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

[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)?

[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.

[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

[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)