Уважаемые гуру!

Помогите пожалуйста спроектировать и рассчитать пиковый детектор.
Исходные данные:
Сигнал на входе - близкий к синусоидальному, частота 50Гц, размах импульса от плюс нуля (грубо) до +2В плюс постоянная составляющая 2.5В (Т.е. размах напряжения от 0.5В до 4.5В).
Чувствительность детектора должна быть не менее 10мВ (то есть сигнал на выходе должен реагировать на отклонения входного сигнала на 10мВ и более)
Скорость нарастания сигнала на выходе детектора / время хранения значения детектора - порядка одной секунды.
Постоянную составляющую напряжения на входе детектора необходимо отфильтровать.
Соответственно на выходе детектора хотелось бы получить постоянное напряжение в интервале от (плюс) нуля до 2В, которое с запаздыванием не более секунды реагировало бы на размах входного сигнала.

Cути исходной задачи:
Сигнал на вход детектора поступает с датчика ACS765, который измеряет переменный ток (на выходе датчика всегда 2.5 вольта постоянки плюс на каждый ампер протекающего тока добавляется 20мВ)
Хочется подать измеренный сигнал на вход АЦП DS2450, который понимает диапазон напряжения от 0 до 2.5вольта.

Смысл - измерять значение протекающего тока (амплитудное или среднеквадратичное без разницы, домножить на корень из двух я могу уже программным способом).

Вариант пикового детектора на диоде и конденсаторе никак не прокатывает, т.к. из-за падения напряжения на диоде он даёт слишком большую погрешность (нечувствутелен к пикам менее 0.6 вольт)...
Пиковый детектор на операционных усилителях вроде бы лишён этих проблем, и я пытался сделать его самостоятельно на основе найденных примеров, но у меня не получается это сделать даже в протеусе, моих знаний электроники для этого явно недостаточно

Заранее спасибо!

Пару уточнений. Есть ли у Вашего АЦП ещё свободные входы? Как Вы определили, что Вам нужен именно пиковый детектор? И, если можно, даташит (или ссылку на него) приведите на ACS765. В сети не нашёл.

По-видимому, речь о ACS756.
Зачем ТС лишние сущности (в виде пикового детектора) при наличии АЦП и контроллера, не знаю. имхо, достаточно пары резисторов для согласования диапазонов датчика и АЦП. Или взять другой АЦП с нужным диапазоном по входу.

Первее вопрос — зачем тут и дополнительный внешний АЦП. Современность такова, что надо сильно постараться найти МК без встроенного АЦП.

А я собираюсь вот такую штуку применить для подобной задачи.
Правда, мне бы желательно точность не хуже 0,1%, но это уже по месту будет видно.

Автор хочет применить внешний АЦП, и довольно медленный.

Да, я опечатался, датчик не ACS765 а ACS756.
Вот на него даташит: ACS756

У используемого АЦП 4 аналоговых входа, каждый из которых может преобразовывать входной сигнал либо в диапазоне 0-2.5 вольта с точностью 16 бит, либо в диапазоне 0-5 вольт, но тогда точность на один бит меньше - и этой точности с большим запасом хватает, 15-ти битная дискретность - это около 80 мкВ (если я правильно считаю), а требуемая нам - около 10 мв. Вот его даташит - DS2450

Основная проблема, из-за чего, как мне кажется, нужен пиковый детектор - это крайне медленная шина передачи данных (1-wire), при этом на шине висит большое количеством датчиков.
И по факту опрашивать каждый конкретный датчик я могу не чаще, чем 1 раз в 500мс (в лучшем случае) - соответственно уловить сигнал с периодом в 20мс никак не смогу...

Чтобы было совсем понятно что я делаю - мне нужен сбор данных о потреблении различных устройств, расположенных в разных точках дома, расстояние между которыми порядка 20-30 метров, с централизованным сбором всех данных на ПК.. Параллельно этот же ПК по той же шине собирает данные с температурных датчиков, датчиков влажности, управляет исполнительными устройствами - и всё это по одной шине..

Может быть проще интегрировать потребление в каждом нужном месте.
Кроме того, данные о влажности и температуре можно раз в несколько минут спрашивать.

АЦП 16-битный с внутренней опорой 2.56 В. IR=1, по-видимому, включает на входе канала делитель 1:2, при этом вес каждого разряда, естественно, будет в 2 раза больше веса при IR=0. Разрядность преобразования задаётся от 2 до 16.
При изобретении измерёметра на этом АЦП меня бы смутило "обилие" метрологических подробностей в ДШ. Всё, что гарантирует производитель - 1/2 LSB при 8-битном преобразовании, и то с оговорками. (разрешение или дискретность != точность)

Вальс с граблями на минном поле.

Этот АЦП обеспечивает, как обещается, 8-битную точность и до 16-битной дискретности. Это вещи разные.
Я спрашивал, есть ли у АЦП, измеряющего ток, свободные, незадействованные входы? Или используются все четыре?

Очередной умный дом...

Реально в каждом датчике будет использоваться максимум два входа из четырёх, а в большинстве точек - вообще только один, а три свободны

Понятно. В Вашем случае возможно несколько вариантов. Простейший - это однополупериодный выпрямитель, то есть просто диод и конденсатор, за ним резисторный делитель до нужного напряжения. Падение на диоде не будет играть большой роли, ведь среднее напряжение на выходе датчика всегда 2.5В.

Проблема в том, что когда я проводил эксперименты с однополупериодным выпрямителем, потенциал на выходе был почему-то абсолютно нечувствителен к приростам потенциала на входе на 50-70 а иногда и на 100мВ. И погрешность была слишком велика.. либо я неправильно подбирал номиналы собственно я погрешил на диод и решил сделать ПД на операционниках, чтобы компенсировать падение на диоде, но тут мои познания оказались совсем скудными (я попросту не смог разобраться, как правильно рассчитывать номиналы, какие токи утечки учитывать и пр.)
В однополупериоднике у меня был обычный диод 1n4148, конденсатор 1uF шунтированный резистором 200К и делитель напряжения на выходе (100K и 300K). По постоянной времени RC получается что заряд/разряд конденсатора до 95% должен происходить примерно за 3*200=600мс, то есть вроде как мне и нужно...

Ну, почему же? Вроде получается. На картинках можно видеть, насколько быстро выходное напряжение принимает установившееся значение.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

А для чего на входе 50 ом?
Я так понимаю, неполярная ёмкость на схеме условна?
Получается, что для моей задачи смысла городить огород с операционными усилителями нет?
И еще вопрос - подскажите, а каким софтом вы пользуетесь для эмуляции?
Насколько вообще софт учитывает нелинейность характеристик тех же диодов, и, например, тот факт, что у диодов падение напряжения зависит от протекаемого тока, температуры и пр..?

Спасибо

Я пользуюсь Multisim-ом. Резистор 50 Ом эмулирует выходное сопротивление датчика тока. Точное значение неизвестно, но, полагаю, такого порядка.
Модели довольно неплохие, но нужно понимать ограничения, как в любом симуляторе.
Ёмкость, конечно, можно применить полярную.
Но схема, признаться, неважнецкая и демонстрирует лишь работоспособность. По-хорошему, нужно либо использовать другой АЦП, либо построить схему активного выпрямителя со смещением уровня, если нужно хорошее разрешение и точность. Вам точность какая нужна?

Точность нужна 5, максимум 10мВ, не хуже..

И применить другой АЦП нельзя?
Тогда ещё вопрос: чем Вы питаете каждую точку в системе сбора данных? Централизованное питание или у каждого блока свой независимый БП? Какие напряжения доступны?

В родных "апликухах" фирмачи приводят такую схему (в приложенном файле)...

Централизованное питание 24В, а в каждой точке из них получаю 5в или 12в в зависимости от необходимости. Если это является принципиальным, централизованное питающее напряжение можно ещё поднять, чтобы получить более широкий спектр доступных напряжений "на местах".
Ну и при необходимости нет проблем поставить в точки съема показаний по току и отдельные БП..

Да, забыл, в шине есть запасные жилы - так что я могу подать теоретически любое дополнительное питающее напряжение (в разумных пределах)

Здесь правда речь об ACS712 подойдёт ли к моим датчикам, непонятно.. Хотя по даташитам они вроде не очень сильно отличаются.
Я этот вариант тоже попробую, за схему большой респект!
Единственная проблема - где найти такие страшные операционные усилители - LT1178, LM321, LMV7235 - таких нет даже в чип-и-дипе

Я почти уверен, подойдет даже какой-нибудь копеечный MCP602...

По причине того, что в бытовой электросети давно нет синуса, пиковый детектор того, что в ней есть, будет измерять погоду в Африке, а тест на IQ дом с одной извилиной провалит при первом же затоплении соседями.

Не обязательно искать такие "страшные" усилители, подойдут ОУ с небольшим смещением нуля и способные работать с уровнями сигналов, включая нулевой относительно земли. Ищите rail-to-rail ОУ.
Проще всего Ваша схема будет выглядеть как-то так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Здесь, по прежнему, V1 - начальное смещение датчика тока, V2 - собственно полезный сигнал, R1 - внутреннее выходное сопротивление.
Выход к АЦП берётся из точки 7.
Одна загвоздка: максимальное напряжение на входе АЦП (2.5В) будет соответствовать нулевому потребляемому току. Увеличение тока будет снижать потенциал в точке 7.
То есть, логика работы - обратная. Но программно это учесть - пара пустяков.

Спасибо огромное!
Чувствительность в этой схеме остаётся прежней (20мв/А)?
На выходных буду экспериментировать

Да не за что. Если устроит - отпишитесь. Да, чувствительность теоретически должна сохраниться такой, но проверьте на практике. Если важно, можно и откалибровать.

Собрал предложенную схему на коленке. Если коротко - ничего не вышло :-(
Вот фотка:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
При отсутствии нагрузки в точке "А" потенциал 2.5в пост.тока
Пытаюсь в этом состоянии измерять потенциал на выходе (точка "out"). И вижу там совсем не 2.5 вольта, а совсем странную картину - в момент касания щупом (обычный мультиметр) потенциал в районе 1в, затем в течение примерно 30 секунд потенциал медленно опускается до 0.22в (похоже, что спадание потенциала идет сначала быстро, затем замедляется, наверное примерно по экспоненте - по всей видимости это влияние тока утечки мультиметра??, хотя как-то странно это всё)
Аналогичная ситуация наблюдается в точке B - в момент касания примерно 0,9в, далее - опускается до 0,22в
В точке С потенциал постоянен и равен 3,83в
Включение нагрузки на датчике (около 10 ампер - даёт прирост в 200мВ переменной составляющей) вообще НИКАК не влияет на потенциал в точке out - он при подключенном мультиметре остаётся на уровне 0.22в
Из измерительных приборов кроме обычных мультиметров и старинного лампового осциллографа С1-20 у меня ничего нет.

Забросайте меня камнями :-(

Ужос...
Никогда не доверял этим шоколадным плиткам...
Спаяйте схему хотя бы "на соплях", если нет нормальной макетки. ОУ в DIP-корпусе, надеюсь, можно найти. Я уж не говорю об изготовлении платы по ЛУТ-технологии.
Скорее всего, дело именно в монтаже.
Да, кстати. Возможно, понадобится нагрузочный резистор в несколько кОм с выхода 358-го на землю. Есть у этого ОУ нехорошая особенность: плохо работает без нагрузки.

Схема худо-бедно заработает, если перевернуть диод.

Перевернул диод. Повесил на выход 4,7кОм на землю. На выходе увидел 2.5в. Ура!
Дал на датчик нагрузку 3,7 ампера. Увидел на выходе 2,44 вольта.
Казалось бы, двойное "ура", 2,44 - 2,5 = 0,06 в, что примерно равно искомым 20мВ * 3,7 = 0,074 (погрешности допустим спишем на ошибки мультиметра)
Решил проверить дальше.
Добавил нагрузку до 6,4 А - и что же? На выходе опять 2.5 в :-(
Добавил еще нагрузки, до 8.2 А, затем до 14 А - результат тот же (2.5 в)...
Уменьшаю нагрузку до 3,7 А - на выходе снова 2,44
(для верности пересобрал схему снова, прозвонил все линки)
ЛУТом не делаю пока не заработает навесным монтажом.. Я обычно небольшие схемы всегда на "шоколадке" делал - никогда проблем не было (а чем она плоха, кстати?)

Если бы Вы соизволили прочесть бумагу на LM358, то увидели бы там, что эта деталь в лучшем случае может поднять выход до (Vcc – 3 В), что в сумме с Вашим диодом и питанием +5 В однозначно даст менее 2,5 В. Как временное решение поможет костыль в виде перевода выхода в класс А подтягивающим к Vcc резистором.

Вообще-то, такая макетка вполне сопоставима по цене с мешком нормальных современных ОУ.

И ещё раз советую Вам отказаться, во-первых, от пикового детектирования лично Вам единственному кажущегося синуса в электросети, а во-вторых, от всякого рода "умных" домов в принципе, хотя бы по причине полного отсутствия квалификации для работы с высоковольтными цепями.

Причём здесь квалификация? Что вообще вы подразумеваете под "опытом работы с высоковольтными цепями"? Мне безумно обидно, что я, собственными руками сделав полностью всю инженерку в своём доме 250кв.м. (включая разводку всей электрики, отопление, водоснабжение, центральное кондиционирование и пр.), завязав мониторинг и управление всем этим в единое целое, не могу справиться с элементарной (по сравнению с перечисленными выше) задачей измерения потребления тока различными устройствами.
Я с самого начала честно признался, что мой опыт в электронике для реализации конкретно этой задачи крайне мал, из-за чего и обратился к общественности за помощью. Вместо критики моей идеи и предложений от неё отказаться лучше бы помогли дельным советом пусть не пиковый детектор, пусть любой другой вариант - я специально для этого сформулировал исходную задачу. Возможно есть иные способы решения (в конце концов я готов пустить в параллель 1-wire другую шину - хоть rs-485, благо свободные жилы в кабеле есть) - лишь бы решение было рабочим, пусть и не очень красивым с точки зрения канонов промышленной автоматизации. В любом случае все жизненно-важные функции управления домом дублированы у меня грубо говоря электромеханикой. Все накрутки сверху - лишь для удобства и гибкости. Поэтому за надежностью "пять девяток" я не гонюсь - не космический корабль в космос запускаю ведь..

P.S. За чистоту синуса в своей сети я уверен, потому как этот синус берется с выхода line-interactive ИБП (фактически с выхода инвертора), дающего идеально чистый синус с идеальной частотой 50 гц на выходе при любых входных формах напряжений начиная от меандра заканчивая пилой.

В-общем пока что мне удалось решить задачу только с использованием AD736 (даташит)
Если бы не его конская цена (в МСК в наличии нашел только в чип-и-дипе по 400 рубликов за штуку), я бы на этом и остановился. Точность измерений в сравнении с показаниями амперметра не хуже плюс-минус 2%
Остался только один вопрос - как повторить схемное решение AD736 за более разумные деньги.

Как я понимаю, весь вопрос упирается в подбор правильного ОС и номиналов обвязки. К сожалению, в этом самостоятельно мне разобраться не удалось. Чтение соответствующей литературы начало убивать меня на том моменте, когда я понял, что при работе с ОС в решении данной задачи мне нужно учитывать даже утечки токов по плате и паразитные ёмкости.. Тут мой мозг вскипел окончательно.

Если все нагрузки в доме линейные или снабжены приличными ККМ (корректорами коэффициента мощности), то Вы вправе ожидать бо-ме приличного синуса и по току.
Ванварное решение с разнесённым питанием устройств (если я правильно понял Вашу идею) - тема на подумать. При отказе источника питания одного устройства скорее всего будет блокирован по DQ весь сегмент этого устройства.
Для решения задачи, которой посвящён топик (не пиковый детектор, - согласен с Plain'ом на предмет бредовости затеи, - а измерение тока), я бы придумал локальный измерёметр тока с удобным интерфейсом наружу, который отдавал бы текущее значение (или значения с момента последнего опроса) по запросу мастера. Т.к. Вас, вероятно, будет интересовать таки RMS тока, а не пиковое значение, возможно, имеет смысл сделать измерёметр на контроллере хотя бы с аппаратным умножением - их есть, и изрядно дешевле AD736.
Вариант с DS2450 и пиковым детектором - просто не вариант, имхо.

Некоторое время назад я советовал, например, строящему дом 300 м² не делать там локальную сеть беспроводной. Теперь члены его семьи либо каждый смотрит в своей спальне HD стоп-кадрами, либо спотыкаются о бесконечные полёвки.

Другой с аналогичной жилплощадью сэкономил на нормальной лестнице, или хотя бы на лифте, и ближайшие десять лет он, его жена, его любовницы, их дети, будут ломать конечности на винтовой лестнице.

Третий после съезда очередного постояльца с давно сдаваемой и полностью устраивавшей его квартиры вдруг решил переделать санузел в смежный — очевидно, просто поразвлечься, для разнообразия, специально найдя и сдав в этот раз тем, кому нужен именно такой тип инфраструктуры.

Про Ваш случай уже говорилось неоднократно — строить даже простую диагностику на основе топологии одной шины бессмысленно. 250 м² обслуживать иначе, кроме как "звездой" — выброс денег. Здесь по-минимуму требуется 40 км проводов, щиток порядка 6 м², и стоимость у всего этого соответствующая — чего, очевидно, однозначно нет, если Вы экономите такие копейки.

Дешёвый измеритель, разумеется, сделать можно. Разумеется, на МК, и схема там достаточно простая. Поэтому, поскольку это не первой важности задача, что почему-то выяснилось только сейчас, притормозите, спокойно овладейте МК, и со временем её легко решите.

Господа! Давайте не убеждать автора в бредовости идеи "умного дома", учить его планировке жилья и вообще...
Человек просил помощи в конкретной задаче. Действительно, подготовка очень низкая. Но начинать с чего-то надо.
И вовсе не с освоения МК. ИМХО, программёров и так с избытком. Зато никто толком не знает, как транзистор работает.
Пусть пощупает, это на пользу.
Кстати, "честный" RMS пока тоже, имхо, не обязателен. Измерение амплитуды даст автору приемлемую точность для его нужд,
раз утверждает, что синус приличный. Всё-таки, не метрологией занимается.

Eugene37, надо бы Вам подыскать rail-to-rail ОУ. Пока просто некогда Вам в этом помочь.

Вот, похоже, неплохой ОУ для Вашей цели. Вообще на сайте TI удобный параметрический поиск. Можно сэмплы бесплатно попросить.
Или такой. Словом, желательно чтобы диапазоны допустимых входного и выходного напряжений включали, как минимум, потенциал земли.

Спасибо Вам за помощь! Буду продолжать изыскания

Гм. В Терре AD736JNZ по 179.67р в розницу

http://www.terraelectronica.ru/catalog.php...e=2&PageS=1