Здравствуйте!
Есть проблема.
На вход АЦП нужно подать дифференциальный сигнал с трансформатора тока.
Максимальная амплитуда сигнала 10А.
Трансформатор тока имеет коэффициент трансформации 1/2000. Рекомендуемый нагрузочный резистор 39Ом.
Тогда получается, что при максимуме тока в первичке на резисторе падает 0,195В.

АЦП работеат с диапазоном сигнала +/-500мВ.

Посоветуйте операционник, способный качественно усилить напряжение с резистора до нужных пределов.

Спрашиваю такой простой вопрос на формуме, потому что, цена операционника - главный критерий.
Посоветуйте, кто знает.

С точки зрения КУ≈2,5 подойдет почти любой ОУ в дифференциальном включении. Но "дьявол кроется в мелочах". Максимально возможная скорость нарастания тока какая? Возможная перегрузка по входному сигналу какой процент может составлять? Величина питание ОУ? Униполярное или биполярное питание? АЦП с диф.входом что ли раз ±500мВ указываете? Температурный диапазон для устройства какой? Какую точность в этом температурном диапазоне желательно обеспечить? Ну и т.д.

Теперь я ничего не понял. Что надо-то?

1) про максимальную скорость сказать не могу... сигнал электрической сети меряется 50Гц.
2) перегрузка по входу... вплоть до КЗ в первичке ТТ. Наверное... но там защита стоит супрессорная.
3) Питание биполярное. ну раз +/-500мВ получить надо. Или можно всётаки униполярным обойтись?
4) АЦП с диф. входом.
5) максимальная температура 55 градусов по цельсию... нижней границы нет.
6) точность желательно обеспечить 0,2% по амплитуде. Так как ТТ именно такого класса точности.

В идеале хочется найти неинвертирующую схему включения операционника и применить её.

В сети импульсные помехи бывают. Вам их оцифровывать тоже нужно или только основную частоту?
"Там" это где? КЗ наверное автоматом отсекается? На каком уровне перегрузки?
Дык ±500мВ это диапазон входного дифференциального напряжения АЦП как я понимаю. Сам АЦП-то униполярным напряжением питается? Тип АЦП секретный наверное?
То бишь в жидком азоте тоже должно работать? Мне вообще-то пофиг, но хотелось бы диапазон изменения температур прикинуть. Одно дело комнатное применение 0°C...+55°C=55°C и другое дело уличные условия Крайнего Севера -60°C...+55°C=115°C
Гм. Простейший неинвертирующий усилитель на ОУ

сам АЦП питается как я понял униполярным, так как встрен в микроконтроллер MSP430.
Насчёт перегрузок несовсем понимаю на самом деле...
Импульсные помехи цифровывать не надо.
диапазон от 0 до 55С - нормально.

Спасибо за советы.

Выход ОУ на AIN+ подключаете. "Землю" шунта ТТ, сигнальную "землю" ОУ и вход AIN- к половине опоры. R1 и R2 из соотношения 1 : 1,5 выбираете. Это для униполярного питания схемы.


Очередной электросчетчик? Апликухи на эту тему смотрели?
У ОУ и у МК есть предельные допустимые значения входных напряжений. Нужно рассчитать схему так, чтобы при возможных перегрузках входного сигнала схема не "врезала дуба". Ферштейн?
Для электросчетчика иногда требуется. Чтобы количество посчитанной потребленной энергии не сильно от реальности отличалось. Довольно часто синус в сети далек от синусоидального закона изменения.
Для квартирного электросчетчика - вполне.

Раза в полтора сигнал можно увеличить простым увеличением сопротивления нагрузки трансформатора тока. Вряд ли характеристики сильно изменятся. С учетом необходимости запаса на какие-никакие перегрузки можно обойтись без операционника?

Спасибо за подробное объяснение.
Апликуху я читал, вот только там условие такое, что конкретный ТТ не освещается.

Скажите насколько можно апликухам доаерять (и коду поставляемому бесплатно производителем)?

Уважаемым фирмам можно доверять больше, чем себе.

Для защиты супрессор стоит сразу после ТТ (смотрю по апликухе).
Проблема неидеальной синусоиды решается применением нужной частоты дискретизации и цифрового фильтра.

Можно ли применять простые схемы (как выше приведено) на одном ОУ в высокоточных счётчиках?

0.2% это уже не точный счетчик. Это из категории бытовухи или технического учета. Кстати, без калибровки вы точность 0,2% и не получите. Потому как у вас уже ТТ с такой погрешностью присутствует. Но ведь кроме него еще и другие компоненты и преобразования величин в схеме имеются. А независимые погрешности имеют свойство аддитивности. То бишь складываются.

Но класс точности 0.2 разве не ТТ определяется, который такую погрешность должен иметь? Для комерческого учёта какие применяются ТТ ?
Я всегда думал что технический учёт это 5%, но никак не 0,2.

Простите погорячился. Точность трансформатора 0,17%.
Странно что производитель говорит что для некоторых моделей Amp. error 0.28% и рекомендует такие ТТ для счётчиков класса 0.2

Немного ошибся. Класс точности (всего) прибора учета до 750кВ*A для юридических (и приравненных к ним) лиц: для существующих приборов 2,0 или выше, для новых или взамен выбывших из эксплуатации 1,0 или выше. Для бытовухи (для граждан) 2,0 или выше. Свыше 750 кВ*A - 0,56 или выше. Класс точности трансформаторов тока и напряжения - 0,5 или лучше. По ссылке есть требования к классу точности приборов и сам текст нормообразующего документа.
Класс точности соответствует относительной приведенной погрешности измерения. Для первичных преобразователей физических величин, предназначенных для состава прибора коммерческого учета, обычно требуется относительная приведенная погрешность 0,1%-0,2% или меньше. Так, чтобы общая погрешность измерения прибора соответствовала требуемому классу точности (1,0 или выше для вашего случая).

Нет, это де жа вю какое-то...
Если разжевали недостаточно, поиском почему не воспользоваться? Десятка два похожих тем:
здесь, здесь, здесь ...

Мне нужно получить счётчик класса точности 0.2. Тогда какой-же ТТ мне нужен? могрешность по амплитуде -0,17% (заявил производитель) - подойдёт?

Кто Вам поставил задачу переплюнуть всех производителей электросчетчиков? Погрешность метода измерения в общем случае определяется как корень квадратный из суммы квадратов погрешность используемых средств измерения. С каким-то допущением эту формулу можно применить и к средству измерения. Но есть у нас универсальное средство - калибровка по эталонному средству измерения. Дальше вступает в действие долговременная стабильность входящих в средство измерения устройств, в том числе и трансформатора тока. Если его погрешность в 0,17 % можно выбрать калибровкой, кроме того Вы не учитываете погрешности резистора 36 Ом (или предполагается применить резистор с отклонением в 0,01 % ?), которая тоже участвует в суммарной погрешности, то о долговременной стабильности не упоминается вообще. Межповерочный интервал современных электросчетчиков - 10 лет. Как бы Ваш не пришлось поверять ежемесячно.

Zelepuk, позвольте спросить: Вы работаете в одиночку или в коллективе? Неужели совершенно не с кем посоветоваться? Вы регулярно возвращаетесь к вопросам, которые даже в разделе для начинающих стали бы выглядеть издевательски. Потому что обсуждаемое совершенно не усваиваете. И собираетесь строить прибор высокого класса точности, не имея базовых знаний. Может, оставите эту затею? Ведь пустая трата времени.

Просто в похожих темах не нашёл ответа на конкретные вопросы.

Сначала хотел использовать LM324, но у него, как выяснилось, большой дрейф.
Теперь смотрю в сторону инструментального усилителя.

Как я понимаю и в первом и во втором случае лучше использовать точные резисторы для задания Ку. Но точные резисторы только выводные нашёл в продаже, а хотел поставить обычные smd 0805.

Нашёл схему токовых входов одного счётчика
Оцените пожалуйста





Правильно ли я вас понял? (см. вложеный файл "ОУ" ниже).
Получается, что мы просто задаём смещение напряжения на входе АЦП и оно уже будет плясать не вокург нуля а вокруг половины опоры.

Желательно конечно чтобы вокург нуля крутилось. Но тогдк придётся минус питания для ОУ откуда то брать...((
Хотя можно и схему виртуального нуля выдумать...

Схема безусловно работоспособная. Оценивать же нужно под Ваши требования, и оценивать всю схему счетчика в комплексе. Похоже, Ваша разработка должна удовлетворять требованиям ГОСТ Р 52323.

Нет, не правильно. Вы вместо неинвертирующиего усилителя из Википедии (по)пытались нарисовать инвертирующий усилитель что ли? Зачем же вы вместо ООС нарисовали ПОС и получили вовсе не усилитель, а компаратор?
Да, верно. Чтобы попасть в диапазон допустимых синфазных напряжений ОУ и АЦП при использовании униполярного питания необходимо "виртуальную" сигнальную "землю" сместить относительно реальной "земли" в "плюс".
Даже в этом случае придется смещать (только уже выходной сигнал ОУ), т.к. АЦП в MSP430 не может работать вне допустимого диапазона синфазных напряжений. Т.е. с отрицательными сигналами ниже уровня AVCC.
Если вас почему-то не устраивает банальный резисторный делитель с буфером-повторителем на ОУ, то см. специализированные м/с для организации "вирутального нуля".

Это я поторопился немного... как я понимаю чтобы исправить схему выше (ОУ), нужно резисторы R1и R2 сместить в нижнюю часть (как в википедии))



А почему же тогда в апликухе никакого смещения нету? В апликухе сказано, что сигнал должен попасть в диапазон +/-500мВ.

Обратите внимание на наличие JP3, с помощью которого I1- подключается либо с AGND, либо к VREF.
Еще раз поясняю, что ±500мВ (а точнее -VREF/(2*GAIN)...+VREF/(2*GAIN) для биполярного режима и 0...+VREF/(2*GAIN) для униполярного режима) это диапазон входного дифференциального напряжения. Дифференциальное напряжение это разность потенциалов между входами AIN+ и AIN-. Но при этом имеется еще диапазон допустимого синфазного напряжения, которое есть полусумма входных напряжений, отсчитываемых от потенциала V_SS. Так вот напряжение на любом их входов АЦП (относительно V_SS) не должно выходить из диапазона Absolute Maximum Rating -0,3В...V_CC+0,3В. А для нормальной (штатной) работы АЦП это требование еще жестче V_SS-0,1В...AV_CC. Кстати, в имеющемся у меня даташите (Rev.C) в этом месте ошибка. Ошибочно указано нижнее значение V_SS-1V, что противоречит данным из раздела Absolute Maximum Rating.

Просто в апликэйшене сказано что частота вычисляется по переходу через "0". Я понимаю что если чигнал сместиться в положительную область, то вместа "0" просто положительное число будет, но хочется как в апликухе.
Я думаю что JP3 нужно на AGND замкнуть, а сигнла подавать с усилителя, который питается от +/-2,5В. И на выходе честный диф. сигнал получится без всяких смещений.
Так можно делатЬ?

Ох-хо-хо. Я уже не знаю как дальше объяснять Начальный курс школьной физики нужно рассказывать что ли? Поймите вы наконец, что дифференциальное напряжение это просто разность двух напряжений! Напряжение в свою очередь это разность потенциалов. Но значение потенциала по его определению задано с точностью до произвольной константы. Вот это значение константы в реальной электронике имеет большое значение!
Когда говорят про напряжение, то подразумевают какую-то точку (потенциал) отсчета, относительно которого это напряжение измеряется. В электронике для этого обычно выделяют общий провод, обозначая его GND. Но потенциал этого общего провода относительно других (внешних) цепей совсем не обязательно нулевой. Общий провод это просто точка отсчета. В микроконтроллере все напряжения измеряются относительно вывода GND, если это не указано явно. Дифференциальный сигнал на диф.входах АЦП является исключением, т.к. измеряется один вход относительно второго входа. Синфазный сигнал измеряется относительно GND. Если вы AIN- подключите к GND, а на AIN+ подадите -0,5В, то значение дифференциального напряжения будет в пределах нормы. -0,5В - 0В = -0,5В. Но синфазное напряжение будет вне допустимого диапазона (-0,5В - 0В)/2 = -0,25В < -0,1В.

Всем спасибо.
Вобщем подведя итог можно сказать, что диф. вход АЦП с опорным напряжением 1В. измеряет напряжение, которое меняется в пределах +/-500мВ в диапазоне 0-1В.
А переход через ноль в данном случае это просто переход черех 500мВ (1/2 опоры).

Только что провёл эксперимент с AD7606 (16бит - опора 5В). Подал на его диф. вход напряжение -5В. На экране чёткие -32768, подал на тот же вход +5В на экране чёткие 32767.
У AD7606 на "-AIN" сидит GND (по даташиту) это "-" питания аналоговой части АЦП.

Но, возможно АЦП в MSP430 устроен по другому и так делать нельзя.

Вот это-то меня и путает.

Для чего-то же в апликухе сделали AGND на JP3.... с другой стороны если JP3 подключить на Vref, то шумы питания попадут в сигнал...(

Ну вы блин даете! (с) Михалыч Вы взяли специализированный АЦП у которого имеются встроенные входные цепи смещения и сравниваете его с обычным АЦП. Это то же самое, что БелАЗ с грузовой Газелью сравнивать, упрекая последнюю, что в нее 30т нельзя загрузить.
Я же уже пояснял - для измерения униполярного сигнала в диапазоне входных напряжений 0...VREF/(2*GAIN).

Всё, Резидент, золотой вы человек!

Я всё уяснил. Буду использовать AD620 как усилитель + точные smd-резисторы (1%) для каждого канала, на Vref подам смещение (подавать нужно 0.6В - половина опоры).
Таким образом сигнал в "минус" никогда не залезет.

Не нужно на VREF 0,6В подавать. Сделайте из внутреннего VREF=1,2В (пробуферировав его с помощью ОУ) "виртуальную" землю к которой подключайте AIN- и "нижний" вывод ТТ и шунта. В диапазон синфазных напряжений при этом вы гарантированно попадаете (при условии, что питание MSP430 выше 2,5В будет). А для дифференциального напряжения важна только разность между AIN+ и AIN-. При таком включении входной сигнал (относительно виртуальной земли) можно будет подавать в диапазоне ±1,2В, но измерять естественно только в диапазоне ±1,2В/(2*GAIN).

Точные - это гораздо лучше, чем 1 %, и тонкопленочные.

Подскажите, где такие найти, чтобы smd были. Буду признателен.


Сегодня родил вот такую схему. Думаю это то что надо!
На графике видно как изменяется сигнал на входе АЦП относительно Vref (1.2V)

Vishay, Bourns.

Вас уже подозревали в изощренном издевательстве...
Это вторая серия?

А в чём дело? Что опять не так

А что "так"? Не хотите перед тем, как писать, немножко почитать, в т.ч. даташит?
Картинки нужно сжимать.

Опять двадцать пять! Вы даташиты читаете или просто рыбу в них заворачиваете?
1. У вас отсутствует привязка по постоянной составляющей сигнала на входе инструментальника. Кроме того
2. Минимально допустимое питание для AD620 ±2,3В. Т.е. при униполярном питании +4,6В. У вас же питание всего 2,5В.
3. Диапазон входных синфазных напряжений Input Voltage Range = -Vs + 1,9В ... +Vs - 1,2В. Т.е. даже если вы запитаете ОУ от +5В, то по входу нужно будет сместить сигнал на 2,5В и при этом амплитуда входного сигнала не должна будет превышать 2,5В-1,9В=0,6В.
4. Данный инструментальник не Rail-to-rail по выходу. Амплитуда выходного сигнала Output Swing гарантируется в диапазоне -Vs + 1,1В... +Vs - 1,2В. То бишь при униполярном питании +5В и подаче на вход REF +1,2В амплитуда выходного сигнала будет составлять не более 1,2В-1,1В=0,1В. А вам требуется усилить сигнал до амплитуды 0,5В. Следовательно смещать нужно не на 1,2В, а на 1,1В+1,2В=2,3В. Но при этом, учитывая верхнее пиковое значение сигнала получаем 2,3В+0,5В=2,8В. При питании МК от 2,5В получаем выход за диапазон допустимых входных напряжений АЦП (2,8В > 2,5В). Так что МК придется питать от 3В.
Резюме. AD620 не подходит для данных условий. Да и схема некорректна сама по себе.

Update. В 4 пункте у меня ошибка по поводу питания МК. Должно быть 1,1В+0,5В=1,6В. => 1,6В+0,5В=2,1В < 2,5В. Так что питать МК от 2,5В в принципе можно. Но суть резюме от этого не меняется - плохая схема.

Вы, просто, ... - сама доброта. Но это, скорее всего, не поможет.
Уж проще было бы Вам все посчитать, развести и заказать платы (штук 5), впаять туда все, написать инструкцию и все это выслать автору.
А более правильный путь - посоветовать автору сделать все это самостоятельно по его схеме...
И более полезный для него.
Автор! Не обижайтесь, но получается так. Вам уже советовали поднять тему про это в "предлагаю работу"?

Если ТС способен мыслить аналогиями, то информация может быть полезной. В противном случае - да, это даже не "медвежья" услуга, а бесполезная трата времени.

Вопрос: Возможно ли реализовать такую схему, чтобы она работала сразу и без необходимости доводки или переделывания?

Времени не так много, я сейчас сосредоточен на решении программных вопросов. Возможно действительно придётся заказать схемное решение. Только с условием что это рабочее решение, а лучше чтобы оно уже было где-то опробовано.

Недавно пришла идея в голову, что не нужен мне никакой усилитель.

Выставив в микроконтролере усиление в 2 раза. получим диапазон +/-250мВ при схеме аналоговых цепей как в апликухе (тобиш без усилителя) надо просто установить нагрузочный резистор номиналом 35,36 Ом!

Выходит всё было намного проще чем я думал.
А найти эврику помогла дока.

См. сообщение № 8.

Вы оказались правы лишь на половину (если смотреть относительно рещения моей проблемы). Нужно ещё подстроить коэффицент усиления в АЦП.

Вот толкьо вот в чём сомнения:
производитель ТТ рекомендует использовать резистор 39 Ом +/-6%.
Мне же нужны номиналы 43,8 и 35,36 (для номинальных токов 1А и 5А).

как я понял для ТТ лучше уменьшать нагрузочный резистор, тогда лучше всегда выбирать менее 39 Ом сопротивление (пусть даже 10Ом если надо) но тогда увеличим усиление в АЦП.

Не подстроить коэффициент усиления в АЦП, а калибровать счетчик придется, сохраняя соответствующие коэффициенты пересчета. А резисторы, ближайшие к "нужным", - это 43,7 и 35,2 Ом. Уменьшать сопротивление нагрузочного резистора ТТ всегда полезно, но если устройство будет нормально работать и при больших значениях сопротивления, то замечательно. Проверить нужно.

Почему же не подстроить коэффицент усиления АЦП? Ну если хотите диапазон входного напряжения. По умолчанию он +/-500мВ. Я меняю резистор нагрузочный и диапазон АЦП до +/-250мВ и всё заработает как у производителя.
В то же время, при усилении с помощью средств АЦП ошибка по усилению может составить аж 4%. Что разумеется много для системы класса точности 0,2.(((
блин....(((
Об этом говорит вот эта дока, которая составлена как я понял для всего температурного диапазона -40...+85 С.
В моём случае подоёдет ли точность внутреннего усилителя АЦП?