Усилитель/делитель для токового трансформатора, Посоветуйте Опции

[hd44780]

Приверт всем.
Делаю амперметр на базе токового транса Talema AC1025. Коэф трансформации - 500 на 2 витках первички. Такая схема, по результатам моих экспериментов наиболее линейна .

Сейчас собрана схема - вторичка ТТ подключена в средней точке (DA2.1), сигнал транса через повторитель на ОУ (питание +5в) идет на вход АЦП. Это работает нормально, всё измеряет.
АЦП - в МК ATMega16, питание 5в.

Но, т.к. там амплитуда не более 2-2.5в, то токи, выше 8А (прикинул теоретически) измерить не может (идёт срез амплитуды защитными диодами и пр. искажения). Даже если Rail-To-Rail поставить.

Номинальный ток первички для ТТ - 25А, это даст где-то 10.5в амплитуды на резисторе нагрузки.
Надо ввести параллельно какой-то делитель, и проц будет решать, откуда ему брать сигнал.
Сочинил схему (вложение 1), хочу спросить, она нормальная или что-то надо подправить?

Пытался также сделать преобразователь ток-напряжение (влож. 2 - выдрал из промышленного прибора, слегка подправил), получилась фигня .... Меня смущают диоды на входе - они ж всегда напряжение режут...

Подскажите чего-нибудь, пожалуйста.

Спасибо.

Сообщение отредактировал hd44780 - May 5 2011, 08:05

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Пушкарев Михаил]

Проще уменьшить сопротивление нагрузки трансформатора тока. Если очень нужно будет измерять малые токи - поставить усилитель (один). Зачем здесь преобразователь ток-напряжение? Эту функцию уже выполняет трансформатор тока с нагрузочным резистором.

[hd44780]

Проще уменьшить сопротивление нагрузки трансформатора тока. Если очень нужно будет измерять малые токи - поставить усилитель (один).

Пытался ...
Ставил в нагрузку 50 ом (2 по 100 параллельно, т.к. на 50 у себя не нашёл). Получил какую-то нелинейность.
На малых нагрузках коэффициент пересчета (Iн=Uтр*K) один, а на больших (типа утюга 4.4А, духовки 8.9A) - другой (раза в полтора больше). Точных цифр уже и не помню...
Поэтому и отказался от 50 ом.
Точно исследовать передаточную характеристику не могу за неимением "промежуточных" по мощности нагрузок.

Зачем здесь преобразователь ток-напряжение? Эту функцию уже выполняет трансформатор тока с нагрузочным резистором.

Вроде ни к чему ...
Просто экспериментировал . В той, чужой, схеме стоит и резистор нагрузочный и 2 таких преобразователя с разными резисторами в обр. связи. И каждая цепочка на свой вход АЦП.

Сообщение отредактировал hd44780 - May 5 2011, 09:31

[Пушкарев Михаил]

Пытался ...
Ставил в нагрузку 50 ом (2 по 100 параллельно, т.к. на 50 у себя не нашёл). Получил какую-то нелинейность.

Изготовитель не приводит никаких данных для тока менее 5 А при коэффициенте 1000:1.

[hd44780]

Изготовитель не приводит никаких данных для тока менее 5 А при коэффициенте 1000:1.

Видел. Но на 100 ом нагрузки он нормально меряет. От паяльника (25Вт) до утюга (1.5 кВт, ~4.5A). И по обычному вольтметру и по моему прибору нормально получается.
Да и духовку тоже нормально померял (по вольтметру). Основная проблема у меня - впихнуть это в диапазон АЦП.

Коэффициент на 2-х витках первички 500:1. Так вроде получается.

Была ещё мысль с помощью реле подключать к трансу доп. резисторы параллельно, но я не знаю, насколько это будет корректно.

Сообщение отредактировал hd44780 - May 5 2011, 09:49

Прикрепленные файлы

 AC1025.pdf ( 28.18 килобайт ) Кол-во скачиваний: 65

 

[Пушкарев Михаил]

Видел. Но на 100 ом нагрузки он нормально меряет. От паяльника (25Вт) до утюга (1.5 кВт, ~4.5A). И по обычному вольтметру и по моему прибору нормально получается.
Да и духовку тоже нормально померял (по вольтметру). Основная проблема у меня - впихнуть это в диапазон АЦП.

Коэффициент на 2-х витках первички 500:1. Так вроде получается.

Была ещё мысль с помощью реле подключать к трансу доп. резисторы параллельно, но я не знаю, насколько это будет корректно.

В идеале сопротивление нагрузки для трансформатора тока должно быть нулевым, отсюда - чем меньше, тем лучше. Возможно, Ваш вольтметр имеет нелинейность.

[hd44780]

В идеале сопротивление нагрузки для трансформатора тока должно быть нулевым, отсюда - чем меньше, тем лучше.

Я в курсе.
Вообще странно как-то. Попробую ещё погонять на 50 ом ....

Сообщение отредактировал hd44780 - May 5 2011, 10:34

[hd44780]

Проверил на 50 ом 1 виток первички:

1. Паяльник 25Вт
Iамп = 115-116 мА = 0.115A
Uтр = 0.016-0.017v
Iн = 0.016v*7.19=0.115A
K=7.19

2. Н. лампа
Iамп =0.120-0.121A
Uтр = 0.008-0.009v
Iн = 0.008v*15=0.112A
K=15

3. Утюг 1 (написано 220в, 1000 Вт)
Iамп = 4.14А
Uтр = 0.423-0.424v
Iн =
K= ~10 - и так понятно.
На 2 витках первички = 0.624-0.625, хотя в теории д.б. где-то в 2 раза больше, т.е ~0.850

Вот такая фигня, ребята ...
Духовку уже не стал проверять.

На 2-х витках и 100 ом такой байды нету.

Сообщение отредактировал hd44780 - May 5 2011, 15:42

[hd44780]

Никаких мыслей нет?

[Voblin]

Никаких мыслей нет?

На счёт делителя есть несколько вариантов:
Если нужна высокая точность, то 100 Ом резистор надо собрать из например 5 шт 20 Омных включённых последовательно, и с помощью релюшек подключаясь к той или иной точке выбирать нужный коэффициент.
Точность помньше, поставить за резистором 100 Ом инвертирующий усилитель на оу, входной резистор например 100кОм, а резисторы в обратной связи переключаются(реле или электронным коммутатором) например 20кОм 40кОм и т.д. до 100кОм соответственно вы получите коэффициенты передачи усилителя 0.5 0.4 и т.д. до 1. он может и усиливать если надо.

[hd44780]

Если нужна высокая точность, то 100 Ом резистор надо собрать из например 5 шт 20 Омных включённых последовательно, и с помощью релюшек подключаясь к той или иной точке выбирать нужный коэффициент.

Т.е. закорачивать часть резюков реле?
Я хотел так сделать, но эти нелинейности. Вообще, как я понял, 100 ом это их рекомендация.

Точность помньше, поставить за резистором 100 Ом инвертирующий усилитель на оу, входной резистор например 100кОм, а резисторы в обратной связи переключаются(реле или электронным коммутатором) например 20кОм 40кОм и т.д. до 100кОм соответственно вы получите коэффициенты передачи усилителя 0.5 0.4 и т.д. до 1. он может и усиливать если надо.

Я думал об этом, даже деталями затарился, но где-то вычитал, что ОУ теряет стабильность при Ку<1. Что это значит, не знаю.

[Furius]

Большие напряжения можно попробовать на вход ацп через логарифматор кинуть. Но вот мелкие значения будет очень трудно с помощью него оцифровать.

[Designer56]

Я в курсе.
Вообще странно как-то. Попробую ещё погонять на 50 ом ....

Прот схему молчу. Это вообще- шедевр.
Частота 50 Гц, поди?
Имейте ввиду, что на эту частоту найти вольтметр с точностью (и линейностью) лучше 0,1- очень трудно. И Вы удивитесь, что такие приборы окажутся стрелочными... Кроме калибраторов, разумеется.

[hd44780]

Прот схему молчу. Это вообще- шедевр.
Частота 50 Гц, поди?

Да, 50 Гц. Бытовая сеть.
А что в схеме не так? Слышал, что туда надо ФНЧ ставить, но как - не знаю .
В чужих схемах видел, что выход ТТ часто подключают через RC фильтр 1кил-33пФ. Сам пока такого не делал.
Положил слегка подправленный вариант.
Подскажите, если что-то не то ....
Через DA2.1 (повторитель) токи до 8А измеряются нормально.

Имейте ввиду, что на эту частоту найти вольтметр с точностью (и линейностью) лучше 0,1- очень трудно. И Вы удивитесь, что такие приборы окажутся стрелочными... Кроме калибраторов, разумеется.

Пользуюсь цифровым мультиметром на пределе 2в AC. Калибраторов у меня нету...
Стрелочый где-то валяется в шкафу. Если живой ещё ....

Сообщение отредактировал hd44780 - May 7 2011, 04:58

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Designer56]

Вы на паспорт вольтметра гляньте, там погрешность на 50 Гц наверняка процента полтора. У очень хороших лабораторных ЦВ- на этих частотах порядка 0,2-0,3. Стрелочные есть с погрещностью 0,1. У меня на работе они есть- мы разрабатываем и выпускаем серийно преобразователи переменного тока и напряжения в постоянный 4- 20 мА. Сертифицированные как СИ.

[Herz]

А что в схеме не так?

Кто Вас учил выходы ОУ диодами шунтировать?

[hd44780]

Глянул - 1.2%.
Стрелочный мой - Ц4324 (старый, made in USSR, год - какой-то 197х). Точность не нашёл его .
http://www.rw6ase.narod.ru/000/rez2/c4324.html

Сейчас им попробую..

Кто Вас учил выходы ОУ диодами шунтировать?

Имелось в виду защитить вход АЦП, к которому этот ОУ подключен . На схеме просто я не стал контроллер рисовать.

Сообщение отредактировал hd44780 - May 7 2011, 09:25

[Stanislav_S]

не касаясь чудо схемы, хочу заметить, что судя по ДШ, нагрузка в 50 Ом, наиболее линейный режим для этого трансформатора, кроме того видно что он меряет очень плохо до 1А, потом более или менее нормально, поэтому для начала разберитесь с измерениями и измерительными приборами, что то у вас явно не так

[hd44780]

поэтому для начала разберитесь с измерениями и измерительными приборами, что то у вас явно не так

Другого транса, увы, нет .
Поэтому буду выкручиваться как-то ...

PS
Взял для интереса поглядел ДШ на AC1005 (транс на 5А) - графики всё равно с 1А начинаются

Сообщение отредактировал hd44780 - May 7 2011, 12:01

[Herz]

Никаких мыслей нет?

Мысли есть, но они неутешительные...

Имелось в виду защитить вход АЦП, к которому этот ОУ подключен . На схеме просто я не стал контроллер рисовать.

А зачем его защищать? Да ещё таким суровым образом? Какой входной диапазон АЦП?

Другого транса, увы, нет .
Поэтому буду выкручиваться как-то ...

PS
Взял для интереса поглядел ДШ на AC1005 (транс на 5А) - графики всё равно с 1А начинаются

В том-то и дело. Эти трансы просто не предусмотрены для измерения тех токов, которые Вам нужны. Не зря графики начинаются с 1А. Можно заметить, что до 1А будет неприличная нелинейность. Причём эта нелинейность растёт с ростом номинала нагрузочного резистора. Поэтому увеличивать его нет смысла. Если очень надо выкручиваться, есть смысл снижать. Затем взять хороший ОУ и увеличить коэффициент усиления напряжения. Или АЦП выбрать с PGA. Затем откалибровать всё это, и использовать таблицу для корректировки нелинейности. А то, что у Вас на схеме - это пока что никуда...

[hd44780]

А зачем его защищать? Да ещё таким суровым образом? Какой входной диапазон АЦП?

Диапазон 0-5в. Там ATMega16. Хотя больше 5в там не будет.

В том-то и дело. Эти трансы просто не предусмотрены для измерения тех токов, которые Вам нужны. Не зря графики начинаются с 1А. Можно заметить, что до 1А будет неприличная нелинейность. Причём эта нелинейность растёт с ростом номинала нагрузочного резистора. Поэтому увеличивать его нет смысла. Если очень надо выкручиваться, есть смысл снижать. Затем взять хороший ОУ и увеличить коэффициент усиления напряжения.

У нас тут других нету... Обычных полно, хоть залейся. А токовых нету .
Попробую найти, но не знаю.
Хотя, по моим наблюдениям и до 1А на 100 ом меряет нормально. Меня пока устраивает, по крайней мере.

[Herz]

Диапазон 0-5в. Там ATMega16. Хотя больше 5в там не будет.

Вот именно. Вообще тогда непонятно, что за смысл в диодах. ОУ также нужно запитать от однополярного, взять их rail-to-rail и забыть о проблеме. А так у Вас диоды могут перегружать выходы ОУ.
Что вообще за задача и какие точности нужны? Если в пределах 5%, для бытовой поделки, то специальный транс можно не искать, а корректировать нелинейность передаточной характеристики, как я предлагал выше.

[hd44780]

ОУ также нужно запитать от однополярного, взять их rail-to-rail и забыть о проблеме. А так у Вас диоды могут перегружать выходы ОУ.

Rail-To-rail не пойдёт - он же отрицательную полуволну всё равно не схавает ... Или я ошибаюсь?

Я пока просто делителем поднял на 2.5в через разделительные кондёры. Без всяких ОУ. Защитные диоды поставлю на вход повторителя, чтоб он не сгорел, когда на него шарахнет 3-4в амплитуды, ещё и смещённой вверх на +2.5.
Прошивку МК доработаю - проверю.
Осциллографа нету, а мультиметр смещенную переменку на меряет - проверено .

Если в пределах 5%, для бытовой поделки, то специальный транс можно не искать, а корректировать нелинейность передаточной характеристики, как я предлагал выше.

Бытовой вольт-ампер-ваттметр-фазометр . Для себя.
Поэтому поиграюсь нагрузочными резисторами. Пока, с т.з. линейности (или нелинейности ), 100 ом мне нравится больше всего.

Сообщение отредактировал hd44780 - May 8 2011, 10:53

[Stanislav_S]

Если делаете для себя, то может стоит подумать и поставить датчик тока на Холле? Можно подобрать под вашу задачу без проблем и сопрягать с АЦП легче.

[hd44780]

Если делаете для себя, то может стоит подумать и поставить датчик тока на Холле?

Я смотрел слегка на них, они мне доступны, но я пока не понял, как с ними работать .
И по переменке я ещё угол сдвига фаз высчитываю. Можно ли его по Холлу высчитывать, не знаю.

Сообщение отредактировал hd44780 - May 8 2011, 15:45

[Burner]

Высчитывать-то можно. Но аналоговые датчики Холла имеют температурный дрейф усиления. Типо SS49, SS494, SS495. И разброс как начального усиления, так и этого дрейфа. Токовый транс с этой т. з. все-таки круче. И странно, кстати, что при малых токах транс имеет меньший коэф. передачи. Мож., у него в сердечнике прямоугольная петля гистерезиса? Мы пользовали ТТ на сердечниках из аморфного сплава(1-2 бакса), так у них линейность сохранялась в пределах пары процентов в диапазоне тока 10 мА-50 А. Можно попрообовать заменить ТТ. Если нет - придется делать эту самую калибровочную таблицу. Можно еща попробовать уменьшить нагрузочный резистор. Но это имеет смысл только если сопротивление обмотки самого ТТ меньше этих самых 100 Ом. Я подозреваю, что оно как раз больше, ток что уменьшать сопротивление без толку. Кста, при измерении сопротивления достаточно большой ток может намагнитить сердечник. Лучче мерить китайским цифровым тестером, у него измерительный ток менее 2 мА(сколько точно - не мерил).

Сообщение отредактировал Burner - May 8 2011, 18:22

[Designer56]

И странно, кстати, что при малых токах транс имеет меньший коэф. передачи.

из- за нагрузки и ненулевого сопротивления вторички. Было бы это все 0 Ом, сердечник можно было бы делать хоть из дерева.

[hd44780]

Сопротивление вторички - 50-51 Ом.
Нагрузочным потом поиграюсь.

[Voblin]

Т.е. закорачивать часть резюков реле?
Я хотел так сделать, но эти нелинейности. Вообще, как я понял, 100 ом это их рекомендация.



Я думал об этом, даже деталями затарился, но где-то вычитал, что ОУ теряет стабильность при Ку<1. Что это значит, не знаю.

Нет не закорачивать а подключаться к точкам соединения резисторов, тогда сопротивление нагрузки постоянно, и нелинейности нет.

Примерно так идея схемы

вход
R1
отвод подключаемый к АЦП К=0,8
R2
отвод подключаемый к АЦП К=0,6
R3
отвод подключаемый к АЦП К=0,4
R4
отвод подключаемый к АЦП К=0,2
R5
обший

Да нормально инвертирующая схема работает с Ку<1


У инвертирующей схемы другой недостаток, внутренее сопротивление твоего трансформатора будет суммироваться с сопротивлением входного резистора и влиять на коэффициент передачи ОУ.

[hd44780]

У инвертирующей схемы другой недостаток, внутренее сопротивление твоего трансформатора будет суммироваться с сопротивлением входного резистора и влиять на коэффициент передачи ОУ.

Понял. Спасибо. Попробую.
Влиять не сильно будет. Я думаю. Сопротивление обмотки вместе с Rн у меня сейчас = ~35 ом.
А там - видно будет .

Сообщение отредактировал hd44780 - May 10 2011, 11:04

[Herz]

У инвертирующей схемы другой недостаток, внутренее сопротивление твоего трансформатора будет суммироваться с сопротивлением входного резистора и влиять на коэффициент передачи ОУ.

Если оно постоянно, чем проявляется этот "недостаток"?

[Voblin]

Если оно постоянно, чем проявляется этот "недостаток"?

Как минимум в необходимости калибровки, т.к. повторяемость параметров трансформатора на много ниже чем у прецезионного резистора.
Почему то оно редко бывает постоянное.

[Dikoy]

Спрошу по ТТ.
Хочу использовать CR8350-2000 http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets...8300_Series.pdf на токах 30-130А.
По подобии инструкции из их подобия ДШ рассчитал, что чтоб получить напряжение 0,5 вольта на нагрузочном резисторе, резистор д.б. 7,5 ом. http://www.digikey.com/product-detail/en/U...1093-ND/2176633
Не маловато ли?.. Никаких рекомендаций по пределам у них ни на сайте, ни в ДШ нет... И если нормально, то пойдёт ли выбранный мной резистор, или искать точнее?
По идее, 1% выровняется калибровкой, а по ппм он нормальный - ±50ppm/°C.

[Plain]

Хочу использовать CR8350-2000 ... Никаких рекомендаций по пределам у них ни на сайте, ни в ДШ нет.

В паспорте пара формул имеется.

Резистор 5 Вт для 33 мВт? Разумеется годится.

[Dikoy]

Он дешевле менее мощных.
Что есть паспорт и где лежит?

Сообщение отредактировал Dikoy - Dec 17 2013, 13:13

[Dikoy]

Интересный микросхем по теме http://www.analog.com/static/imported-file...ets/ADE7754.pdf

[Guest_TSerg_*]

Их много есть, в т.ч. у TI ( мониторы сети )
Суть-то не в этом, а в том, чтобы нарисовать функциональную схему. На чем делать - вопрос второй для не бортового применения.

[tyro]

Подскажите чего-нибудь, пожалуйста.

По поводу схемы2:

Пытался также сделать преобразователь ток-напряжение (влож. 2 - выдрал из промышленного прибора, слегка подправил), получилась фигня .... Меня смущают диоды на входе - они ж всегда напряжение режут...

Диоды ничего не "режут" , в рабочем режиме (когда включено питание ОУ) на них напряжение порядка Uсм ОУ - порядок: милливольты. Но диоды надо выбрать с минимальным обратным током и минимальным током "пятки" .
ОУ DA2.2 ничего толкового не покажет - фактически просуммирует входное напряжение смещения DA и свое собственное.
Резистор R4 лишний.
Выход DA следует умощнить хотя бы повторителем на комплементарной паре транзисторов: При коэф. трансформации 500 и токе 25А с выхода преобразователя ток-напряжение (DA) потребуется ток 50ма.
Величина выходного напряжения регулируется резистором R1. Его мощность должна быть достаточной для того, что бы на максимальном токе его нагрев не приводил к ошибке выше заданной.
По большому счету все.
Удачи.

[Guest_TSerg_*]

Подозреваю, что за 2.5 года вопрос сам собой рассосался

[tyro]

Подозреваю, что за 2.5 года вопрос сам собой рассосался

Это точно, не досмотрел, что топик с могучим перерывом .