Измерение диф. сигнала без общего провода Опции

[geezer]

Здравствуйте!

Стоит задача измерить напряжение двуполярного источника, причем общий провод этого источника нам недоступен. Не подскажете как проще всего это сделать? Будет ли приведеная ниже схема работать?

[Plain]

Задача для обыкновенного дифференциального усилителя, а данная схема нерабочая, особенно с такими ОУ и номиналами резисторов.

[geezer]

Наверное я плохо что-то понимаю, но как согласовать уровни сифазных напряжений на входе диф. усилителя, если у устройства и и измерительной схемы разные источники питания?

[Plain]

Дифференциальный усилитель в общем случае повторяет на выходе разность между входами, и качество этого процесса в основном определяется только равенством сопротивлений его схемы. Теоретически, под объём работ "согласование" здесь можно было бы протащить разве что перестановку резисторов шашками или валетом, если бы они не были одинакового номинала.

[Меджикивис]

Стоит задача измерить напряжение двуполярного источника, причем общий провод этого источника нам недоступен. Не подскажете как проще всего это сделать?

Незаземленный, "висящий в воздухе" источник?
Тогда ничто не мешает один его вывод соединить с землей, а на другом мерить обычным усилителем напряжения.

[geezer]

Задача для обыкновенного дифференциального усилителя, а данная схема нерабочая, особенно с такими ОУ и номиналами резисторов.

Получается тогда надо что-то типа этого?

[AlexandrY]

Получается тогда надо что-то типа этого?

Путь земли есть всегда.
Надо разбирать источники питания и узнавать как они связанны с землей, после чего учесть этот путь в схеме. Другого пути нет.
Иначе синфазный сигнал просто переведет операционник в насыщение.

[geezer]

Задача померять именно без земли, причем каналов измерения будет много, поэтому сажать -15 на землю измерителя нежелательно.

[ViKo]

Нет решения. Синфазный сигнал должен быть в пределах допустимого.
Оптрон?

[Plain]

Без разницы, для оптрона синфазное измеряемой цепи абсолютно так же должно быть однозначно известным.

Вот пример монолитного решения:

http://www.linear.com/product/LT1990

Соответственно, особое внимание требуется обратить на выделенное полужирным указание разного синфазного для разных напряжений питания усилителя.

[Guest_TSerg_*]

Вот так:




X1 - это не одиночный ОУ, а схема дифф. ОУ, как у Вас выше.
Если Rвнутр сигнала мало, а напряжение V1 выше доп. синфазного, то использовать делители напряжения.

[geezer]

Без разницы, для оптрона синфазное измеряемой цепи абсолютно так же должно быть однозначно известным.

Я как раз таки полагал, что оптроном это сделать можно, но слишком сложно в плане настройки/калибровки. Какая разница какое синфазное напряжение на светодиоде?

Вот так:




X1 - это не одиночный ОУ, а схема дифф. ОУ, как у Вас выше.
Если Rвнутр сигнала мало, а напряжение V1 выше доп. синфазного, то использовать делители напряжения.

Тут дело в номиналах резисторов? Просто в моем первом посте похожая схема с буферными ОУ на входе дифференциального АЦП.

[sifadin]

Так а развязать DC/DC почему не пройдет?
Правда скорее всего будут мощные помехи между первичкой и вторичкой

[ViKo]

Вот так:

Добавьте на схему по 100В на землю на оба конца V1. Точнее, достаточно на один.

Я как раз таки полагал, что оптроном это сделать можно, но слишком сложно в плане настройки/калибровки.

Именно так. А оптроны есть и для передачи аналогового сигнала.

[geezer]

В любом случае, даже линейный оптрон меряет не от нуля и нуждается в калибровке.

[Tanya]

Не подскажете как проще всего это сделать?

Тут трудно подсказывать, - ведь Вы не рассказали, какое примерно напряжение, а также о точности и скорости измерений.

[sifadin]

Именно так. А оптроны есть и для передачи аналогового сигнала.

Знаю такой IL300

[Plain]

Я как раз таки полагал, что оптроном это сделать можно ... Какая разница какое синфазное напряжение на светодиоде?

Например, когда эта разница равна гигавольту, понадобится оптрон в виде порядка 20-метрового оптоволокна, а для синфазного Вашей цепи в иоттавольт Вам понадобится уже весьма далеко отлетететь от планеты и метить оттуда в Ваш фотодиод лазером с ядерной накачкой.

[geezer]

Максимальное измеряемое дифференциальное напряжение 30В (±15В), общий провод недоступен. Нужно оцифровать это напряжение с частотой примерно 200 кГц и точностью ±30мВ.

Например, когда эта разница равна гигавольту, понадобится оптрон в виде порядка 20-метрового оптоволокна, а для синфазного Вашей цепи в иоттавольт Вам понадобится уже весьма далеко отлетететь от планеты и метить оттуда в Ваш фотодиод лазером с ядерной накачкой.

Тогда получается и диф. усилитель должен быть с резисторами в несколько сотен иоттаом)

[Plain]

О том и пустомельство. Вот когда снизойдёте и таки рассекретите Ваше синфазное, тогда можно будет продолжить конкретный разговор.

[Guest_TSerg_*]

Добавьте на схему по 100В на землю на оба конца V1. Точнее, достаточно на один.

Это концепция. Чуть выше есть ссылка на решение по такой концепции, просто пока писал - уже привели схемотехнику.
Кроме того, если земли принципиально развязаны, то и неважно, в разумных пределах, какой потенциал на V1 от своей земли.
А, сколько там у него и чего - пусть сам ТС решает.

Максимальное измеряемое дифференциальное напряжение 30В (±15В), общий провод недоступен. Нужно оцифровать это напряжение с частотой примерно 200 кГц и точностью ±30мВ.

Если стоит задача измерения, а не контроля, то давным-давно напрашивается микроконтроллерный вариант с питанием от измеряемого и с передачей данных по опто-развязанному цифровому каналу на систему сбора.

[geezer]

О том и пустомельство. Вот когда снизойдёте и таки рассекретите Ваше синфазное, тогда можно будет продолжить конкретный разговор.

Не совсем понимаю, что вы хотите от меня услышать. Условно надо померять двуполярное напряжение ±15В изолированного источника не соединяя земли источника и измерительной схемы. Питать схему измерения от этого источника нельзя.

[Guest_TSerg_*]

Тогда ничего не получится, т.к. Вы не понимаете о чем Вам толкуют.

>Условно надо померять двуполярное напряжение ±15В изолированного источника

Двухполярное вообще нельзя измерить без доступа к средней точке.
Если у Вас эти источники "кардинально" отвязаны от земли, то шанс есть.

[geezer]

Ну это то понятно, что раз средняя точка недоступна, то относительно нее померить не удастся.

[Guest_TSerg_*]

Ну это то понятно, что раз средняя точка недоступна, то относительно нее померить не удастся.

Зачем тогда талдычите, что надо измерить двухполярное?
В школу, короче.

Питать схему измерения от этого источника нельзя.

Не существует схем измерения не влияющих на объект измерения.
Это Аксиома №1.

P.S.
К примеру, мощность 3 мВт от объекта измерения на обслуживание схемы измерения - это "льзя" или "нельзя" ?

P.P.S.
До кучи - так зачем делать оцифровку с частотой 200 кГц, если это источник питания?

[geezer]

Ладно, если начать сначала, с самых азов. Если у нас есть гальванически равязаный источник питания из него выходят 2 провода с напряжением между ними 30В.
Важно ли нам, что внутри этот источник двуполярный (симметричный относительно какой-то средней точки, которая нам недоступна)?
Есть ли какой-то потенциал между этими проводами и землей измерительной схемы(они гальванически развязаны)?
Что будет, если соединить один из этих проводов с землей измерительной схемы (потекут ли какие-либо токи)?

Сообщение отредактировал geezer - Apr 29 2014, 12:16

[ViKo]

Это концепция. Чуть выше есть ссылка на решение по такой концепции, просто пока писал - уже привели схемотехнику.
Кроме того, если земли принципиально развязаны, то и неважно, в разумных пределах, какой потенциал на V1 от своей земли.
А, сколько там у него и чего - пусть сам ТС решает.

Если вы ссылаетесь на схему с LT1990, то там земля общая. Это то же, что недавно обсуждали - принять сигнал больше питания. Спасибо высокоомным резисторам (делителям).
Если же земли сильно отличаются, то принять сигнал без гальванической развязки невозможно. Можно протянуть землю.
Топикстартер задает правильные вопросы, похоже, гуру придется у него поучиться.

И вообще - все токи текут по кругу. А если им что-то мешает, то не текут.

[Plain]

О том и пустомельство. Вот когда снизойдёте и таки рассекретите Ваше синфазное, тогда можно будет продолжить конкретный разговор.

Не совсем понимаю, что вы хотите от меня услышать ... надо померять ... изолированного источника

Назовите синфазное напряжение, а именно, между измерителем и измеряемым.

[ViKo]

Назовите синфазное напряжение, а именно, между измерителем и измеряемым.

Например, 1000 V.
?
Назовите напряжение между моей кошкой и мной. А зимой так шмаляет!

[Guest_TSerg_*]

"Смешались в кучу кони, люди.."

В задаче измерения чего-либо совершенно очевидно могут присутствовать и подзадачи, например - защита.

[muravei]

Что-то я не понимаю , представим источники - две последовательно соединенные батарейки , берем китайский тестер , и измеряем. Один полюс батареек будет соединен с землей тестера . И ничего не случилось . Или я, как всегда, чего-то не понял?

[ViKo]

"Смешались в кучу кони, люди.."

В задаче измерения чего-либо совершенно очевидно могут присутствовать и подзадачи, например - защита.

Верно, смешалось. Только защита предполагает помеху, возникающую иногда. А постоянный синфазный сигнал - он всегда.
Если вы о примере с кошкой - то представьте, что это напряжение вырабатывается постоянно.
Хотите более реалистичный пример - допустим, устройства запитаны от разных фаз трехфазной сети (она же трехфазная).

[Guest_TSerg_*]

Если вы о примере с кошкой - то представьте, что это напряжение вырабатывается постоянно.

Вы мне-то, что хотите пояснить? Что инженеры до сих пор не научились бороться с синфазой?
Так я Вам отвечу - давно научились, даже тогда, когда в наличии "синфазный сферический конь в вакууме".

Пример нынешнего топика сводится все к тому же - неадекватная постановка задачи.

И ничего не случилось . Или я, как всегда, чего-то не понял?

Некоторые инженеры от избытка знаний слегка перебз.. - вот и все.
А так - все хорошо, все как обычно.

P.S.
А, вот - слова нужные подобрались..

"Недостаток знаний чреват принятием неверного решения, избыток - непринятием решения вовсе" (С) Jeer

[ViKo]

Вы мне-то, что хотите пояснить? Что инженеры до сих пор не научились бороться с синфазой?
Так я Вам отвечу - давно научились, даже тогда, когда в наличии "синфазный сферический конь в вакууме".

Ответьте конкретным решением. Синфазное напряжение 1000 V.

[Guest_TSerg_*]

Разумное, с учетом современных технологий?
См. Сообщение #21 в подвале.

[ViKo]

Разумное, с учетом современных технологий?
См. Сообщение #21 в подвале.

Да, так можно. Перенести аналоговую часть на сторону источника сигнала, а передавать результат в цифре.
Может, из этих микросхем что-то приспособить. http://www.analog.com/en/interface-isolati...ucts/index.html
А здесь, похоже, всё в одном. http://www.analog.com/en/interface-isolati...ucts/index.html

[Guest_TSerg_*]

Можно и без цифры для 1 кВ.
При сопротивлении утечки Rleak между землями >300 кОм подойдет практически любой замшелый ОУ.
Пример:



P.S.
R5, R6, R7, R8 здесь не требуются.

Если Rleak = 0 (вот беда), то R5-R8 используются.
Пример:


Да, есть печалька - на R5, R6 рассеивается в сумме 1.5 Вт.

Усиление не корректировалось, но как это сделать -очевидно.

P.S.
Да, Vph - синфазное, Vs - сигнал ( 1V ).
Цепи смещения не использовались, но они нужны.

[ViKo]

Шуму и помех не оберешься...

[Guest_TSerg_*]

Это просто статический пример.
Реальные схемы на порядок сложнее.
Впрочем, это дела давно минувших дней - сейчас есть другие возможности.

[Белый дед]

http://www.avagotech.com/cs/Satellite?blob...p;ssbinary=true

[ViKo]

...

У HP их было дохрена всяких (и все хорошие).

[sergk]

Voltage-to-Frequency AD7740 или ацп
http://www.compel.ru/lib/ne/2007/15/9-chet...ogovogo-kanala/

[АНТОН КОЗЛОВ]

В Искусстве схемотехники есть глава про гальваническую развязку при помощи дифференциального усилителя
( 2-я от начала темки схема). Внятно и увлекательно, почти как у Дюма. Почитайте. Вольт на 500 развязки сойдет.

Метод известный со времен застоя.

[ViKo]

В Искусстве схемотехники есть глава про гальваническую развязку при помощи дифференциального усилителя
( 2-я от начала темки схема). Внятно и увлекательно, почти как у Дюма. Почитайте. Вольт на 500 развязки сойдет.
Метод известный со времен застоя.

"Искусств..." много редакций было. Можете картинку снять, или ссылку какую-нибудь?

[geezer]

Вот нашел статью где более-менее все объясняется.
http://www.radiotex.narod.ru/noise.htm

А все таки может кто-нибудь объяснить что за синфазка между плавающим источником и землей другого и откуда она берется?

[Plain]

А все таки может кто-нибудь объяснить что за синфазка между плавающим источником и землей другого и откуда она берется?

Да легче лёгкого. К примеру, крыса от скуки перегрызла провод ЛЭП и он упал на мокрый пол в Вашей ванной. Если перед этим событием Вы, даже босиком, спокойно могли измерить напряжение в розетке, воткнув в неё два щупа тестера, то теперича уже не сможете из-за приложенного к Вам синфазного.

[Меджикивис]

Вот нашел статью где более-менее все объясняется.
http://www.radiotex.narod.ru/noise.htm

А все таки может кто-нибудь объяснить что за синфазка между плавающим источником и землей другого и откуда она берется?

Вообще-то в указанной Вами статье всё это довольно хорошо рассмотрено.
Если своими словами, "плавающий" источник никогда не бывает идеально развязанным.
Если это какое-то другое устройство, то, скорее всего, оно имеет собственный БП, который тоже включается в сеть. А между обмотками трансформатра всегда есть емкость, и, в зависимости от конкретного расположения обмоток, наводка через такую емкость может быть от половинного (110В) до полного 220В (в амплитуде 300В). С маленьким, конечно, током, но чтобы ввести в насыщение высокоомный вход - более чем достаточно.
А если "плавающее" устройство окажется запитанным от другой фазы трехфазной сети, то тут и появятся 500 вольт.

Если "плавающая" конструкция батарейная, земли вовсе не имеет никакой, и даже хорошо изолированный корпус - на нем может накапливаться электризация - статический потенциал, и это тоже много сотен вольт, причем очень нестабильных, за что и называется плавающим. Прикосновение рукой, или даже приближение - через емкость человеческого тела, тоже приведет к перераспределению потенциалов (на этом эффекте работают сенсорные контакты).

И, наконец, входы многих ОУ сами по себе не способны работать "вися в воздухе". Входные транзисторы с висящей в воздухе базой закрыты (или введены в насыщение, в зависимости от внутренней схемы подачи смещения).
К544УД2 (с полевиком на входе) "условно может" работать с полностью изолированным входом, но если напряжение на выходе достигнет питания, микросхема "застревает" и больше не регулируется. Причем при включении обычно сразу входит именно в такое состояние. Нештатный режим, короче.

[АНТОН КОЗЛОВ]

"Искусств..." много редакций было. Можете картинку снять, или ссылку какую-нибудь?

Старинное издание 83-го года 1 том.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ViKo]

Старинное издание 83-го года 1 том.

У меня похожее издание, 1986 года.
Эта схема работает в диапазоне +-200В, так там и написано. Если же синфазное напряжение окажется больше - увы...! И гальванической развязки здесь нет.
А кто может дать гарантию насчет этого напряжения...? Похожие схемы здесь показывали. Идея компенсации синфазного напряжения - да, интересно.

[АНТОН КОЗЛОВ]

У меня похожее издание, 1986 года.
Эта схема работает в диапазоне +-200В, так там и написано. Если же синфазное напряжение окажется больше - увы...! И гальванической развязки здесь нет.
А кто может дать гарантию насчет этого напряжения...? Похожие схемы здесь показывали. Идея компенсации синфазного напряжения - да, интересно.

Развязка есть. Земли гальванически развязаны в силу высокоомности R1 и R2. Сейчас ОУ делают получше, чем тогда. Измените номиналы резисторов. Поставьте по мегаому, если найдете, будет и тысяча вольт.