Приветствую, коллеги.
Стоит задача измерения переменного напряжения 380В (трехфазное сетевое напряжение) микроконтрллером (для последующего расчета амплитуды, частоты и прочего). Ориентировочная частота выборки порядка 10кГц.
Подскажите, пожалуйста схему преобразования такого напряжения в напряжение с амплитудой в 1-1,5В относительно среднего значения в 1,5В (вобщем чтобы уложиться в диапозон работы АЦП микроконтроллера с опорой в 3В). При этом хотелось бы чтобы была гальваническая развязка и минимум элементов. Может есть какие-то готовые решения со специализированными микросхемами (но не особо дорогие).

1. Требования к точности измерений прописаны в ТЗ?
2. Требования к линейности измерений прописаны в ТЗ
3. Диапазон измерения тока и напряжения прописан в ТЗ?
4. Требования к гальванической развязке прописаны в ТЗ?
5. Защита измерительных входов от перегрузки и импульсных помех прописаны в ТЗ?
6. Требования к габаритным размерам, весу и потребляемой мощности прописаны в ТЗ?

Измерения тока - токовый трансформатор, можете сами намотать.
Измерения напряжений:
- трансформатор напряжений, можно прямо в нужный вам диапазон намотать.
- резистивный делитель - оптопара.
- ОУ с оптической развязкой.
- лампа накаливания + фотодиод

Обычными высокоомными (мегаомными) делителями все это измеряется, относительно нейтрали. И, непосредственно, входами АЦП МК, без всяких проблем...

В этой фразе и ответ — измеряйте всё самым примитивным микроконтроллером, пакуйте как удобнее, и шлите оптроном или трансформатором потребителю этих данных.

Три диференциальный усилителя на счетверенном операционнике, входные резисторы на 1 - 2 МОм (по два последовательно, что бы по максимальному напряжению проходили).

В измеряемой цепи земля или нейтраль есть? Если есть, то три делителя на землю и меряй, если нет, то всё сложнее.

Простой делитель на двух резисторах не пойдет. Схемная земля обычно изолирована от нейтрали, поэтому лучше дифусилитель на операционнике, если же душит "жаба" то делитель из трех резисторов. Два, высокоомных на нейтраль и фазу и маленький посередине, при этом один конец его заземлить, а с другого брать напряжение.

Добрый день!
Задача - мерить 220V AC. Точность 3-5%.
Нужна изоляция.
Хотим попробовать с трансформатором, а после трансформатора снимать отдельным АЦП и по SPI на контроллер. Так как есть ещё измерительные каналы: DC +60V, DC current... то хотим одним АЦП на х4 канала всё это упаковывать.
Вопрос по поводу дешевизны трансформатора. Можно ли тут использовать планарные - нет ли подвоха?
Собственно тема: https://geektimes.ru/post/297375/

Благодарю.

Так всё-таки что вы хотите, вначале 380 трехфазное , теперь просто 220....
Если планарное железо для трансформатора найдёте, то подойдёт.
Но с трансформатором есть особенности, недавно была аналогичная тема.

А может АЦП закинуть на "горячую" сторону, мерить напряжение напрямую с делителей, а считывать с него цифру через оптроны? Тогда не надо трансформаторов или аналоговых опторазвязок, линейность с точностью будут отличные. Ну для питания придется dc-dc изолированный воткнуть.

Об этом пишут в каждой теме про измерение напряжения сети, и постоянно находятся желающие найти "серебряную пулю", точнее ищущие тех кто её подарит.

Добрый день!
Спасибо за ответ. А ссылку не скините на недавнюю тему по трансформатору?
Мне нужно одну фазу 220V AC.

У нас 3 канала всего: 220V AC, 60V DC, Current shunt DC.
Мы думали все 3 канала на один АЦП завести, так как изоляция нужна только для 220V AC. И SPI у нас один. Если ставить на горячую контроллер или АЦП, то это удорожает, так как дополнительные контроллер/АЦП, + доп. чипселект на SPI, + изол. питание + изоляция SPI. Вот поэтому и хочу узнать какие нюансы с трансформатором могут быть и стоит ли идти по такому пути.

Зачем Вам такой жуткий наворот с трансформаторами, почему на хотите обычный дифусилитель на операционнике и горсти резисторов?
Два последовательно включенных резистора 1206 - максимальное рабочее напряжение 400В, предельно допустимое 800В. Если у Вас повышенные требования, то, например, резисторы 1206 серии KTR18 от ROHM, для них будет соответственно -- 800В и 1600В. Резисторы брать где то по мегому, будет два мегома на фазу и два мегома на NULL.

Вы хотите сказать, что это заменит гальваническую изоляцию?

Вроде идея там была типовой импульсный трансформатор напряжения 1:1 использовать как трансформатор тока, преобразовав входное в ток высоковольтным резистором и замкнув вторичку на виртуальный общий трансимпедансного усилителя.

Соответственно, от трансформатора требуется как можно больше вольтсекунд, чтобы уменьшить погрешность от тока намагничивания. Второе — далеко не каждый первый трансформатор даёт требуемую изоляцию. И главный миф — все они весьма недёшевы и не наноразмеров, как и высоковольтный резистор. ОУ может быть любым, но тоже, даётся не даром и место занимает.

Насчёт планарных трансформаторов — по причине гигроскопичности стеклотекстолита, нужной изоляции нет и не будет, да и нужных витков на ДПП не набрать. Единственный вариант — первичка навесным витком проводом во фторопластовой литой изоляции или аналогичной по прочности.

HCNR200/201. Питание первичной стороны можно организовать от тех же 220 В. Однако, потребуется калибровка коэффициента передачи.

гальваническую изоляцию заменит оптрон. самый дешевый трансформатор >200 руб. на одну фазу + вопросы линейности.
альтернатива: мк stm8s003 или attiny - 35 руб, конденсатор 0,33мкФх300В - 15руб, ldo 20 руб, пара диодов, электролит, с десяток резисторов, конденсаторов, оптрон для передачи потянут еще на 40руб. итого за чуть больше чем 100руб получаете возможность измерять напряжение по 3 фазам, вплоть до RMS. если взять что-нибудь с 6 каналами ацп и проц подороже - рублей за 70, можно еще туда завести токовые трансформаторы и измерять мощность, cos и пр.

Это называется квазигальваническая развязка, когда у Вас сопротивление в мегомы между электрической сетью и Вашей схемной землей.

Я бы поставил для измерения напряжения простейший автогенератор напряжение -частота с гальванической развязкой через оптрон. Кое-как в 5% можно уложиться.
Для токового измерения - надо подумать. Какие там мощности?

zmpt107 попробовать если трансформатор нужен

Ну вот коллега на работе тоже нашёл материал насчет такого варианта:
http://easyelectronics.ru/zamer-setevogo-napryazheniya.html
Выглядит заманчиво.

Там автор не очень правильно делает. В схеме с трансформатором надо заменить резистор, о котором автор с энтузиазмом написал, диодом. Второй резистор (100к) надо убрать.
Проще заново написать. Трансформатор тока, параллельно ему диод, параллельно цепочка из второго диода с последовательным токоизмерительным резистором. Схема с ОУ тоже плохая. Намного лучше поставить трансимпедансный усилитель. Трансформатор - диод - резистор - вход ОУ. Если жалко 2 миллиампера, то часть тока пустить через добавочный резистор на землю. Только зачем еще ОУ, если мы правильно можем включать токовый трансформатор на вход АЦП.

ОУ нужен, чтобы уменьшить габариты трансформатора.

Не очень понятно. Трансформатор мало тока дает?

Я выше уже объяснил — трансформатор замыкается входом ТИУ, остаётся подмагничивание напряжением смещения и амплитуда на вторичке U_OUT/A_OL, для уменьшения которых требуется повышать Ктр — если брать навесной виток и ELP14, то в нормах 0,2/0,2 на ДПП вторичка получается 12 витков.

Вообще же, вся эта возня позволит худо-бедно измерять с большой частотой выборки. Если же затем собранные данные нужны лишь для подсчёта среднеквадратичного, выдаваемого в виде ме-е-едленно плывущего числа на гаджет лежащего на диване заказчика, то повторю сказанное ещё раньше — пассивно питаемый микроконтроллер на первичной стороне и оптрон.