|
Изолированная схема измерения параметров сети, Прошу совета |
|
|
|
Jan 23 2018, 14:32
|
Местный
Группа: Участник
Сообщений: 492
Регистрация: 12-11-11
Пользователь №: 68 264
|
Добрый вечер! Однажды при обсуждении темы измерения параметров сетевого напряжения промелькнула мысль использовать гальванически развязанную схему. Итак, есть вход 220В переменного напряжения, и я хочу оцифровывать это напряжение для дальнейшего спектрального состава (а попутно мерить RMS). Накидал вот такую схемку: На правой стороне - плата с микроконтроллером. Ее питает обычный AC/DC-преобразователь от Meanwell. От этого же источника питается гальванически развязанный DC/DC для формирования напряжения, питающего АЦП (возможно, и другие аналоговые компоненты вместо резисторов). Казалось бы, я все заизолировал. Но я что-то сделал не так. Вот по-любому Где те изъяны, подскажите? Я не могу понять, возможно, элементарных вещей - в каких случаях подключение фазы и нуля имеет значение, а в каких - нет (и имеет ли в моем случае)? Как будет чувствовать себя АЦП, ведь он будет "на одном проводе" с сетевым напряжением (каков будет результат оцифровки сигнала при таком подключении по сравнению со схемой, когда на АЦП подается напряжение с понижающего трансформатора?).
|
|
|
|
|
Jan 23 2018, 15:53
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 54
Регистрация: 25-01-06
Из: Самара
Пользователь №: 13 578
|
Цитата(Arlleex @ Jan 23 2018, 18:32) Однажды при обсуждении темы измерения параметров сетевого напряжения промелькнула мысль использовать гальванически развязанную схему. Итак, есть вход 220В переменного напряжения, и я хочу оцифровывать это напряжение для дальнейшего спектрального состава (а попутно мерить RMS).
Как будет чувствовать себя АЦП, ведь он будет "на одном проводе" с сетевым напряжением (каков будет результат оцифровки сигнала при таком подключении по сравнению со схемой, когда на АЦП подается напряжение с понижающего трансформатора?). Логично сделать измерительную схему по типу электросчетчика (см. Analog Device) с питанием от сети и опторазвязкой интерфейса измерителя. Кстати, так сделаны 3-фазные отечественные счетчики серии "Нева" - там на каждой фазе стоит по измерительной микросхеме со своим фазовым блоком питания (конденсаторный гаситель и стабилитрон), а три выхода идут через опторазвязки к обрабатывающему процессору. Если измерять только напряжение, то достаточно одного делителя фаза-ноль, такого, чтобы попасть в допустимый диапазон измеряемого микросхемой напряжения. При этом один из сетевых проводов становится "землей" для этой микросхемы. А в качестве измерителя можно использовать как специализированные микросхемы, так и обычный контроллер с АЦП.
Сообщение отредактировал sgs - Jan 23 2018, 15:55
|
|
|
|
|
Jan 23 2018, 16:09
|
Местный
Группа: Участник
Сообщений: 492
Регистрация: 12-11-11
Пользователь №: 68 264
|
Цитата(sgs @ Jan 23 2018, 19:53) Логично сделать измерительную схему по типу электросчетчика (см. Analog Device) с питанием от сети и опторазвязкой интерфейса измерителя. Кстати, так сделаны 3-фазные отечественные счетчики серии "Нева" - там на каждой фазе стоит по измерительной микросхеме со своим фазовым блоком питания (конденсаторный гаситель и стабилитрон), а три выхода идут через опторазвязки к обрабатывающему процессору. Если измерять только напряжение, то достаточно одного делителя фаза-ноль, такого, чтобы попасть в допустимый диапазон измеряемого микросхемой напряжения. При этом один из сетевых проводов становится "землей" для этой микросхемы. А в качестве измерителя можно использовать как специализированные микросхемы, так и обычный контроллер с АЦП. Второй делитель сделан для смещения уровня входного напряжения из отрицательной области в положительную. Остался тогда по сути один вопрос Цитата Как будет чувствовать себя АЦП, ведь он будет "на одном проводе" с сетевым напряжением (каков будет результат оцифровки сигнала при таком подключении по сравнению со схемой, когда на АЦП подается напряжение с понижающего трансформатора?).
|
|
|
|
|
Jan 23 2018, 17:57
|
Знающий
Группа: Участник
Сообщений: 688
Регистрация: 13-05-16
Пользователь №: 91 710
|
Цитата(Arlleex @ Jan 23 2018, 17:32) Добрый вечер! ... Казалось бы, я все заизолировал. Но я что-то сделал не так. Вот по-любому Где те изъяны, подскажите? Я не могу понять, возможно, элементарных вещей - в каких случаях подключение фазы и нуля имеет значение, а в каких - нет (и имеет ли в моем случае)? Как будет чувствовать себя АЦП, ведь он будет "на одном проводе" с сетевым напряжением (каков будет результат оцифровки сигнала при таком подключении по сравнению со схемой, когда на АЦП подается напряжение с понижающего трансформатора?). Если Вам нужно готовое, дешевое в производстве, решение - обращайтесь (пишите в личку). Схему здесь выкладывать не буду. Даже не просите. Качество - гарантирую. Отвечу только на письмо с проектом Технического Задания в приложении и Вашей оценкой стоимости данной разработки.
|
|
|
|
|
Jan 24 2018, 04:50
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 54
Регистрация: 25-01-06
Из: Самара
Пользователь №: 13 578
|
Цитата(Arlleex @ Jan 23 2018, 20:09) Второй делитель сделан для смещения уровня входного напряжения из отрицательной области в положительную. Большинство специализированных микросхем от AD работают в диапазоне +/- 0.5 Vac и не требуют дополнительного смещения. Если нужно смещение - можно использовать китайское решение для счетчиков с трансформаторным входом. Обратите внимание, что в основном применяется дифференциальный вход АЦП. Это связано с довольно высокими синфазными наводками от сети. Что касается трансформаторного входа - это вопрос частотной полосы сигнала. Любой трансформатор искажает высокие частоты. Если это не принципиально, трансформатор напряжения - нормальное решение.
|
|
|
|
|
Jan 24 2018, 05:50
|
Местный
Группа: Участник
Сообщений: 492
Регистрация: 12-11-11
Пользователь №: 68 264
|
Цитата(Alex11 @ Jan 23 2018, 19:09) Посмотрите лучше на ADE7912, 7913 - там все в одной посуде. Если Вам не нужна бешеная точность, то толучится дешевле. В Вашей схеме идеологически все нормально, но аналог нужно будет делать по-другому. На четырех резисторах, скорее всего не заработает. Спасибо, действительно интересное решение. Нужно посидеть полистать характеристики. Цитата(sgs @ Jan 24 2018, 08:50) Что касается трансформаторного входа - это вопрос частотной полосы сигнала. Любой трансформатор искажает высокие частоты. Если это не принципиально, трансформатор напряжения - нормальное решение. С трансформатором было бы очень здорово, если бы производители трансформаторов писали в технических описаниях эту самую полосу частот и линейность характеристик в этой полосе... Ведь моя задача - оцифровать показания для дальнейшего проведения фурье-анализа в полосе от 0 до 16...20кГц. Именно из-за линейности и равномерной частотной характеристики была идея сделать делитель напряжения на обычных резисторах. Но трансформаторный вход кажется более правильным и более экономичным, но какие трансформаторы рассматривать - НЧ понижающие сетевые или согласующие? В одном устройстве ставил вообще импульсный в режиме трансформатора тока, по которому считал входное напряжение, но там большая точность и, тем более, частотный анализ не требовались.
Сообщение отредактировал Arlleex - Jan 24 2018, 05:51
|
|
|
|
|
Jan 24 2018, 12:14
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 54
Регистрация: 25-01-06
Из: Самара
Пользователь №: 13 578
|
Цитата(Arlleex @ Jan 24 2018, 09:50) С трансформатором было бы очень здорово, если бы производители трансформаторов писали в технических описаниях эту самую полосу частот и линейность характеристик в этой полосе... Боюсь, что с широкополосным трансформатором будут проблемы. Обычно трансформаторная схема применяется, когда интересна только основная частота сети. Как вариант - http://www.eltranstech.ru/products/malogab...ry-napryajeniya Обратите внимание на фазовые погрешности измерений (Рис.3). Лучше уж делать оцифровку на высокой стороне, а обработку - после развязки.
|
|
|
|
|
Jan 24 2018, 12:25
|
Местный
Группа: Участник
Сообщений: 492
Регистрация: 12-11-11
Пользователь №: 68 264
|
Цитата(halfdoom @ Jan 24 2018, 12:28) Очень внимательно смотрите на изоляцию DC/DC. В мелких преобразователях обычно зазоры весьма малы и не ответствуют требованиям для объектов связанных с первичной сетью. Цитата(sgs @ Jan 24 2018, 16:14) Боюсь, что с широкополосным трансформатором будут проблемы. Обычно трансформаторная схема применяется, когда интересна только основная частота сети. Как вариант - http://www.eltranstech.ru/products/malogab...ry-napryajeniya Обратите внимание на фазовые погрешности измерений (Рис.3). Лучше уж делать оцифровку на высокой стороне, а обработку - после развязки. Именно поэтому, обобщая, я склоняюсь к варианту, предложенному Alex11. ADE7912 как раз оцифровывает на силовой стороне, а передает на МК уже развязанные сигналы. Но это для измерения напряжения. P.S. Кстати тоже видел эту контору, даже написал туда - тоже пообсуждали возможность изготовления такого трансформатора. А ток все-таки буду измерять не этой микросхемой, а отдельными датчиками тока ACS770: Они на эффекте Холла и автоматически развязаны с силовой линией. Только интересно (а проверить пока не на чем) - как будет влиять наличие металлических поверхностей (типа корпуса прибора), расположенных около таких датчиков, на показания?
Сообщение отредактировал Arlleex - Jan 24 2018, 12:28
|
|
|
|
|
Jan 24 2018, 12:37
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 54
Регистрация: 25-01-06
Из: Самара
Пользователь №: 13 578
|
Цитата(Arlleex @ Jan 24 2018, 16:25) ADE7912 как раз оцифровывает на силовой стороне, а передает на МК уже развязанные сигналы. Но это для измерения напряжения. А ток все-таки буду измерять не этой микросхемой, а отдельными датчиками тока ACS770: А это зачем? Если применять ADE7912, то сразу получается и ток (с шунта) и напряжение (с делителя) в одном флаконе.
|
|
|
|
|
Jan 24 2018, 13:08
|
Местный
Группа: Участник
Сообщений: 492
Регистрация: 12-11-11
Пользователь №: 68 264
|
Цитата(Myron @ Jan 24 2018, 16:35) ...и другие изменения внешних полей. Вот именно... Поможет ли в этом случае применение клетки Фарадея (металлического пермаллоевого экрана, соединенного с общим проводом прибора)? Цитата(sgs @ Jan 24 2018, 16:37) А это зачем? Если применять ADE7912, то сразу получается и ток (с шунта) и напряжение (с делителя) в одном флаконе. У меня токи до 50А, боюсь с шунтом будут большие тепловые потери
|
|
|
|
|
Jan 25 2018, 04:21
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 54
Регистрация: 25-01-06
Из: Самара
Пользователь №: 13 578
|
Цитата(Arlleex @ Jan 24 2018, 17:08) У меня токи до 50А, боюсь с шунтом будут большие тепловые потери Обычно на шунте падает 20-50 mVac...
|
|
|
|
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|