Stolbov 0 23 июля, 2019 Опубликовано 23 июля, 2019 (изменено) · Жалоба Всем добрый день! Передо мною встала рабочая задача: собрать схему измерения переменного тока (до 20 Ампер), используя датчик тока LA25-NP. Изучив даташит на этот датчик, я собрал схему (см. изображение), и теперь хочу произвести некоторые объяснения. Так как измеряемый ток довольно большой, я соединил контакты датчика согласно даташиту (контакты с 1 по 5 и с 6-го по 10-й соединяются между собой, и служат для входа и выхода тока соответственно). Контакты "+" и "-" служат для подачи двухполярного напряжения питания (его я беру с DC-DC преобразователя AM1D-1215DH30Z), а выход "M" - для снятия выходного сигнала (при моём соединении входных контактов у датчика коэффициент трансформации 1/1000). Величину нагрузочного резистора я также подобрал по рекомендациям из даташита к датчику. Для оцифровки полученного напряжения я использую внешнее АЦП MCP3201 (опорное напряжение - 5V), которое я опрашиваю по SPI раз в секунду. Теперь у меня есть несколько вопросов. 1) Получать значение тока я собираюсь через действующее значение напряжения. Сначала я рассчитаю его среднеквадратичное значение, потом результат поделю на корень из двух, и получу действующее значение, с помощью которого и выражу ток. Верен ли мой подход? Какие трудности меня могут ожидать? Например, мне сказали, что для расчёта RMS нужно выполнить хотя бы 10 замеров в течение одного периода. 2) Есть ли у кого-нибудь опыт работы с этим датчиком тока? Само АЦП работает, я собирал простой делитель напряжения из двух резисторов, и результат деления 5В был отображён правильно (но там и другая формула для расчёта напряжения использовалась). Этот датчик выдаёт самые разнообразные значения, даже когда на него ток не подаётся. 3) У микросхемы, которую я использую для получения двухполярного напряжения, есть вывод "средняя точка", 0V. Могу ли я объединить его с заземлением АЦП? На этом всё. Заранее всем спасибо за ответы. Изменено 23 июля, 2019 пользователем Stolbov Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
MegaVolt 27 23 июля, 2019 Опубликовано 23 июля, 2019 · Жалоба 27 минут назад, Stolbov сказал: Передо мною встала рабочая задача: собрать схему измерения ... И ни слова про точность которую нужно получить. А рез нет точности то всё остальное резко становиться неопределённым. Цитата 1) Получать значение тока я собираюсь через действующее значение напряжения. Сначала я рассчитаю его среднеквадратичное значение, потом результат поделю на корень из двух, и получу действующее значение, с помощью которого и выражу ток. Верен ли мой подход? Всё в кучу намешано. Если есть среднеквадратичное значение то оно уже равно действующему. Деление на корень из 2 это относиться к амплитудному значению чистого синуса. Цитата Например, мне сказали, что для расчёта RMS нужно выполнить хотя бы 10 замеров в течение одного периода. Верно сказали. Особенно если форма тока не известна. Если голый синус то можно и уменьшить но запас всегда хорошо. Цитата 3) У микросхемы, которую я использую для получения двухполярного напряжения, есть вывод "средняя точка", 0V. Могу ли я объединить его с заземлением АЦП? Не просто могу. А обязан. Иначе датчик будет выдавать "самые разнообразные значения" :))) Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
xvr 12 23 июля, 2019 Опубликовано 23 июля, 2019 · Жалоба Ещё момент - выход LEM двухполярный, вход у АЦП - однополярный. Ему поплохеет Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
Stolbov 0 23 июля, 2019 Опубликовано 23 июля, 2019 · Жалоба MegaVolt, можно я задам Вам ещё пару вопросов?) 1) Один период сигнала, который я собираюсь измерять, равен 20-ти миллисекундам (Частота тока 50 Гц). Так как я собираюсь усреднять 10 измеренных значений, то одно измерение я собираюсь производить раз в 2 миллисекунды. Когда я измерял постоянное напряжение (опыт с делителем), формула была таковой: U = (Результат оцифровки АЦП * Опорное напряжение АЦП) / 4096 (количество уровней квантования АЦП). Можно ли использовать эту же формулу при расчёте RMS? То есть при помощи неё я рассчитаю 10 значений напряжения, каждое возведу в квадрат, сложу и т.д.? 2) Точность... Ну я пока не думал над этим, сейчас мне главное добиться работоспособности схемы и кода. В даташите написано, что точность преобразования при номинальном токе и рабочей температуре (-40.. +85 градусов) составляет +/- 0,5%. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
Stolbov 0 23 июля, 2019 Опубликовано 23 июля, 2019 · Жалоба 5 minutes ago, xvr said: Ещё момент - выход LEM двухполярный, вход у АЦП - однополярный. Ему поплохеет xvr, извините за глупый вопрос, но что означает "двухполярный" вывод? И как именно "поплохеет" АЦП? Он просто будет "врать", или же просто выйдет из строя? Я был бы очень Вам признателен, если бы вы разъяснили мне эти моменты. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
Plain 184 23 июля, 2019 Опубликовано 23 июля, 2019 (изменено) · Жалоба 30 минут назад, Stolbov сказал: что означает "двухполярный" вывод? И как именно "поплохеет" АЦП? Датчик выдаёт переменный ток, т.е. в точности как в электросети, только в уменьшенном масштабе, т.е. с отрицательной одной из полуволн, поэтому если его подать на вход микросхемы с однополярным питанием, как в случае Вашего АЦП, нижний защитный диод её входа будет в эти моменты открываться и отводить этот ток в общий провод. Абсолютный предел для таких диодов 10 мА, номинальный 1 мА, поэтому от Ваших 20 мА вход имеет полное право выгореть. Для решения проблемы требуется подключить нагрузку датчика к виртуальному общему (датчик это допускает), т.е. к точке посередине ИОН АЦП, которую можно создать посредством двух резисторов делителя и повторителя полученного напряжения на ОУ (т.е. усилителя тока). Изменено 23 июля, 2019 пользователем Plain Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
wim 6 23 июля, 2019 Опубликовано 23 июля, 2019 · Жалоба 5 часов назад, Stolbov сказал: задача: собрать схему измерения переменного тока (до 20 Ампер), используя датчик тока LA25-NP А чем трансформатор тока не устраивает? Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
Gorby 6 24 июля, 2019 Опубликовано 24 июля, 2019 · Жалоба 10 hours ago, wim said: А чем трансформатор тока не устраивает? Ну-ну. И со стрелочным амперметром... Шо такое - без четверти два всё время? - Это манометр! Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
_3m 6 24 июля, 2019 Опубликовано 24 июля, 2019 · Жалоба Курсовой ? Для измерения тока в реальной сети 10 замеров за период совершенно недостаточно. Ток потребления современных устройств как правило далеко не синусоидальный. Нужно измерять в полосе как минимум до 40-й гармоники (60Hz*40*2400). Те абсолютный минимум 4800 отсчетов в секунду а лучше от 8000. Чипы счетчиков меряют на десятках кГц. АЦП выбран недостаточной разрядности. Ток меняется в гораздо больших пределах нежели сетевое напряжение. Даже 16 бит не хватает. Абсолютный минимум 18 бит а лучше 20-24. В чипах счетчиков как правило 20-24 битные ацп. Частота сети это совсем не 50Hz а 45-66Hz а если работаем от генератора то еще и нестабильная. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
wim 6 24 июля, 2019 Опубликовано 24 июля, 2019 · Жалоба 7 минут назад, Gorby сказал: со стрелочным амперметром Сарказм? По теме сказать что-нибудь можете? Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
Stolbov 0 24 июля, 2019 Опубликовано 24 июля, 2019 · Жалоба 10 hours ago, wim said: А чем трансформатор тока не устраивает? Дали задачу с использованием именно этого элемента (второй проект на новой работе). Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
MegaVolt 27 24 июля, 2019 Опубликовано 24 июля, 2019 · Жалоба 15 часов назад, Stolbov сказал: Можно ли использовать эту же формулу при расчёте RMS? То есть при помощи неё я рассчитаю 10 значений напряжения, каждое возведу в квадрат, сложу и т.д.? Да всё так же. Цитата 2) Точность... Ну я пока не думал над этим, сейчас мне главное добиться работоспособности схемы и кода. В даташите написано, что точность преобразования при номинальном токе и рабочей температуре (-40.. +85 градусов) составляет +/- 0,5%. Ну может и получиться. Особых преград я не вижу. Разве что не указано до каких минимальных токов должна сохраняться эта точность. Т.е. 20А будет с точностью 0,5% а 2А уже будет с 5% и так далее... Т.е. насколько большой должен быть запас. И да если выход датчика двухполярный то схему нужно изменить чтобы она могла работать с двухполярным сигналом. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
Stolbov 0 24 июля, 2019 Опубликовано 24 июля, 2019 (изменено) · Жалоба 17 hours ago, Plain said: Для решения проблемы требуется подключить нагрузку датчика к виртуальному общему (датчик это допускает), т.е. к точке посередине ИОН АЦП, которую можно создать посредством двух резисторов делителя и повторителя полученного напряжения на ОУ (т.е. усилителя тока). Не могли бы Вы рассказать по подробней, пожалуйста, как мне сделать виртуальную землю? Если я верно понял, то есть делитель напряжения из двух резисторов, с которого снимается опорное напряжение для питания АЦП, и есть операционный усилитель, на который подаётся напряжение с нагрузочного резистора, и с которого это напряжение идёт дальше на АЦП. И между ними есть точка, к которой следует подключить нагрузочный резистор. Я попробовал нарисовать схему, но я почти уверен, что она неправильная. Изменено 24 июля, 2019 пользователем Stolbov Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
Stolbov 0 24 июля, 2019 Опубликовано 24 июля, 2019 · Жалоба 2 hours ago, _3m said: Курсовой ? Для измерения тока в реальной сети 10 замеров за период совершенно недостаточно. Ток потребления современных устройств как правило далеко не синусоидальный. Нужно измерять в полосе как минимум до 40-й гармоники (60Hz*40*2400). Те абсолютный минимум 4800 отсчетов в секунду а лучше от 8000. Чипы счетчиков меряют на десятках кГц. АЦП выбран недостаточной разрядности. Ток меняется в гораздо больших пределах нежели сетевое напряжение. Даже 16 бит не хватает. Абсолютный минимум 18 бит а лучше 20-24. В чипах счетчиков как правило 20-24 битные ацп. Частота сети это совсем не 50Hz а 45-66Hz а если работаем от генератора то еще и нестабильная. Нет, не курсовой. Во время учёбы в универе грезил о том, чтобы работать по специальности, и в конечном итоге устроился. Вот, учусь работать, набираюсь опыта. За подробное разъяснение спасибо. Думаю, сначала заставлю работать свою схему, отлажу расчёты, а потом уже буду искать другое АЦП. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться
MegaVolt 27 24 июля, 2019 Опубликовано 24 июля, 2019 · Жалоба 11 минут назад, Stolbov сказал: Я попробовал нарисовать схему, но я почти уверен, что она неправильная. Не совсем так. Первая часть схемы выглядит так (вариант б): только подключенный не между + и - а между опорой АЦП и землёй. А вот выход ОУ уже подключаем к нагрузочному резистору датчика вместо земли которая там была. Цитата Поделиться сообщением Ссылка на сообщение Поделиться на другие сайты Поделиться