Перейти к содержанию
    

Изолированная схема измерения параметров сети

Добрый вечер!

Однажды при обсуждении темы измерения параметров сетевого напряжения промелькнула мысль использовать гальванически развязанную схему.

Итак, есть вход 220В переменного напряжения, и я хочу оцифровывать это напряжение для дальнейшего спектрального состава (а попутно мерить RMS).

Накидал вот такую схемку:

 

GRdw_P6BCe8.jpg

 

На правой стороне - плата с микроконтроллером. Ее питает обычный AC/DC-преобразователь от Meanwell. От этого же источника питается гальванически развязанный DC/DC для формирования напряжения, питающего АЦП (возможно, и другие аналоговые компоненты вместо резисторов).

 

Казалось бы, я все заизолировал. Но я что-то сделал не так. Вот по-любому :laughing:

Где те изъяны, подскажите? Я не могу понять, возможно, элементарных вещей - в каких случаях подключение фазы и нуля имеет значение, а в каких - нет (и имеет ли в моем случае)? Как будет чувствовать себя АЦП, ведь он будет "на одном проводе" с сетевым напряжением (каков будет результат оцифровки сигнала при таком подключении по сравнению со схемой, когда на АЦП подается напряжение с понижающего трансформатора?).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Посмотрите лучше на ADE7912, 7913 - там все в одной посуде. Если Вам не нужна бешеная точность, то толучится дешевле. В Вашей схеме идеологически все нормально, но аналог нужно будет делать по-другому. На четырех резисторах, скорее всего не заработает.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Однажды при обсуждении темы измерения параметров сетевого напряжения промелькнула мысль использовать гальванически развязанную схему.

Итак, есть вход 220В переменного напряжения, и я хочу оцифровывать это напряжение для дальнейшего спектрального состава (а попутно мерить RMS).

 

Как будет чувствовать себя АЦП, ведь он будет "на одном проводе" с сетевым напряжением (каков будет результат оцифровки сигнала при таком подключении по сравнению со схемой, когда на АЦП подается напряжение с понижающего трансформатора?).

 

Логично сделать измерительную схему по типу электросчетчика (см. Analog Device) с питанием от сети и опторазвязкой интерфейса измерителя. Кстати, так сделаны 3-фазные отечественные счетчики серии "Нева" - там на каждой фазе стоит по измерительной микросхеме со своим фазовым блоком питания (конденсаторный гаситель и стабилитрон), а три выхода идут через опторазвязки к обрабатывающему процессору. Если измерять только напряжение, то достаточно одного делителя фаза-ноль, такого, чтобы попасть в допустимый диапазон измеряемого микросхемой напряжения. При этом один из сетевых проводов становится "землей" для этой микросхемы. А в качестве измерителя можно использовать как специализированные микросхемы, так и обычный контроллер с АЦП.

Изменено пользователем sgs

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Логично сделать измерительную схему по типу электросчетчика (см. Analog Device) с питанием от сети и опторазвязкой интерфейса измерителя. Кстати, так сделаны 3-фазные отечественные счетчики серии "Нева" - там на каждой фазе стоит по измерительной микросхеме со своим фазовым блоком питания (конденсаторный гаситель и стабилитрон), а три выхода идут через опторазвязки к обрабатывающему процессору. Если измерять только напряжение, то достаточно одного делителя фаза-ноль, такого, чтобы попасть в допустимый диапазон измеряемого микросхемой напряжения. При этом один из сетевых проводов становится "землей" для этой микросхемы. А в качестве измерителя можно использовать как специализированные микросхемы, так и обычный контроллер с АЦП.

 

Второй делитель сделан для смещения уровня входного напряжения из отрицательной области в положительную.

 

Остался тогда по сути один вопрос

Как будет чувствовать себя АЦП, ведь он будет "на одном проводе" с сетевым напряжением (каков будет результат оцифровки сигнала при таком подключении по сравнению со схемой, когда на АЦП подается напряжение с понижающего трансформатора?).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Добрый вечер!

... Казалось бы, я все заизолировал. Но я что-то сделал не так. Вот по-любому :laughing:

Где те изъяны, подскажите? Я не могу понять, возможно, элементарных вещей - в каких случаях подключение фазы и нуля имеет значение, а в каких - нет (и имеет ли в моем случае)? Как будет чувствовать себя АЦП, ведь он будет "на одном проводе" с сетевым напряжением (каков будет результат оцифровки сигнала при таком подключении по сравнению со схемой, когда на АЦП подается напряжение с понижающего трансформатора?).

Если Вам нужно готовое, дешевое в производстве, решение - обращайтесь (пишите в личку). Схему здесь выкладывать не буду. Даже не просите. Качество - гарантирую. Отвечу только на письмо с проектом Технического Задания в приложении и Вашей оценкой стоимости данной разработки.

 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Второй делитель сделан для смещения уровня входного напряжения из отрицательной области в положительную.

Большинство специализированных микросхем от AD работают в диапазоне +/- 0.5 Vac и не требуют дополнительного смещения.

Если нужно смещение - можно использовать китайское решение

 

image.png

 

для счетчиков с трансформаторным входом.

Обратите внимание, что в основном применяется дифференциальный вход АЦП. Это связано с довольно высокими синфазными наводками от сети.

Что касается трансформаторного входа - это вопрос частотной полосы сигнала.

Любой трансформатор искажает высокие частоты. Если это не принципиально, трансформатор напряжения - нормальное решение.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Посмотрите лучше на ADE7912, 7913 - там все в одной посуде. Если Вам не нужна бешеная точность, то толучится дешевле. В Вашей схеме идеологически все нормально, но аналог нужно будет делать по-другому. На четырех резисторах, скорее всего не заработает.

Спасибо, действительно интересное решение. Нужно посидеть полистать характеристики.

 

Что касается трансформаторного входа - это вопрос частотной полосы сигнала.

Любой трансформатор искажает высокие частоты. Если это не принципиально, трансформатор напряжения - нормальное решение.

С трансформатором было бы очень здорово, если бы производители трансформаторов писали в технических описаниях эту самую полосу частот и линейность характеристик в этой полосе... Ведь моя задача - оцифровать показания для дальнейшего проведения фурье-анализа в полосе от 0 до 16...20кГц. Именно из-за линейности и равномерной частотной характеристики была идея сделать делитель напряжения на обычных резисторах. Но трансформаторный вход кажется более правильным и более экономичным, но какие трансформаторы рассматривать - НЧ понижающие сетевые или согласующие? В одном устройстве ставил вообще импульсный в режиме трансформатора тока, по которому считал входное напряжение, но там большая точность и, тем более, частотный анализ не требовались.

Изменено пользователем Arlleex

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

От этого же источника питается гальванически развязанный DC/DC для формирования напряжения, питающего АЦП (возможно, и другие аналоговые компоненты вместо резисторов).

 

 

Очень внимательно смотрите на изоляцию DC/DC. В мелких преобразователях обычно зазоры весьма малы и не ответствуют требованиям для объектов связанных с первичной сетью.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

С трансформатором было бы очень здорово, если бы производители трансформаторов писали в технических описаниях эту самую полосу частот и линейность характеристик в этой полосе...

 

Боюсь, что с широкополосным трансформатором будут проблемы. Обычно трансформаторная схема применяется, когда интересна только основная частота сети.

Как вариант - http://www.eltranstech.ru/products/malogab...ry-napryajeniya

Обратите внимание на фазовые погрешности измерений (Рис.3).

Лучше уж делать оцифровку на высокой стороне, а обработку - после развязки.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Очень внимательно смотрите на изоляцию DC/DC. В мелких преобразователях обычно зазоры весьма малы и не ответствуют требованиям для объектов связанных с первичной сетью.

 

Боюсь, что с широкополосным трансформатором будут проблемы. Обычно трансформаторная схема применяется, когда интересна только основная частота сети.

Как вариант - http://www.eltranstech.ru/products/malogab...ry-napryajeniya

Обратите внимание на фазовые погрешности измерений (Рис.3).

Лучше уж делать оцифровку на высокой стороне, а обработку - после развязки.

Именно поэтому, обобщая, я склоняюсь к варианту, предложенному Alex11. ADE7912 как раз оцифровывает на силовой стороне, а передает на МК уже развязанные сигналы. Но это для измерения напряжения.

P.S. Кстати тоже видел эту контору, даже написал туда - тоже пообсуждали возможность изготовления такого трансформатора.

 

А ток все-таки буду измерять не этой микросхемой, а отдельными датчиками тока ACS770:

ACS758LCB-50U-PFF-T_sml.jpg

 

Они на эффекте Холла и автоматически развязаны с силовой линией.

Только интересно (а проверить пока не на чем) - как будет влиять наличие металлических поверхностей (типа корпуса прибора), расположенных около таких датчиков, на показания?

Изменено пользователем Arlleex

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Только интересно (а проверить пока не на чем) - как будет влиять наличие металлических поверхностей (типа корпуса прибора), расположенных около таких датчиков, на показания?
...и другие изменения внешних полей.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

ADE7912 как раз оцифровывает на силовой стороне, а передает на МК уже развязанные сигналы. Но это для измерения напряжения.

А ток все-таки буду измерять не этой микросхемой, а отдельными датчиками тока ACS770:

А это зачем? Если применять ADE7912, то сразу получается и ток (с шунта) и напряжение (с делителя) в одном флаконе.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

...и другие изменения внешних полей.

Вот именно... Поможет ли в этом случае применение клетки Фарадея (металлического пермаллоевого экрана, соединенного с общим проводом прибора)?

 

А это зачем? Если применять ADE7912, то сразу получается и ток (с шунта) и напряжение (с делителя) в одном флаконе.

У меня токи до 50А, боюсь с шунтом будут большие тепловые потери :(

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

У меня токи до 50А, боюсь с шунтом будут большие тепловые потери :(

Обычно на шунте падает 20-50 mVac...

 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

У меня токи до 50А, боюсь с шунтом будут большие тепловые потери :(

а что это за шунт такой 350мкОм, кто знает, где на него посмотреть?:

AN559_R.pdf

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.

Гость
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Вставить как обычный текст

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

×
×
  • Создать...