Микровата я много об этом прочитал. К сожалению, обычно под пиковым детектором подразумевается поиск пикового напряжения. Эта часть схемы, надеюсь, у меня правильно нарисована. В то же время, найти по ключевым словам схему для поиска минимума напряжения за заданный промежуток времени я не смог, поэтому я нарисовал как придумалось, а здесь просил проверки. Вдруг Вам будет не сложно, подкинте, пожалуйста, правильную ссылку об этом из интернета, буду Вам премного благодарен.

С уважением

ИИВ

[gte]

но колеблящеяся очень не по-децки (выход с i-ой ступени ВВ умножителя) частоты могут быть любыми в диапазоне от 1кГц до 1мГц. Хочется измерять это напряжение в реальном времени с помощью АЦПшки атмеги328. Мне хотелось бы знать и среднее, и максимальное значение напряжения в этой точке, усредненное до 100мкс.

Как усреднить 1 кГц за 100 мкс?
Кстати, зачем Вам измерять переменное напряжение?

[iiv]

Как усреднить 1 кГц за 100 мкс?

Под 1кГц я подразумевал максимум в спектральной части, реально во временной области там будет что-то слегка изменяющееся, но мне надо максимум и минимум этого напряжения.

[Tanya]

Эта часть схемы, надеюсь, у меня правильно нарисована. В то же время, найти по ключевым словам схему для поиска минимума напряжения за заданный промежуток времени я не смог, поэтому я нарисовал как придумалось, а здесь просил проверки.

Может быть у меня что-то с глазами, но на Вашей схеме перед ОУ стоят диоды. И даже в одну сторону. Не будет это работать.
И сброса (разряда конденсаторов) нет. И резисторов на выходе ОУ нет. Может быть и повторители излишни. А вот конденсатор(ы) для выравнивания переходной характеристики делителя могут понадобиться.

[iiv]

> Да уж, отбирать ватт на измериловку это круто и стратегически неправильно, лучше высокомегаомное что-нибудь.

как я уже много раз говорил, в основном напряжение там колеблется между 900 и 0, то есть при 5мОм на измериловку 40мВатт конечно будет уходить, но вот если вдруг там 2500В набежит, мне об этом надо очень быстро узнать, и тут я готов потратить ватт мощи втечение 100мкс

[stells]

Может быть у меня что-то с глазами, но на Вашей схеме перед ОУ стоят диоды. И даже в одну сторону. Не будет это работать.

и без входных диодов будет работать только на низких частотах из-за того, что ОУ переходит в ограничение после пика

http://radio-technica.ru/sxemy/sxema-bufer...-detektora.html

http://madelectronics.ru/gadget/302/9.13.htm

Сообщение отредактировал stells - Nov 3 2011, 09:24

[Tanya]

и без входных диодов будет работать только на низких частотах из-за того, что ОУ переходит в ограничение после пика

Так с диодами не будет работать. И диоды эти (если бы даже работало...) съедают напряжение. Или они идеальные?

[stells]

Так с диодами не будет работать.

конечно не будет, я просто как бы мысль Вашу продолжил

[SmarTrunk]

Да, диоды на входе неправильно стоят. Поскольку сопротивление входов ОУ (почти) бесконечно, то можно считать, что их катоды (минусы) висят в воздухе. Работать это не будет. И, как правильно писали, высокоомные резисторы нужно поставить параллельно конденсаторам С1 и С2, чтобы их разряжать.

Относительно детектирования пиковых напряжений, то схемы на ОУ - это половина дела. Важно (все-таки) выяснить полосу входного высоковольтного делителя. Учитывая, что он высокоомный, какая там будет АЧХ, учитывая паразитные емкости. Да, еще рекомендую экранировать входной делитель, от помех, но это еще добавит паразитных емкостей.

[iiv]

Всем огромное спасибо за советы и ссылки, реально сильно выручаете!!!

С диодами на входе - действительно прокололся, и был не прав, спасибо за то, что тыкнули носом в мой огрех...

По поводу делителя, скажите, пожалуйста, если он будет не сильно высокоомный, например, как раньше в 5МОм будет ли это разумно? При моих характерных напряжениях я только 80милиВатт туда тратить буду, при 1кВатте планируемой мощности установки, это совсем не будет погоды делать. Или правильнее еще сильнее упасть, до 1МОм. Скажите, пожалуйста, как можно эти наводки разумно оценить?

[Tanya]

Скажите, пожалуйста, как можно эти наводки разумно оценить?

Разумнее их посмотреть. А делитель Ваш (его отклик на ступеньку) лучше немного... "замылить", чтобы наводки (иголки) не ловил.
И защиту какую-нибудь от пробойчиков придумайте.
Посмотрите - у AD был какой-то пиковый детектор. Там, наверное, со сбросом и стробированием... для размышлений.

[SmarTrunk]

Раз установка мощная, то экранировать делитель и вход ОУ, наверно, обязательно надо. Хорошо, если силовая часть есть живьем, чтобы схему спаять по-быстрому и опробовать.

"Замылить" проще всего. Поставить конденсатор побольше параллельно нижнему резистору делителя. Там можно было бы сделать для измерения среднего значения, но раз нужно пиковые значения смотреть, то нужно определиться с требуемой полосой (...скоростью нарастания сигнала) и из этого исходить. Тогда проще с низкоомными резисторами.

От пробойчиков... верхний резистор должен быть длинным, или состоящим из нескольких последовательно включенных. Наличие высокочастотных составляющих в высоком напряжении обычно прибавляет проблем. В советских осциллографах высоковольтная часть обычно залита чем-то... Ну еще есть варисторы, на разные напряжения, или разные варисторные сборки для защиты разных интерфейсов...

[iiv]

Всем огромное спасибо за советы!

Раз установка мощная, то экранировать делитель и вход ОУ, наверно, обязательно надо. Хорошо, если силовая часть есть живьем, чтобы схему спаять по-быстрому и опробовать.

хоть и установка мощная, но переразводить приходится все, кроме каскадов умножителей, то есть, это примерно 80 компонент и 300 посадочных мест.

Начал переразводить, воспольозовавшись всеми советами. Экран тоже запланировал. При сильных нагрузках у меня вся эта система в трансформаторном масле плавает, чтобы иот пробоя защищать, и жидкостно охлаждать.

На днях переразведу, зашлю на изготовление, думаю, через две недели либо буду хвалиться, либо опять форум теребить