Есть импульсный блок питания с регулируемым выходным напряжением от 600 до 1000В. Необходима регулировка выходного напряжения от компьютера и измерение оного, посему без процессора не обойтись. Выбрал Atmega8, по всем каналам развязал от всех высоковольтных и сетевых цепей. Через ШИМ Atmega8 выставляю выходное напряжение от 600 до 1000В. Через линейную оптопару меряю выходное напряжение, на входе делитель 1:1000, с которого снимаем от 0 до 1В, на выходе от 0 до 1В подаем на АЦП Mega8.
Собрано все на макетке, поставил дроссели по питанию, конденсаторы, заэкранировал плату процессора, хотелось бы и сам ИБП в экран обернуть, да нечем пока.
Выставляю 700В, за 10 выборок, напряжение скачет от 0.592В до 0.793В, т.е. точности измерений никакой. Пробовал плату ближе-дальше к ИБП ставить, выносил на проводах на расстояние до метра, все равно, точность измерения очень низкая.

Реально ли вообще мерить такие напряжения с таким коэффициентом деления или все утонет в помехах?
Как лучше организовать такое измерение?

Не придавайте мистический смысл коэффициенту деления... Если посмотреть на обычный резистор очень внимательно, то в нем можно разглядеть множество делителей...
Обычно большее напряжение измеряют с таким коэффициентом. А вот пример именно такого напряжения с таким же делителем - блоки питания у Хамаматсу. Никто не жаловался.

Если время измерения не криично, то залепляете параллельно нижнему резистору конденсатор и всё ок. Измеряю 6 кВ с точностью (точнее с шумом) до 1 В.

С этого места пожалуйста поподробнее. Что то я не припомню простых нормальных линейных оптопар для постоянного тока. Подайте постоянный сигнал на неё и посмотрите что на выходе на осциллографе на большой развёртке. Луч будет рисовать затейливые картины переходных процессов с очень большими периодами. Кроме того оно ещё от температуры зависит.
Это только предположение, про применяемую оптопару пока ничего не известно, может и впрямь есть что то подходящее.

Это вы о чем? Какой смысл? Какие блоки питания? Кто жаловался? Мысли в слух?


Какое включение/схему вы применяли?
оригинальная топология такая:


Я добавил конденсаторы 0.1мкФ по входам и выходам, входные резисторы 33К, конденсатор ОУ 100пФ.


Все это идет на Мегу8 и измерительный вольтметр (0-2В) для внешних наблюдений. Что интересно, измерительлный вольтметр показывает более-менее точно, т.е. у него показания не пляшут.
Плата с процом заэкранирована, экран пустил на общий минус. Без экрана вообще регистры слетали, работать не возможно.



Посоветуйте что-то стоящее тогда, перед тем как применять оптопару, я её проверял, без осциллографа правда, но точность показания на входе и на выходе в диапазоне 0-2В вполне адекватная для моих целей. Точность до 10% на выходе вполне приемлема для меня.

Кто что скажет по поводу аналоговых или цифровых фильтров на входе/выходе? Может через аналоговую токовую петлю это все запустить?

Вы можете объяснить назначение и включение конденсаторов, добавленных на выходе?
Vin - средняя точка делителя 1:1000? 33К как-нибудь учитывались в этом делителе?

Я сначало собрал макет с оптопарой, проверил, что он работает, затем перенес как есть, поэтому 33к в делителе не учитывается. Да сигнал с делителя 1000:1 поступает на резистор 33К. Конденсаторы это так, ставил чтоб посмотреть их влияние на схему и уменьшение помех, да так и оставил.
А как правильно включить тогда? Опыта построения фильтров старше 1-го порядка нет.

Мама не горюй! А зачем Вам нужна опторазвязка? Усложнить жизнь?

Да ладно вам , нужно управление и контроль от ПК, все равно развязка нужна.
Давайте по существу лучше предлагайте.

Мне бы сейчас понять, насколько реально померять 0-1В встроеным АЦП Атмеги8 с точностью 5-10%. Если это реально, то как это осуществить.


Сейчас у меня мысли такие:
1. програмное усреднение результата измерений
2. НЧ фильтр на входе ОУ, не плохо бы и на выходе (пока не знаю как)
3. Поднять входное напряжение до диапазона 0-10В, а выходное до 0-5В, дабы уменьшить влияние помех. И через опторазвязку на процессор.
4. Аналоговая токовая петля?

Дык если нужна развязка, развязывать нужно по интерфейсу, а не по измерительной части.
А через оптопару вообще ничего намерить нельзя, имхо.

Вот в этом месте мистика начинается. Показания с данной оптопары "устраивают" вольтметр, а АЦП в неадеквате. Тут либо схема генерит, либо шум большой.
А вообще, как советует jartsev, измеряли бы вы напрямую, гальванически связанно, а потом данные выдавали любым логическим способом через интерфейс. Думаю что проще и дешевле будет обойтись цифровой оптопарой и популярным МК, нежели возится с линейной.

Полностью поддерживаю предыдущих ораторов. Входы АЦП МК достаточно высокоомные, чтобы обойтись минимальными токами при измерениях. И чем меньше "наворотов" в измерительной цепи, тем лучше результат. Для измерения высоковольтных напряжений доcтаточно обычного высокоомного (мегаомного) делителя, с выходом непосредственно на вход АЦП МК. Можете добавить на ногу МК небольшой конденсатор, чтобы избавиться от необходимости программых усреднений. Развязка входного сигнала, в данном случае, не только не нужна, но и вредна. Проще и правильнее развязать питание МК и выходной цифровой интерфейс.
P.S. Освободившийся оптрон лучше применить для развязки управляющего сигнала ШИМ, предварительно проанализировав, есть ли в этом необходимость.

Если вас устраивает точность 10%, требуется гальваническая развязка и не жалко отожрать ток в десяток микроампер от источника 1 кВ, то можно сделать стандартный преобразователь напряжение частота.

Небольшая емкость заряжается током делителя. Когда напряжение на ней достигает заданного значения - она импульсно разряжается через светодиод оптрона. Если длительность импульса разряда сделать порядка 10 мксек при токе 5 ма, то частота импульсов будет порядка 100 Гц (10 мка тока делителя => резистор 100 МОм при напряжении 1 кВ) и процессор будет просто измерять частоту следования этих импульсов.

Зачем такие навороты, если даже "земли" не объединены можно обойтись квази гальванической развязкой, для этого достаточно простого диференциального усилителя с резисторами в делителях на несколько мегаом, при этом надо только проследить, что бы предельные значения по напряжению у резисторов были в порядке, обычно они порядка 400В и надо включать несколько последовательно.

Спасибо! Попробую наверное мерять с высоковольтной стороны. Правда при этом теряет смысл всякая опторазвязка, которую я сделал для ОС и схемы защиты ...

Еще тогда вопрос, если с высковольтной стороны поставить АЦП и измерительный вольтметр, в случае использования общего делителя, как их лучше развязать? Или лучше 2 делителя использовать?

И еще, Атмеговский АЦП рассчитан на измерение сигналов от источников с выходным сопротивлением 10к и меньше, как это учесть при построении делителя?

The ADC is optimized for analog signals with an output impedance of approximately 10 kΩ or
less. If such a source is used, the sampling time will be negligible. If a source with higher imped-
ance is used, the sampling time will depend on how long time the source needs to charge the
S/H capacitor, with can vary widely. The user is recommended to only use low impedant sources
with slowly varying signals, since this minimizes the required charge transfer to the S/H
capacitor.

А надо ли их развязывать? Если есть какие-то сомнения на этот счет, то можно и два делителя поставить. Цена вопроса не велика.
При построении делителя нужно учитывать его рабочий ток и допустимую рассеиваемую мощность. Если не вписываетесь в требования по входному сигналу для АЦП МК - ничего страшного. Просто, после выбора канала АЦП (подключение ко входу делителя) и запуском процесса АЦП-преобразования, нужно будет выдерживать значительно большую паузу, чем это рекомендовано в ДШ МК. Аналогичная пауза должна выдерживаться и перед повторным запуском АЦП-преобразования, без переключения канала.

Или повторитель на ОУ

Вряд ли есть необходимость в ОУ. Вот, для примера, параметры делителя одного из серийных устройств, для измерения напряжений до 500В: верхнее плечо - 3 шт 330К последовательно, нижнее - 10К и конденсатор 10н параллельно. Выходное напряжение(до 5В) заводится непосредственно на вход АЦП МК.

Возможно ли применение в нижнем плече делителя переменного резистора, дабы иметь возможность подстройки и исключения прецизионных резисторов?


Думаю ОУ все же нужен будет, т.к. нужно параллельно с АЦП выводить сигнал на внешний вольтметр.

Сейчас 1% резисторы стоят дешевле подстроечных/переменных. Подстраивать здесь, имхо, нечего - достаточно посчитать.
Для Ваших требований

и 5% резисторов хватит с запасом.

Вы же говорили про 10%? Аппетиты растут?
Я вам не советую связываться ни с прецизионными резисторами, ни, тем более, с переменными подстроечными. Если требуется повышенная точность, то используйте программную калибровку после изготовления. И уделите внимание стабильности опорного напряжения для АЦП, либо напряжению питания, если оно используется в качестве опорного. Впрочем, точность на уровне 1% вполне достижима из без подобных ухищрений.

А какое для него питание у Вас есть?
Еще вопрос - Вам нужно измерять напряжение от 0 или от сих и до сих?
А на вольтметр можно ШИМ из контроллера подать.

Совсем вблизи нуля могут быть проблемы из-за слишком малых токов делителя. Это верно.
Но, в данном случае, диапазон не от нуля - см. первый пост.

Сейчас я думаю поступить следующим образом:
1. Перенести процессор с ШИМ и АЦП на высоковольтную сторону
2. Питать это все от доп. обмотки высоковольтного трансформатора, которая уже присутсвует и питает ОС и схему защиты =5В.
3. На АЦП заводить 0-5В [или 0-4В], реально буду мерять в диапазоне 2.5-5В[или 2-4В] (это будет 500-1000В). Питание АЦП из п.3. Источник опорных 5В -> Maxim Ref02.
4. Внешний вольтметр имеет предел 0-2В, питать его из п.3., мерять он будет в диапазоне 0.5-1В (это будет 500-1000В).

Самое важное - это увязать по входным уровням напряжения АЦП и вольтметр, посему без ОУ не обойтись видимо. Только вот как это красиво все увязать с одного делителя.



Да, это если бы текущую схему (на оптопаре) без особых переделок модифицировать, то 10% бы устроили, ну а если уже делать новую, то луше запас иметь

Писала же уже. Делаете ЦАП на контроллере в виде ШИМа - туда и вольтметр. Можно также легко это развязать оптопарами.
А что это у Вас за вольтметр такой... с питанием?

А что скажете о таком решении? Тогда никаких ОУ не нужно.



или так лучше?




Вы меня извините конечно, но я Ваши предложения не понимаю совсем, вы уж как-то поподробнее пишите.
Из вышеотмеченного я не понял зачем не делать ЦАП, если ШИМ у меня и так есть от контроллера, и зачем мне косвенно измерять выходное напряжение по уровню ШИМ? Для оценки это может быть и сгодилось бы.

Внешний вольтметр у меня - это отдельный прибор, с питанием 5В. Предназанчен для отображения установленного значения напряжения.

Вас тоже трудно понять. С вольтметром. Ведь он совсем не виден. И непонятно, где он может и должен жить. И как. Думалось. что он должен быть отвязан. А зачем он Вам, если Ваш контроллер измеряет. Он ведь может и показывать...
И картинки такие безобразные не нужно клеить.

Согласен, моя ошибка, полной схемы нет, поэтому и недопонимание. Вольтметр нужен согласно ТЗ, делать свой я не хочу, т.к. тогда корпус к нему нужен, стеклышко, чтоб выглядел на лицевой панели как вольтметр, а не как самоделка. Еще раз повторюсь, да, вначале я собирался все развязывать от высоковольтной части, но это наносит ущерб точности измерений, посему об опторазвязке измерительной части я забыл уже. Кроме построения измерительной части, ШИМ и прочее меня сейчас не волнуют.

По порядку:
Во первых, вместо R1 лучше поставить несколько сопротивлений последовательно. Вам тут уже говорили, что существует предельное напряжение, которое могут выдерживать резисторы. Нужно им поинтересоваться для тех резисторов, что будете использовать, и заменить R1 на последовательную цепочку (с запасом по напряжению). Иначе, пробой единственного резистора R1 моментально убьет всю вашу схему.
Во вторых, ОУ лучше переставить в цепь для вольтметра (если он внешний), а на АЦП подавать сигнал непосредственно с делителя. Т.е. сейчас обе схемы не оптимальны. Про вольтметр, пожалуйста, по подробнее. Что значит внешний? В отдельном корпусе и соединен внешним проводом? Тогда снова встанет вопрос о гальванической изоляции. Все-таки не забывайте, что у вас 1000В в устройстве... Вообще, не понятно зачем он Вам нужен? А если нужен, то почему именно такой?
P.S. Если это требование ТЗ (про вольтметр), то поясните в чем они заключаются?

По порядку:

1. Реальных резисторов у меня нет пока на руках, посему на схеме изобразил один, но конечно же я учту, что резисторов нужно ставить несколько последовательно.
2. Спасибо, ОУ переставлю, поясните плз, почему ОУ лучше в цепь вольтметра?
3. Вольтметр внешний, именно такой как Вы описали, со своим питанием и измерительной цепью и пластиковым корпусом. Да мне-то он не нужен особо, нужен оператору. Почему именно такой и с такими пределами? Не скажу, выбирал не я. Поменять его не могу уже, т.к. под него уже сделано посадочное место в корпусе. Если бы начинал все я, и делал бы с 0, тогда выбрал бы другой возможно.
Повторюсь, встроеный АЦП проца, как оказалось не очень хорошо меряет 0-2В, поэтому хочу мерять 0-4В.

ТЗ в двух словах: выставляем напряжение (600-1000В) через ПК и ШИМ, померяли через АЦП, что оно верно выставлено, передали на ПК значение АЦП, запустили какой-то процесс. Процесс идет несколько суток и для визуального контроля напряжения - что оно не уплыло, не выходит за пределы, просто присутствует, нужен внешний вольтметр. Уфф, вроде все...
Не сам же я его себе придумал, вольтметр-то, чтоб жилось слаще

Так вы же не сообщили, какое у вольтметра входное сопротивление? Можно ли его подключать напрямую к делителю, не повлияв на точность измерения - не ясно. Поэтому, лучше через OУ. Вообще, лучше сделать отдельный делитель для него. А еще более правильно, вынести эту задачу "за скобки" - дополнительный контроль выходного напряжения отдельным вольтметром.
Если назначение вольтметра только индикация напряжения, то стоит воспользоваться советом от Tanya, передавать ему ШИМ через оптрон. Конечно, это уже ни какое не измерение, а способ индикации того, что намерил МК. Но, формально, ТЗ будет выполнено, и развязка будет обеспечена. А если по честному все измерять, то упретесь снова в проблему гальванической развязки и/или обеспечения безопасности измерения высоких напряжений прибором, который прямо для этого не предназначен. То есть придем к тому, с чего начали...