Приветствую, товарищи!
Имеется задача измерять RMS напряжения сети, в диапазоне 117-123В с высокой точностью. Именно такой диапазон. Точность 0.1V.
Делитель - не вАриант. Никто не поделится альтернативным способом?
Спасибо.

А почему делитель - не выриант? Ставишь резисторы с точностью 0.1% и меряешь.
Напряжение переменное?

Поставьте на вход сумматор (вычитатель). Т.е из входного вычтите 117вольт. Дальше, если надо, усилить и на измеритель.

Да переменное, поэтому и не так легко.
Ну ставишь резисторы, делишь смещаешь усиливаешь...но все равно у тебя диапазон получается от 0 до максимума... Там от точности ничего не остается.
Данное измерение необходимо делать именно с большим разрешением в узком диапазоне, результат используется для включения-выключения батареи кондеров...



То есть вы предлагаете выпрямить, сгладить, вычесть образцовые 117В... А где ж взять эти образцовые 117В. Вроде опорников нет на такое напряжение. Стабилитрон разве что хорошей точности подобрать, но все равно тогда делить сначала надо, чтоб запас был сверху.
А чем вычитать такие напряжения? Имеется ли ОУ на такой комон волтедж ? Кроме того, мне кажется в таком варианте если V с опорного источника задержится при включении, ОУ сразу отправится к предкам. Это еще следить надо чтоб разность между входами такого оу не превышала V питания...
Надо прикинуть. Спасибо за идеи.

Во первых выпрямить и сгладить это уже будет не RMS а пиковое. Для змерения RMS Необходимо очитывать форму сигнала. А если есть нелинейные икжения?
Во вторых определитесь нужно ли вам RMS или нечто другое. И какая требуется точность.

Да, с переменным не так просто. Но можно, если мерять с помощью 16-разрядного АЦП, то точности должно хватить. А считать его следующим образом:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Если измерять с периодом 1/4 периода частоты, то первое измерение (в точке 1) будет иметь значение

A1=A0*sin(wt),

а в точке 3

A3=A0*sin(wt+pi/2) = A0*cos(wt)

Если сложить квадраты этих значений, то получим

A1^2 + A3^2 = A0^2*(sin(wt)^2 + cos(wt)^2) = A0^2

Если оцифровывать с большей частотой, например 1/8 периода, и суммировать 8 значений, то их сумма будет равна 4*A0^2 из которой можно легко получить амплитуду.


А на такое и не надо, сумматор на операционнике складывает токи, а не напряжения. На инвертирующий вход подаешь твои 117 В через резистор 100 кОм, а с опорного 1 В на тот же вход через 1 кОм, дальше прецизионный выпрямитель - резистор с диодом в обратной связи. Только в такой схеме, во-первых все резисторы должны быть прецизионными, их разброс убьет всю точность. А во-вторых использование выпрямителя для измерения переменного очень плохая идея, даже небольшие пички на синусовде внесут большие ошибки.

И где вы возмете опорные 1Вольт точно совпадающий по фазе с входным 117В.
Таким способом можно измерить только пиковое значение предварительно выпрямив входное напряжение на пиковом детекторе причем точность выпрямителя будет порядкя 0,2%, а затем вычесть опорное напряжение.

Благодарю за развернутый ответ.

В свою очередь прикинул вот такой вариант (приложение). Использовать высоковольтный стабилитрон. В данном примере на 150В. После вычитания ограниченного сигнала из неограниченного, легко определить амплитуду входного сигнала, и по ней (если скинуть на синусоидальность чистую), можно считать RMS. Напряжение стабилизации выбираем ниже наименьшего возможного в сети (ну не 0 конечно), далее немного масштабируем оба выхода чтоб при макс входе разность не превышала U питания ОУ...
Только надо посчитать точность измерения пика амплитуды в таком исполнении.

ЗЫ: там выход надо второй через делитель... ошибся ))

...измерять RMS напряжения сети, в диапазоне 117-123В с высокой точностью...(разница в 5 вольт)огласите точность...
...что же касается варианта со стабилитронами то это тухлый номер...точность напряжения пробоя оставляет желать гораздо лучшего...а температурный дрейф напряжения пробоя слопает всю точность..

ps...кстати как вариант...в приложенной схеме получаем сразу на выходе постоянку и далее всё просто....

Как только проймёте, что именно делитель - единственный вариант и никаких альтернатив выдумывать не нужно, всё получится.
Высокая точность - это, кстати, какая? О ней бы лучше упомянули, чем о батарее конденсаторов...

...10mV
...я тоже так думаю. Хотя точность U пробоя - у конкретной модели достаточно постоянна, а температурный дрейф можно компенсировать, там диодами например. Это уже нагораживание будет...

Делитель + RMS/DC конвертер. Такие МС есть у LT и AD, с такими же примерно погрешностями. Делитель даже лучше скомпенсировать конденсаторами

Конечно получится! ))
Сейчас сяду посчитаю что получается с делителем + LTC1966. Но 10mV в таком случае точно не выйдет. Если там ошибка 0.25%, плюс ошибка делителя...

Может вернемся к началу. Автор топика хочет мерять RMS напряжения Все предидущие ответы относятся к измерению пикового.
Рекомендую почитать http://www.elec.ru/articles/vazhnost-ispol...-dlya-opisaniy/
Кроме того из математики квадрат суммы не равен сумме квадратов.

10 милливольт на 110вольтах точности для подключения какой-то батареи.....
Явно по-эмбеддерски. Т.е., надумано в отрыве от реальности. Неужели задача требует такой точности?
Поделите резисторами, выпрямите на ОУ и дальше- на компаратор. Можно подгладить немного фильтром предварительно. Скорее всего, нужно какой-то порог обнаружить, а не измерять с получением отсчетов по всему диапазону. 1% запросто получите, больше в 99% случаев и не нужно.
И это, чем скорее избавитесь от "коммон волтидж", освоите синфазное напряжение по старым учебникам, типовые решения на ОУ, тем скорее перейдете к практичным и лаконичным приборам вместо навороченных девайсов.

1 Вольт нужны постоянные, а уже разность выпрямлять пиковым детектором. Другая волна срежется.

Но большой точности таким способом все равно не достичь. Нужно ставить делитель и 16-разрядный АЦП, если оцицровывать хотя бы 16 раз в период, должна получиться прилисная точность.

И причем здесь RMS

Пусть лучше автор расскажет, что именно, зачем, с какой скоростью и точностью он хочет.

1) 10мВ на участке 117-123, а не от 0; типовые решения мне известны, они не подходят для данной задачи, иначе бы не спрашивал
2) "коммон волтидж" - ну забыл как на русском называется, так как на чужине давно
3) нужно только порог напряжения находить заданный (либо считать мгновенное RMS полностью, либо регистрировать p-p)
4) как же тогда Флюк показывает RMS с точностью до 2 знака? делители стоят... а смысл тогда 2 знака после запятой показывать, если лучше 1% все равно не получить таким подходом?
5) если сроки не жмут и род задания позволяет, можно и отойти от типовых решений, и поискать новые варианты.


Речь идет о точности. Оцифровать или сравнить можно с большой скоростью. Проблему не решит.

И все-таки, зачем такая точность? Просто хочется?
Какое практическое применение может потребовать разрешения в 10мВ при измерениях в розетке?
Ну, ушло на 100 мВ и что, конец света? Да нет, светятся все дома и улицы.... Двигатели у станков не встанут, приборы не выгорят. Энергокомпании убытков заметных не понесут.
Учебная задача?

Да, учебная задача. Группа студентов разрабатывает стабилизатор сетевого питания с выкрутасами; надо именно такую точность получить. Столкнулись с проблемой, меня спросили - возможны ли варианты кроме делителя, я других методов не знаю, вот и открыл тему. Но похоже велосипед изобрести пытаюсь.
Я сегодня узнаю что конкретно они в этом стабилизаторе сделать пытаются, и напишу раз интересно.

Ну так дайте на эту вымышленную задачу вымышленный и ответ
Сразу бросается в глаза ее отрыв от реальности. Умозрительная проблема, в реальном железе так никогда не делают.
Даже если Вы могли бы измерить с такой точностью - гляньте хоть раз в жизни на синус не мелом на доске нарисованный. а с экрана осциллографа на розеточный, живой. Там такие загогулины, что про все эти точности в 10мВ даже думать сразу расхочется.

Очень сильно сомневаюсь, что они Вам известны и Вы даже имеете о них представление, поскольку озвученная точность превосходит точность узкоспециализированных вольтметров используемых в качестве "рабочих эталонов". Кроме точности есть еще проблема со временем измерения, полагаю, что студентам хочется не только "точно" но и столь-же безумно "быстро". Это 101% облом и не только для "студентов". Измериловка это ОЧЕНЬ тяжелая работа.

Есть вариант задействовать трансформатор вместо делителя?

И что это даст кроме траты денег и дополнительных искажений?
Да выяснили уже - надуманная проблема.

Трансформатор уменьшит погрешность понижения. Если ещё поставить трансформатор по ВЧ-составляющей - повысит точность измерения.
А вообще, согласен! Из пушки по воробьям получается...

Точность должна быть 100mV. Я ошибся.
Прибор который мастерят - стабилизатор сетевого напряжения, для лабораторных целей.
Надуманно или нет, какая разница. Поставлена задача, пытаются решить.

Вообще, надо бороться с ограниченностью и консерватизмом мышления. Народ в универе тут может далек по знаниям от наших, но я смотрю как они берутся за проекты которые у нас любой профессор (как и некоторые форумчане здешние) задробит - ненужно, пустая трата времени, бред итд, а в результате многое работает, находит применение, а кое что и жизнь координально меняет.

И вообще если нечего подсказать - лучше всего ничего не писать. Потому что толку с такой критики и указаний на "я умный, ты глупый"
абсолютно никакого.

Точность нужна, получается, несколько лучше 10^-3. Это, в принципе, реально. Но, чтобы она имела смысл, выходное напряжение стабилизатора должно быть еще, например, просто идеальным синусом (в общем, с той же точностью) - а сетевое напряжение в этом плане крайне далеко от совершенства. Этот вопрос особенно тяжел в связи с тем, что нагрузка может быть не чисто активным сопротивлением.
Еще вопрос - что именно измеряют, выход стабилизатора для обратной связи?
Далее. Чем можно заменить делитель при измерении сетевого напряжения - например, датчиками типа как тут.
Если спроецировать 150В на 15В (ну, напряжение какого-нибудь ОУ), то потребуется точность 10мВ, тоже совершенно реально. Но работать с RMS нужно будет грамотно. Потребуется довольно хитрая схема выпрямления обоих полупериодов на ОУ, затем грамотная фильтрация или, скорее, интегрирование за период (т.к. для ослабления пульсаций от размаха 12В до милливольт нужна постоянная времени почти в секунду).

Да, кардинально меняет тех, кто работает с РЕАЛЬНЫМИ объектами. Люди набирают быстро не только отвлеченные знания но и инженерный глазомер. Умение не ставить перед собою и другими абсурдные и невыполнимые задачи. Возникающие от координального консерватизма и крейден физик......
Тут, на форуме , конечно, обилие мнений, но есть люди, которым есть что сказать. Умейте профильровать и получить в сухом остатке полезную информацию.
Вам подсказали наилучшее решение - поделить, обработать в ОУ. Точное выпрямление, сглаживающий фильтр.
Постоянная времени будет немалой. Это - все, если Вам нужно точно измерять амплитудное или действующее значение. если мгновенное - другие способы.
Но Вы даже не потрудились пока внятно сформулировать задачу. Что именно измерять и для чего. Что должно происходить в системе, если напряжение изменится на 100мВ? Вам вообще это известно?
Или - выкладывайте сначала 100мВ, а потом будем думать для чего это может пригодиться?

Измеряют напряжение на входе устройства, и при определенных порогах напряжения подключают и отключают батарею конденсаторов. К чему подключают и зачем я пока не в курсе.
Интересен вариант с использованием индуктивного вместо резистивного делителя. Сведения говорят что имеются очень точные индуктивные делители. Недостаток - тяжелые и дорогие.
Правда, ув. Microwatt категорически против такого варианта. Наверное он прав, поскольку немного порывшись в интернете нашел прецизионные резистивные делители 1:100 с точностью 0.01% (вот такие, например)


[Согласен есть тут много толковых людей, поэтому и общаюсь. Но часто такое ощущение что некоторые никогда студентами не были, сразу стали спецами высшей категории и так "свысока" на это дело смотрят, при удобном случае метнуть пару пренебрежительных фраз не упускают возможности. Не годится. Сразу же опускается ниже плинтуса. Работаю сам много со студентами, (будучи студентом), никогда себе такого не позволяю, чтобы там не спрашивали, каким бы бредом не казалось.

Недавно студент один получил задачу измерить ток разряда в воде. По каким то причином магнитооптический метод и кольцо Роговского не подошли. Он использовал емкость с гибкими стенками, вокруг обвесил акселерометрами. В Матлабе сделал модель системы, и по ускорению различных точек стенки в момент разряда определял ток. Вроде бы бред, а человек защитился с отличием, один из лучших студентов. Я представляю комментарии в топике на тему такого метода, если б тут выложил...]

Нет, я не знаю что именно происходит в системе. Напишу здесь когда появятся сведения.
За предложенные варианты благодарен!

Годится, ибо "за одного битого двух небитых дают"..

Изините что встреваю в разговор, но мне кажется если вы хотите подключать батарею конденсаторов в сеть переменного тока, то надо включать когда мгновенное напряжение в сети очень близко к напряжению на конденсаторах. Может у вас в этом состоит задача?

Ешё вариант.
ФНЧ чтобы убрать гармоники, выпрямитель, ограничитель диапазона ~115В ... 123В (с прецизионной опорой ~115В) с переносом к нулю или с плавающим питанием, определитель момента пикового значения и АЦП на 8 разрядов.

ТС сам не знает в чем стоит его задача.. Но это и не важно..

Если подключают конденсатор, то, действительно, наверное, хотят подправить действующее значение напряжения.
Измерить это можно правильно тепловым (калориметрическим) способом. И точность можно хорошую получить. Но нужно ясно осознавать, что это среднее по времени значение. Такой метод уже тут обсуждался когда-то.
Вот прикидка. Пусть перегрев будет порядка 10 градусов. При 100 вольтах. Тогда 100мв (0.1 %) даст 0.2% по мощности, что даст приращение 0.02 градуса. Есть специальные сборки для таких измерений.

А по мне, так можно измерить с такой точностью даже на коленке. С делителя сигнал заводить на аудиокарту с мноргоразрядным АЦП а потом считать своим разработанным ПО по точкам. Можно взять 24 разрядную карту или обойтись даже стандартными 16-18-20 битами. Разделительный конденсатор можно шунтировать и ввести смещение на ОУ.
Просчитать RMS можно в матлабе каком нибудь. В общем, пусть студенты придумают чем им проще.
Или взять одну из программ маньяков делающих на аудиокартах измерительные комплексы.

В смысле с делителя без гальванической развязки? А что будет с той коленкой, по которой постоянно бьет током гальванически связанный с сетью компьютер?

А ничего не будет. Высоковольтное плечо делителя включать на фазу, а низковольтное на землю

Купите что-нибудь дешевое из мультиметров True RMS с регистрацией на комп через USB с гальванической развязкой - и будет Вам счастье (по личному опыту, использую UNI-T UT71 - в ПЛАТАНЕ примерно 4500 руб.).

Да кто ж спорит. Можно и акселерометрами и гироскопами гвозди забивать, если есть на то безразмерные гранты. Защищаться потом успешно.
Но нобелевские лауреаты все-таки более востребованы жизнью, чем шнобелевские.
Квалификация инженера определяется часто не тем, что он сразу знает точно как нужно делать, а тем что он сразу знает как точно уж не нужно делать. Чувствует порядок физических величин и стоимость решения.
Дело ж не в том, что я "против" индуктивного делителя по каким-то моральным убеждениям, я сразу вижу всю техническую нелепость этого решения. Если бы Вы сделали пару приборов за свои деньги, Вы бы сразу эффективнее отбирали технические приемы и вникали в суть задач.

А как тут абстрагироваться от внешней температуры, к которой будет относиться и нагрев самого силового блока? Можно мост термосопротивлений, но ведь даже сама теплопроводность зависит от температуры.

Проблема будет в прецизионной опоре 115В АС...


А ссылку не дадите хоть на один такой модуль? И постоянная времени будет большая. Если я правильно понял, включать и отключать надо быстро. Насколько быстро - жду полного описания системы...


Да платы сбора и обработки то есть, нужных параметров. Вопрос только в том чтобы завести высоковольтный сигнал.
Варианты с разделением на НЧ и ВЧ интересны, кстати.



Согласен. Но я ж сказал что проект учебный, и сторонний а не мой лично. Имеет право на жизнь пересмотр альтернативных вариантов?
Нобелевские лауреаты не всегда жизнью востребованы. Пример - Обама. К тому же не всем звезды с неба хватать. Востребованы и простые смертные, без которых работы нобелевцев некому будет "опускать на землю". То о чем Вы говорите, приходит с временем и опытом при наличии желания и терпения, не без помощи знающих (за что им спасибо).

Я делал детектор последовательной и параллельной дуги встраиваемый в электронный предохранитель, в нем использовал обычный делитель для напряжения и датчик хола на ток.
Там не нужно было большой точности (только форму помехи передать), и вопрос не появлялся чего то нагораживать. Но бывает когда нет готового решения, и приходится придумывать. Но я не утверждаю что данная задача - тот самый случай. Только спрашиваю.



Сразу видно что Вам нечего сказать, и хочется поговорить об этом (М. Задорнов)

Именно DC, после выпрямителя.
Правда, эта опора - фактически делитель.

Коллега, не морочьте людям голову! Вам нужно с высокой точностью измерить RMS АС 117..123В?

Нет ничего проще!

1. Ставите прецизионный резистивный делитель на 100.
2. С выхода делителя сигнал подаете на дешевый АЦП (напр. AD7467).
3. С выхода АЦП сигнал с частотой >> 50 Гц подаете на дешевый МК.
4. Вспомнив определение RMS вычисляете на интервале 20 мс "высокой точностью RMS АС 117..123В".

Всё!

Могу Вас также порадовать, что пп. 2 и 3 можно объединить в один, если взять МК со встроенным АЦП, напр. ADUC7* или MSP430, а в п. 4 можно не считать SQRT, если вспомнить, что RMS(n) = MS(n)/RMS(n-1).

И о чем тут можно "поговорить"?

Ну, разве что о границе CRB..

Вы угадали про дифференциальный метод. Измеряется разность температур. На второй элемент подается постоянное напряжение.
Теплопроводность для малых изменений температуры не зависит от. И даже тепловой поток.


Быстро? Наверное хотите определить это за часть периода... Но нам не дано предугадать...
Модули такие применяются как раз в специальном измерителе действующего значения....
Где-то было описание... Поищите по Форуму. Помню только, что в НН это все производится. Или -лось.




Вот это-то зачем? С такой точностью это не проблема. Опора тут нужна другая - синус с такой амплитудой.
А такая опора постоянного тока нужна для тепловых измерений.
Открою, наконец Вам, что Вам нужно измерить.
По определению. Действующее (СКЗ) значение напряжения - это такое напряжение постоянного тока, который имеет такой же тепловой эффект...

...для теплового метода есть специальные устройства...вакуумные термопреобразователи ТВБ...содержат нагреватель и термопару...

Я тоже не пойму, простейший вопрос раздули на 4 страницы. Особенно удивляет стремление выпрямить и усреднить, от этого точность увеличивается, ага. А отрицательные значения не оцифровываются что ли? Или их нельзя возвести в квадрат?

Примерно так это и делается в реальности. С той лишь разницей, что обязательно ставиться хотя бы один каскад ОУ. Типично - 2. Первый усиливает до нужного уровня, второй - повторитель - драйвер АЦП. Драйвер необходим в любом случае если у АЦП нет буфера. Сигнал содержит изрядную синфазную составляющую. Поэтому часто используют инвертирующее включение.
И еще - думаю 10битного AD7467 возможно не хватит, наверняка хватит честных 12 бит. Начало выборки - переход через ноль например. И не забывайте о калибровке.

Удачи.

Метод точнее дифференциального придумать тут трудно.. Но разность температур моста пропорциональна теплопроводности, которая зависит от температуры существенно. Разве только подавать на один нагреватель опорное 115, на другой измеряемое, большая постоянная времени, продуманная геометрия и очень непростое изготовление.
Но СКЗ пропорционально амплитуде синуса или же среднему значению выпрямленного - а напряжение мерить все же проще.
Кстати, Ваше предположение про точное измерение для подключения емкостей в нужный момент - очень интересное. Но, очень вероятно, речь пойдет о мгновенном напряжении..


Ну а как не выпрямить? Не усреднять же переменное Вопрос и правда не очень сложный, хотя аккуратный, но есть повод потрепаться с пользой

Достаточно показательна эта тема....
Да чего тут трудного?
Любой эмбеддер сможет измерить напряжение в розетке по отклонению орбиты Юпитера или либрациям Луны.
Запускаем на орбиту 8 "Хабблов" и дальше в "АтМеге" усредняем показания. Ну, если бюджет скромный - 4х телескопов достаточно.