Измерение высоковольтного постоянного напряжения с помощью АЦП МК Опции

[melnik_001]

Друзья, доброго времени суток!!! Стоит задача измерить постоянное напряжение 400В в линии питания, 12 битным АЦП в МК, с гальванической развязкой силовых цепей от МК . Для решения этой задачи хотел использовать линейные оптопары типа IL300 или HCNR200/201. Кто нибудь может сказать какая в итоге у этих оптопар нелинейность, или есть способы лучше? и кто вообще работал с линейными оптопарами? Заранее Спасибо =)

[Plain]

Прежде, чем один раз сделать, ввиду незаданной точности семь раз проверьте, действительно ли здесь требуется мышиная возня с 12-разрядным разрешением, развязкой, нелинейностью и т.п.

Сообщение отредактировал Plain - Dec 17 2015, 22:20

[melnik_001]

Спасибо конечно за ответ, но ничего полезного из него для себя я не увидел. Точночть измирения желательно получить не более 5%, просто так как первый раз столкнулся с такой проблемой, и не разу не юзал линейные оптопары с обвязкой на ОУ, хотелось бы узнать с какой точночть в процентах можно передать аналоговый сигнал через эти оптопары?

[Vishv]

С учетом того, что Вам нужно измерять питание, да еще с точностью 5% я бы порекомендовал связку AD654 (преобразователь напряжение - частота) + оптопара + DC-DC преобразователь. Ну а измерить частоту с помощью МК вообще не вопрос...

[Tanya]

С учетом того, что Вам нужно измерять питание, да еще с точностью 5% я бы порекомендовал связку AD654 (преобразователь напряжение - частота) + оптопара + DC-DC преобразователь. Ну а измерить частоту с помощью МК вообще не вопрос...

Или сделать самостоятельно на контроллере... или даже из деталек.

[blackfin]

И можно даже без оптронов: CN0218, CN0335..

[vladec]

А может Вам квазигальваническая развязка прокатит. Соберите на одном операционнике дифусилитель, со входными резисторами в 1 - 2 МОм и смело подключайтесь к своим 400В.

[melnik_001]

С учетом того, что Вам нужно измерять питание, да еще с точностью 5% я бы порекомендовал связку AD654 (преобразователь напряжение - частота) + оптопара + DC-DC преобразователь. Ну а измерить частоту с помощью МК вообще не вопрос...

Интиресный вариант, а какая примерно получится погрешность измирения вы не в курсе? и DC-DC преобразователь нужно тоже изолированный искать я правильно понимаю?

Или сделать самостоятельно на контроллере... или даже из деталек.

Я вас не совсем понял)))

И можно даже без оптронов: CN0218, CN0335..

Тоже интересное решение, но боюсь что в финансовом плане меня начальство не поддержит, дороговато будет)))

А может Вам квазигальваническая развязка прокатит. Соберите на одном операционнике дифусилитель, со входными резисторами в 1 - 2 МОм и смело подключайтесь к своим 400В.

Нет квазигальваническую развязку не рассматриваю=)

Народ, я так понял что все это дело на линейных оптопарах делать плохая затея)))) Большая погрешность измерения будет? или много гемароя с обвязкой? Может кто нибудь популярно объяснить))) Давайте наверно я объясню что вообще требуется более подробно, что бы стало хоть как то понятней. В общем имеется система состоящая из N "черных ящиков", которая потребляет в сумме 7кВт мощности. Мне нужно все это дело обеспечить питанием, из переменки с помомщью мощного преобразователя AC-DC получаю постоянку равную 400В, с током 20А. Мне нужно сделать, так называемую платку управления всем этим делом, тоесть: нужно мерять напряжение в цепи, ток, дифф ток, управлять мощными ключами, обеспечить мягкий старт, ну и тд. всем этим будет рулит МК stm32f100. Чтобы избежать каких либо проблем с помехами и т.д. хотелось бы полностью управляющую часть гальванически отвязать от силовой. И при этом иметь более менее точно мерять ток и напряжение ( с током разобрался), а вот хорошее решение для измирения напряжения все никак не могу подобрать, поэтому прошу помочь разобраться=)))

[Tanya]

Я вас не совсем понял)))

Есть, например - PIC, совсем маленькие малопотребляющие контроллеры, на которых можно сделать такой измеритель, который будет через оптрон передавать напряжение - частотой, например. Такое же можно сделать и из деталек - релаксационный генератор. Это если ничего другого под рукой нет. Питаться все это будет от Ваших 400 вольт на горячей стороне. Не очень быстро...

[melnik_001]

Есть, например - PIC, совсем маленькие малопотребляющие контроллеры, на которых можно сделать такой измеритель, который будет через оптрон передавать напряжение - частотой, например. Такое же можно сделать и из деталек - релаксационный генератор. Это если ничего другого под рукой нет. Питаться все это будет от Ваших 400 вольт на горячей стороне. Не очень быстро...

Так я и хочу мерять напряжение МК, а если сделать так: с 400В делителем из резисторов понизить напряжение до нужного уровня (например 3.3В), затем подать напряжение на ПНЧ (преобразователь напряжение - частота), затем преобразованное напряжение в частоту подать на оптопару (надеюсь найду с нужной скоростью переключения) и потом на порт МК?

[Vishv]

Интиресный вариант, а какая примерно получится погрешность измирения вы не в курсе? и DC-DC преобразователь нужно тоже изолированный искать я правильно понимаю?

DC-DC например AM1D-0505SH30Z
По точности найдите DS на микросхему, там все описано, для заявленных Вами потребностей - за глаза...
PS: в порядке ворчания - обратите внимание на подчеркивание красной линией слов, содержащих грамматические ошибки...
Например: правильно будет "Интересный вариант....".

[Александр1]

... нужно мерять напряжение в цепи, ток, дифф ток, управлять мощными ключами, обеспечить мягкий старт, ну и тд. всем этим будет рулит МК stm32f100. ...а вот хорошее решение для измирения напряжения все никак не могу подобрать, поэтому прошу помочь разобраться=)))

Вам нужно измерять 400 В или организовать обратную связь (ОС) для вашего AC-DC для поддержания 400 В на выходе?
Это разные схемные решения. При измерении скорость не так важна, а для ОС важно быстродействие.

[melnik_001]

Вам нужно измерять 400 В или организовать обратную связь (ОС) для вашего AC-DC для поддержания 400 В на выходе?
Это разные схемные решения. При измерении скорость не так важна, а для ОС важно быстродействие.

Мне нужно именно измерять напряжение в сети питания.

[blackfin]

.. боюсь что в финансовом плане меня начальство не поддержит, дороговато будет.

Тяжелый случай..

Чисто любопытно.. А сколько стОит всё вами перечисленное:

.. система состоящая из N "черных ящиков", которая потребляет в сумме 7кВт мощности,
.. мощный преобразователь AC-DC с выходным напряжением 400В и током 20А,
.. мощные ключи,
.. мягкий старт, ну и тд.

?

[Tanya]

Так я и хочу мерять напряжение МК, а если сделать так: с 400В делителем из резисторов понизить напряжение до нужного уровня (например 3.3В), затем подать напряжение на ПНЧ (преобразователь напряжение - частота), затем преобразованное напряжение в частоту подать на оптопару (надеюсь найду с нужной скоростью переключения) и потом на порт МК?

Так я и предлагала сделать этот самый преобразователь напряжение - частота своими руками. Ведь, будь он у Вас под руками (преобразователь), Вы бы не задавали эти вопросы... Не так?

[melnik_001]

Так я и предлагала сделать этот самый преобразователь напряжение - частота своими руками. Ведь, будь он у Вас под руками (преобразователь), Вы бы не задавали эти вопросы... Не так?

Да так, у меня не имеется готового решения. Поэтому и обратился за помощью, чтобы найти оптимальное решение (цена/точность). И все таки почему никто ни слова не сказал про линейные оптопары?=)))

[Tanya]

Да так, у меня не имеется готового решения. Поэтому и обратился за помощью, чтобы найти оптимальное решение (цена/точность). И все таки почему никто ни слова не сказал про линейные оптопары?=)))

Воспользуйтесь поиском по Форуму -
+оптопара +линейная
+релаксационный +генератор.

[Александр1]

И все таки почему никто ни слова не сказал про линейные оптопары?=)))

Я бы не стал применять даже линейные оптопары для передачи постоянного напряжения в измерительных целях. Какова будет долговременная стабильность параметров? Такие оптопары хорошо применять для передачи переменного сигнала.
На мой взгляд, оптимальное решение уже предложено: преобразователь напряжение-частота, обычная оптопара для передачи и т.д.

[MegaVolt]

HCNR200 вполне подойдёт.

Вот схема включения


Хотя если честно не очень понимаю зачем тут опторазвязка... Сделать делитель на пару мегаом и усилитель.

Как вариант при желании можно собрать на той стороне измеритель напряжения который общается с этой стороной через опторазвязку через цифровой интерфейс.

Есть готовые стандартные решения ADUM4190 и ADUM3190 по пару баксов за штучку. Точность 1%

Раньше AD делала вот такие штуки: AD203

Вот http://www.analog.com/en/products/amplifie...tion-amplifiers
Но у них размеры и цены мама не горюй

[melnik_001]

Всем спасибо за ответы и предложения, буду пробовать на преобразователе напряжение-частота и оптопара. И последний вопросик: перед преобразователем все равно прийдется использовать делитель напряжения (с 400В до номинального входного напряжения преобразователя)? Получается надо будет еще учитывать погрешность делителя?

[MegaVolt]

Получается надо будет еще учитывать погрешность делителя?

Конечно

[Plain]

7кВт мощности ... управлять мощными ключами, обеспечить мягкий старт

Если Вас затруднил такой примитив, как измерение напряжения, то аж плавную коммутацию 7 кВт логично бы пересмотреть к вычёркиванию из ТЗ.

[Меджикивис]

найти оптимальное решение (цена/точность).

На мой взгляд, оптимальное по этим параметрам решение - добавить подчиненный микроконтроллер с АЦП на борту. Tanya рекомендовала PIC, я - за, но есть и немало других весьма дешевых.
Пусть этот дополнительный контроллер питается от тех же 400V, гальванически с ними связан, и меряет их АЦП-шкой непосредственно через делитель. Это максимально возможная линейность и точность.
А результат пусть отсылает главному контроллеру через оптронную развязку в виде уже готового числа.
Общаться контроллеры могут по любому Вам удобному протоколу; я бы использовал RS232 (особая скорость ведь не нужна). Впрочем, SPI тоже неплох.

[Tanya]

Общаться контроллеры могут по любому Вам удобному протоколу; я бы использовал RS232 (особая скорость ведь не нужна). Впрочем, SPI тоже неплох.

Одним импульсом (интервал времени передавать) - меньше потреблять будет.

[MegaVolt]

Одним импульсом (интервал времени передавать) - меньше потреблять будет.

)))) Тогда уж двумя очень короткими. Стар и стоп

[Меджикивис]

Одним импульсом (интервал времени передавать) - меньше потреблять будет.

Полагаете, от семи киловатт заметно будет?

[Tanya]

)))) Тогда уж двумя очень короткими. Стар и стоп

Это один и тот же импульс... Один на период передачи.

Полагаете, от семи киловатт заметно будет?

Нет, я не киловатты экономлю, а мощность на резисторе... его размерчик.

[Меджикивис]

Тогда это зависит не от формата посылки, а от отношения ее длительности к периоду. RS232 на большой скорости тоже потреблять будет мало. Но во всяком случае, миллиамперы для оптрона - не та величина, ради уменьшения которой стоит идти на какие-то издержки, имхо.

[Tanya]

Тогда это зависит не от формата посылки, а от отношения ее длительности к периоду.

Какой формат? Короткий импульс - время, которое пропорционально напряжению и подлежит измерению, - и еще короткий импульс.

[Меджикивис]

Ну а как Вы думаете, почему столь экономным способом не передают все величины вообще? Придумали зачем-то RS232, 485, SPI... кучу других форматов...

[MegaVolt]

Это один и тот же импульс... Один на период передачи.

Так чтобы уверенно померять и разрешить 4096 значений нужен весьма длительный импульс особенно на максимальном значении. Весь импульс оптрон горит. А так два коротеньких импульса. Максимальная экономия