Добрый вечер!
Подскажите, пожалуйста, если кто сталкивался, оптрон для такой вроде несложной задачи: в первичной цепи протекает ток 0,5 - 10 мА. Во вторичной цепи нужно получить сигнал (тока, напряжения - не важно), пропорциональный току в первичной. Точность желательна поближе к 1-2%, диапазон температур небольшой - примерно от 20 до 50.
Оптроны с двумя фотоприемниками (где организуется в первичной цепи ОС для стабилизации коэффициента передачи) тут не подходят, поскольку первичная цепь высоковольтная и плавающая, тока 0,5мА маловато для схемы ОС, а подать туда дополнительное питание очень проблематично.
Заранее большое спасибо.

смотрите тут

Да, спасибо! Это хорошие оптроны - как ни смешно, именно их я уже выбрал, не найдя лучшего (устройство терпимо работает, но точность не та). Но у них невелик коэффициент передачи и все же существенна температурная зависимость, на 5-7% будут плыть, это много. Вообще, их суть такова и есть - в первичной цепи организовать ОС для стабилизации коэффициента передачи, что в данном случае не представляется возможным.

Аналоговые вряд ли найдете.
Посмотрите HCPL-788J от Avago

Спасибо! До чего, однако, навороченное устройство
Беда в том, что оно тоже требует питания 10 мА с высоковольтной стороны - если бы они были, и с 200/201 все бы здорово получилось.

Я тоже в свое время рассматривал его применение и отказался, но по причине высокой цены. А питать планировал от допобмотки трансформатора, благо тогда и транс параллельно разрабатывался.
В результате у меня сейчас датчик тока на трансформаторе из аморфного железа от конторы Гаммамет (обмотка 1 - 1 виток, обмотка 2 - 1000 витков), аналоговые оптроны в данном контексте - зло. Но мое решение годится для датчика переменного тока.

Да, трансформатор - хорошая идея, спасибо! Возможно, в итоге это и придется сделать. Беда пока, что схема именно сугубо постоянного тока (высоковольтный стабилизатор тока), но все же простенький генератор с трансом - намного лучше, чем 10 мА от высоковольтного источника.

TLP181 хоть и не для этого , но имеют хорошую линейность при токе светодиода до 1ма .
Я на них сделал развязку аудио тракта , первая гармоника -35дб от основной, т.е нелинейность порядка 2%

Если бы у них была еще столь же высокая температурная стабильность... В обозначенном ТС температурном диапазоне коэффициент передачи будет плавать гораздо больше. Так что пригодность для измерительных целей сомнительна. А звук - благодаря логарифмической чувствительности уха вы вряд ли отличите сегодня среднюю громкость выше на 10%, чем вчера.

AlexeyW!
Может не там ищите решение задачи.
Может надо просто затермостабилизировать рабочую точку оптрона на 50 + (5...10) градусах и
любой средний по параметрам и цене оптрон можно будет откалибровать на точность 1...2 %.
(Не оптрон, а коэфф. преобразования конешно)

Поясните, плз, подробнее, что за первичная цепь
Да, еще. Есть вариант, совсем цифровой, типа связки ADuM5241 + Дельта-сигма АЦП, например MCP3550

Цепь со светодиодом оптрона...

Ещё вариант .
Два оптрона, через один Вы снимаете Ваш ток с "той" стороны, а второй стоит в в какой-то цепи на "этой" и служит для температурной компенсации. При помощи второго оптрона можно и нелинейность компенсировать будет.
Особенно если Вы сигнал на "этой" стороне в микроконтроллере обрабатываете- тогда вообще никаких проблем.

Большое спасибо, посмотрю



Спасибо! В принципе, тоже вариант, не требует питания на высокой стороне.


Сверху ИТ на полевике, снизу газоразрядная лампа, всего вместе до 1700, оптрон плавает где-то посередине. Я правильно понимаю, совсем цифровой вариант ведь потребует питания на высокой стороне? Вся проблема именно в том, что 0,5 мА недостаточно для питания чего-либо.


А вот это, наверное, самое реальное, спасибо! Их только заранее надо слегка обмерять, но, по идее, компенсация действительно очень хорошая.


К сожалению, да - оптрон транзисторный (я потому и искал фотодиодный) - коэффициент передачи высокий, но температурная зависимость очень сильная.

Если у Вас всё обрабатывается в процессоре и не надо городить ни какую аналоговую цепь для этой компенсации , то всё совсем просто : не обмеряйте оптроны,
а отгродуируйте преобразование в программе. Или ещё лучше, напишите функцию автокалибровки. Т.е. подаёте на вход с "той" стороны ровно 1ма ,
дёргаете джампер на "этой" стороне
и процессор расчитывает и запоминает калибровочные константы.

Да нет же ж!
ADum5241 уже со вторичным питальником 5в/10мА, на него ацп повесить легко.

В этой хорошей для этих дел м\с есть один параметр:
Maximum Working Insulation Voltage - VIORM = 424 V peak.
, который всё портит. Так как изначально шла речь о киловольте ( а для надёжности
р\элементы надо выбирать как минимум на полтора).
А так наверное с этой м\с можно былобы получить хорошую точность.

Пропустил этот момент, пардон.

Вы правы, но схема чисто аналоговая, от маленького проца разве что включается/выключается. Ну, и без измерения температуры не обойтись, поскольку сканировать изменением тока в долгом процессе не получится.



В любом случае, большое спасибо - если не в этой схеме, то для будущего опыта пригодится - до сих пор про такие вещи особо и не знал

Кстати, а сколько можно вольт откусить от токоизмерительной цепи? В смысле, сколько может упасть на измерительном элементе? Вольт пять можно? И второе - а если это напряжение немного попрыгает? Беды не будет? Если на эти вопросы ответ положительный, то можно изобрести несложную схему преобразователя ток-частота, запитанного прямо от тока в измерительной цепи. Передается через оптрон, понятное дело уже частота. Ну а дальше все просто

Ух как сложно ) Напряжения можно много, правда, прыжки не очень хороши - их стабилизатору придется отрабатывать В принципе, можно - только целая история и на передающей, и на приемной стороне.

Ну это Вам кажется. На передающей стороне - три детальки, на приемной - у Вас же там проц есть, Input Capture решает.

Завтра набросаю схемку.

Вариант MiklPolikov-а.

Забавно. И как работает? Наличие ООС, по идее, должно бы застабилизировать выход, нет?

Всё дело в глубине....
AlexeyW! Посмотрите схему в spise....

Это абсолютно не то что я предложил

Ну может я транзисторы добавил, а так идея Ваша....
или у меня с фантазией богато....

А вариант с конденсатором (вместо шунта), который разряжается пороговым устройством не подойдет? На выходе - частота, пропорциональная току.

Здесь вопрос точности в условиях изменения темлературы.
Простые пороговые схемы вряд ли дадут нужную точность.

Теперь я наконец понял что предлагал MiklPolikov.
Но согласитесь что с ООС лучше.

наверное неглубокая ОС не скомпенсирует нелинейность, а глубокая - застабилизирует выход

Лучше чем? То, что Вы привели, неработоспособно вообще, имхо. ООС должна быть по температуре, а не по полезному сигналу.

Так всё компромис...
Я его сторонник.
Промоделируйте схему и будет всё видно.

А "неработоспособно вообще" тов./госп. Herz это что ?
Сигнала не будет на выходе пропорционально вх. току?
Или что-то погорит? Или что-то неправельно включено?

Я, между прочим, примерно это и предлагал чуть выше. По нынешним временам супервизор с подходящими параметрами (с гистерезисом) даст вполне хороший результат даст. Надо только современных излишне умных микросхем избегать.

Некоторые современные ОУ потребляют порядка десятка микроампер... и микровольтовое смещение имеют...


Не заметила - проглядела.

Задайте некоторый разброс в параметрах полевиков и оптопар и промоделируйте, если невооружённым глазом не видно.
Ещё одна беда - деградация параметров оптопар.
Решение ток/частота (или ток/длительность импульса), как уже предлагали, более жизненное.

Приоритеты конструкции (то что было задано).
1. Точность в диапазоне температур.
2.
......

N+10. Наработка на отказ (в широком смысле).

Неработоспособно вообще, тов./госп. Tano, это значит: не выполняет возложенных на него функций. Причину изложил выше ув. stells.
Ваша ООС, думаю, только ухудшит линейность. Что именно она компенсирует? Вы бы сами промоделировали прежде чем выложить, и было бы видно.

Это если бы ООС была линейная. С нелинейной ООС Вы ничего не выиграете.

Почти то о чём я говорил есть в документации на IL300 , линейные оптроны для этого и делают сдвоенные.
Нелинейность одного компенсирует нелинейность другого.
Что Вам мешает такую схему с операционником на "той" стороне от 0.5ма запитать ?

А ещё можно передать на "ту" сторону 5ма 5в при помощи десятка связок светодиод+фотодиод, и устроить на "той" стороне настоящий праздник : шим модуляция на NE555 и т.п

MiklPolikov.
А с чего ето ей быть (ОС) нелинейной.
Транзисторы в линейном режиме.
Фотодиоды в линейном режиме.
Светодиоды только слегка не очень... в линейном режиме.
Даже резисторы и те в линейном режиме.
А с "настоящим праздником " - так и до солнечных батарей не долго договориться.

ув. stells
Почти во всех УНЧ
"наверное неглубокая ОС не скомпенсирует нелинейность, а глубокая - застабилизирует выход" ... и даже приведёт
к потере устойчивости. А музыку слушаем кажный день...

В качестве DC-DC преобразователя можно использовать ADUM6000, ну а с ADUM6201 можно подключить простенький сигма-дельта АЦП типа AD7476A и решить разом все проблемы с линейностью.

Xemul.
Нет времени моделировать. Но что конкретно показывает "невооружённый глаз"?
Ну нет факических замечаний у текущих оппонентов ...ну кто-нибудь...

факических нет так, на интуитивном уровне

согласен

Беда.
Предположим, обзавелись полевиками с Uth~=1V. Это первый параметр, которым можно подвигать, н-р, на +-200 мВ.
Взяли диодные супер-оптроны с CTR 0.02. У диодных оптронов можно подвигать на +-100 мВ Uf светодиода и на 50% CTR.
Придумаете, какая часть схемы сможет компенсировать эти вполне даташитные разбросы? Или предлагаете подбор и калибровку?
И коэффициент петлевого усиления схемы мизерный со всеми проистекающими.

Спасибо! С виду интересно, надо попробовать посчитать и хорошо подумать. Транзисторы, как понимаю, нужны по возможности идентичные.
Но многие возражения оппонентов, кажется, обоснованы - в общем, надо поразбираться.
"Почти во всех УНЧ" - тут, кажется, дело в том, что УНЧ с ОС имеют достаточно большой коэффициент усиления при разомкнутой ОС. Грубо говоря, при ОС и итоговом КУ=1 нелинейность ослабится примерно в КУ при разомкнутой ОС. А с этими оптронами, пожалуй, большой КУ не получить.


Я просто как-то привык, что хоть миллиампер нужен. С такими пока не связывался, подумаю, спасибо.

Спор пошел не на шутку уже

Только еще источник опорного напряжения нужен.

Фу, AlexeyW наконец-то Вы появились.
Как собираетесь разбираться - теоретически?
-теоретически с моделированием в чём-то?
- практически с возможностью многократной перепайки?
"Транзисторы, как понимаю, нужны по возможности идентичные." -Не обязательно.
"ОС имеют достаточно большой коэффициент усиления при разомкнутой ОС" - а кто нам мешает сделать много...
....даже очень много... наверно только устойчивость. Вопр к Вам как к самому... какие скорости,
быстродействие, полосы и тд. дотустимы?

Xemul "Или предлагаете подбор и калибровку?"
А где сказано что мы готовимся к массовому производству?

Ну вот например так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Берем копеечный супервизор MCP112, со скажем 3хвольтовым порогом. К сожалению, его выход слаб, посему ставим полевичок в качестве доп. ключа.

Конденсатор выбираем исходя из адекватной постоянной времени - скажем, несколько миллисекунд.

Резистор выбираем так, чтобы ток через светодиод уверенно превышал максимальный измеряемый ток. Я бы выбрал 100ом, что будет примерно 15-20мА.

Еще желательно это дело зашунтировать стабилитроном, скажем, на 5 вольт, дабы от больших импульсов тока не подохнуть.

На другой стороне измеряем либо частоту, либо период закрытого состояния оптрона (не будет зависить от параметров RC).

Правда, калибровка этого дела видимо понадобится. Наклон характеристики подкрутить.

Нарисуете таки передаточную функцию для своей схемы, если некогда её моделировать.

Мне больше нравятся предсказуемые расчётным путём коробочки. Здесь вроде бы речь тоже идёт про некий измерёметр.

Прямо так плохо - у MCP1хх маленький гистерезис и большой допуск на него.
имхо, лучше будет пара супервизоров с разными порогами. И разряд генератором тока.

Да и фиг бы с ним. Зато несильно прыгать будет. Ну а вообще - есть и другие супервизоры. Я идею озвучиваю. Разжевывать не собираюсь уж до состояния готовой КД.



Я говорил про начальную калибровку.

Xemul/
"И коэффициент петлевого усиления схемы мизерный со всеми проистекающими. "
Расчёт (первое приближение) коэффициента петлевого усиления схемы.
Разрываем петлю ООС - отрываем сток VT1 и катод ф-да оптопары VD1 от анода св-да VD2.
Для простоты (первое приближение) считаем схему линейной.
Для простоты зададимся следующими "средними" хар-ми элементов схемы (можно оспаривать)-
- коэфф. перед. по току оптопар - 1% - Коп
- "крутизны" полев. транз. - 0,1 А/В - Sт
- сопротивления R1 и R3 - 10 кОм , R2 и R4 - 0 Ом
Что показывает арифметика?
Кобщ = Коп * R3 * Sт * Коп * R1 * Sт = 0,01*10000*0,1*0,01*10000*0,1 = 100 (проверьте!)
Арифметика показывает что "коэффициент петлевого усиления схемы" уже НЕ мизерный.
А можно и ещё добавить выбором оптопар, транзисторов, введением в петлю ОУ, и т.д.

"Мне больше нравятся предсказуемые расчётным путём коробочки"
Вкус это так индивидуально...
Схема - то несложная, надо чуть - чуть подумать и она станет предсказуема на 98%.