Jump to content

    
Sign in to follow this  
Eugene37

Помогите рассчитать пиковый детектор

Recommended Posts

Уважаемые гуру!

 

Помогите пожалуйста спроектировать и рассчитать пиковый детектор.

Исходные данные:

Сигнал на входе - близкий к синусоидальному, частота 50Гц, размах импульса от плюс нуля (грубо) до +2В плюс постоянная составляющая 2.5В (Т.е. размах напряжения от 0.5В до 4.5В).

Чувствительность детектора должна быть не менее 10мВ (то есть сигнал на выходе должен реагировать на отклонения входного сигнала на 10мВ и более)

Скорость нарастания сигнала на выходе детектора / время хранения значения детектора - порядка одной секунды.

Постоянную составляющую напряжения на входе детектора необходимо отфильтровать.

Соответственно на выходе детектора хотелось бы получить постоянное напряжение в интервале от (плюс) нуля до 2В, которое с запаздыванием не более секунды реагировало бы на размах входного сигнала.

 

Cути исходной задачи:

Сигнал на вход детектора поступает с датчика ACS765, который измеряет переменный ток (на выходе датчика всегда 2.5 вольта постоянки плюс на каждый ампер протекающего тока добавляется 20мВ)

Хочется подать измеренный сигнал на вход АЦП DS2450, который понимает диапазон напряжения от 0 до 2.5вольта.

 

Смысл - измерять значение протекающего тока (амплитудное или среднеквадратичное без разницы, домножить на корень из двух я могу уже программным способом).

 

Вариант пикового детектора на диоде и конденсаторе никак не прокатывает, т.к. из-за падения напряжения на диоде он даёт слишком большую погрешность (нечувствутелен к пикам менее 0.6 вольт)...

Пиковый детектор на операционных усилителях вроде бы лишён этих проблем, и я пытался сделать его самостоятельно на основе найденных примеров, но у меня не получается это сделать даже в протеусе, моих знаний электроники для этого явно недостаточно :(

 

Заранее спасибо!

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Пару уточнений. Есть ли у Вашего АЦП ещё свободные входы? Как Вы определили, что Вам нужен именно пиковый детектор? И, если можно, даташит (или ссылку на него) приведите на ACS765. В сети не нашёл.

Share this post


Link to post
Share on other sites

По-видимому, речь о ACS756.

Зачем ТС лишние сущности (в виде пикового детектора) при наличии АЦП и контроллера, не знаю. имхо, достаточно пары резисторов для согласования диапазонов датчика и АЦП. Или взять другой АЦП с нужным диапазоном по входу.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Первее вопрос — зачем тут и дополнительный внешний АЦП. Современность такова, что надо сильно постараться найти МК без встроенного АЦП.

Share this post


Link to post
Share on other sites

А я собираюсь вот такую штуку применить для подобной задачи.

Правда, мне бы желательно точность не хуже 0,1%, но это уже по месту будет видно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Первее вопрос — зачем тут и дополнительный внешний АЦП. Современность такова, что надо сильно постараться найти МК без встроенного АЦП.

Автор хочет применить внешний АЦП, и довольно медленный.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да, я опечатался, датчик не ACS765 а ACS756.

Вот на него даташит: ACS756

 

У используемого АЦП 4 аналоговых входа, каждый из которых может преобразовывать входной сигнал либо в диапазоне 0-2.5 вольта с точностью 16 бит, либо в диапазоне 0-5 вольт, но тогда точность на один бит меньше - и этой точности с большим запасом хватает, 15-ти битная дискретность - это около 80 мкВ (если я правильно считаю), а требуемая нам - около 10 мв. Вот его даташит - DS2450

 

Основная проблема, из-за чего, как мне кажется, нужен пиковый детектор - это крайне медленная шина передачи данных (1-wire), при этом на шине висит большое количеством датчиков.

И по факту опрашивать каждый конкретный датчик я могу не чаще, чем 1 раз в 500мс (в лучшем случае) - соответственно уловить сигнал с периодом в 20мс никак не смогу...

 

Чтобы было совсем понятно что я делаю - мне нужен сбор данных о потреблении различных устройств, расположенных в разных точках дома, расстояние между которыми порядка 20-30 метров, с централизованным сбором всех данных на ПК.. Параллельно этот же ПК по той же шине собирает данные с температурных датчиков, датчиков влажности, управляет исполнительными устройствами - и всё это по одной шине..

Edited by Eugene37

Share this post


Link to post
Share on other sites
И по факту опрашивать каждый конкретный датчик я могу не чаще, чем 1 раз в 500мс (в лучшем случае) - соответственно уловить сигнал с периодом в 20мс никак не смогу...

 

Чтобы было совсем понятно что я делаю - мне нужен сбор данных о потреблении различных устройств, расположенных в разных точках дома, расстояние между которыми порядка 20-30 метров, с централизованным сбором всех данных на ПК.. Параллельно этот же ПК по той же шине собирает данные с температурных датчиков, датчиков влажности, управляет исполнительными устройствами - и всё это по одной шине..

Может быть проще интегрировать потребление в каждом нужном месте.

Кроме того, данные о влажности и температуре можно раз в несколько минут спрашивать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
У используемого АЦП 4 аналоговых входа, каждый из которых может преобразовывать входной сигнал либо в диапазоне 0-2.5 вольта с точностью 16 бит, либо в диапазоне 0-5 вольт, но тогда точность на один бит меньше - и этой точности с большим запасом хватает, 15-ти битная дискретность - это около 80 мкВ (если я правильно считаю), а требуемая нам - около 10 мв.

АЦП 16-битный с внутренней опорой 2.56 В. IR=1, по-видимому, включает на входе канала делитель 1:2, при этом вес каждого разряда, естественно, будет в 2 раза больше веса при IR=0. Разрядность преобразования задаётся от 2 до 16.

При изобретении измерёметра на этом АЦП меня бы смутило "обилие" метрологических подробностей в ДШ. Всё, что гарантирует производитель - 1/2 LSB при 8-битном преобразовании, и то с оговорками. (разрешение или дискретность != точность)

Чтобы было совсем понятно что я делаю - мне нужен сбор данных о потреблении различных устройств, расположенных в разных точках дома, расстояние между которыми порядка 20-30 метров, с централизованным сбором всех данных на ПК.. Параллельно этот же ПК по той же шине собирает данные с температурных датчиков, датчиков влажности, управляет исполнительными устройствами - и всё это по одной шине..

Вальс с граблями на минном поле.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
У используемого АЦП 4 аналоговых входа, каждый из которых может преобразовывать входной сигнал либо в диапазоне 0-2.5 вольта с точностью 16 бит, либо в диапазоне 0-5 вольт, но тогда точность на один бит меньше - и этой точности с большим запасом хватает, 15-ти битная дискретность - это около 80 мкВ (если я правильно считаю), а требуемая нам - около 10 мв.

Этот АЦП обеспечивает, как обещается, 8-битную точность и до 16-битной дискретности. Это вещи разные.

Я спрашивал, есть ли у АЦП, измеряющего ток, свободные, незадействованные входы? Или используются все четыре?

Чтобы было совсем понятно что я делаю - мне нужен сбор данных о потреблении различных устройств, расположенных в разных точках дома, расстояние между которыми порядка 20-30 метров, с централизованным сбором всех данных на ПК.. Параллельно этот же ПК по той же шине собирает данные с температурных датчиков, датчиков влажности, управляет исполнительными устройствами - и всё это по одной шине..

Очередной умный дом...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Этот АЦП обеспечивает, как обещается, 8-битную точность и до 16-битной дискретности. Это вещи разные.

Я спрашивал, есть ли у АЦП, измеряющего ток, свободные, незадействованные входы? Или используются все четыре?

 

Очередной умный дом...

 

Реально в каждом датчике будет использоваться максимум два входа из четырёх, а в большинстве точек - вообще только один, а три свободны

Share this post


Link to post
Share on other sites

Понятно. В Вашем случае возможно несколько вариантов. Простейший - это однополупериодный выпрямитель, то есть просто диод и конденсатор, за ним резисторный делитель до нужного напряжения. Падение на диоде не будет играть большой роли, ведь среднее напряжение на выходе датчика всегда 2.5В.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Понятно. В Вашем случае возможно несколько вариантов. Простейший - это однополупериодный выпрямитель, то есть просто диод и конденсатор, за ним резисторный делитель до нужного напряжения. Падение на диоде не будет играть большой роли, ведь среднее напряжение на выходе датчика всегда 2.5В.

Проблема в том, что когда я проводил эксперименты с однополупериодным выпрямителем, потенциал на выходе был почему-то абсолютно нечувствителен к приростам потенциала на входе на 50-70 а иногда и на 100мВ. И погрешность была слишком велика.. либо я неправильно подбирал номиналы :( собственно я погрешил на диод и решил сделать ПД на операционниках, чтобы компенсировать падение на диоде, но тут мои познания оказались совсем скудными (я попросту не смог разобраться, как правильно рассчитывать номиналы, какие токи утечки учитывать и пр.)

В однополупериоднике у меня был обычный диод 1n4148, конденсатор 1uF шунтированный резистором 200К и делитель напряжения на выходе (100K и 300K). По постоянной времени RC получается что заряд/разряд конденсатора до 95% должен происходить примерно за 3*200=600мс, то есть вроде как мне и нужно...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ну, почему же? Вроде получается. На картинках можно видеть, насколько быстро выходное напряжение принимает установившееся значение.

А для чего на входе 50 ом?

Я так понимаю, неполярная ёмкость на схеме условна?

Получается, что для моей задачи смысла городить огород с операционными усилителями нет?

И еще вопрос - подскажите, а каким софтом вы пользуетесь для эмуляции?

Насколько вообще софт учитывает нелинейность характеристик тех же диодов, и, например, тот факт, что у диодов падение напряжения зависит от протекаемого тока, температуры и пр..?

 

Спасибо :)

Edited by Herz
Избыточное цитирование

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this