Как подключить трансформатор тока к микроконтроллеру

Обновлено: 27.04.2024

Как подключить трансформатор тока к микроконтроллеру

Частый гость

Сказал спасибо: 3

измерение величины потребляемого переменного тока

Здравствуйте! возникла задача в измерении потребляемого переменного тока в сети и передачи результатов измерения на компьютер через com порт. Предполагаемый потребляемый ток примено равен будет 50 амер. Точность измерения хотелось бы достич +-0,3А.Период измерения 2 раза в секунду (больше не нужно думаю). Нужно получить зависимость потребляемого тока от времени, что бы видно было большие скачки.Допустим включил обогреватель не большой мне показало это на экране компьютера. Думаю лучше всего сделать это дело на контроллере (Atmega 16) В нем есть все что ниужно для этой задачи (АЦП и УСАРТ) с трансформатором тока. Вообщем получаются токовые клещи с выходом на компьютер. Настроил АЦП и УСАРТ, данные бегут в компьютер. провожу измерение напряжения на обычной батарейке все отлично показывает, измеряет правильно. Но когда вход АЦП висит в воздухе возникают скачки по всему практически диапазону (возможно так должно быть) Пробывал просто подключить трансформатор тока через диод и параллельно конденсатор. (так как АЦП не мерит переменное напряжение то поставил диод. конденсатор чтобы сгладить провалы второй полуволны хоть маленько) В результате как и ожидалось появилась инерционность из за конденсатора. без него так вообще показания прыгают. Вот возник вопрос, какие можно поставить цепи между трансформатором и мегой16 что бы благополучно производить измерения. Если нужно какуюто еще информацию отвечу.опыта маловато, может кто то подскажет или уже делал такое.

Адрес: регион 63

Сказал спасибо: 707

__________________
Да здравствует Разум,да сгинет Маразм!

Последний раз редактировалось E_C_C; 13.01.2010 в 15:23 .

Адрес: РК г.Павлодар

Сказал спасибо: 100

Нужно просто подать положительное смещение, равное Uref/2, и ни какого диода не надо.
А программно это смещение считать нулем, тогда будете мерять оба полупериода.

__________________
Не ошибается лишь тот, кто ни чего не делает!

Частый гость

Сказал спасибо: 3

просто мне еще нужно мерить ток в 3х фазах, а с такими датчиками дороговато сильно получится. да и нет в налиции в наших магазинах (ждать еще неизвестно сколько)

Временная регистрация

Адрес: Киев

Сказал спасибо: 17

dronow87,
товарищ woroba вам все правильно подсказал там нужно два резистора (делитель) и конденсатор .дальше программа

Частый гость

Сказал спасибо: 1

Временная регистрация

Сказал спасибо: 2

Для корректности придется отслеживать напряжение питающей сети. При напряжении 380в данные будут одни, при 360 например совсем другие. Как то монтировали на банке АВР так на нем установлены были электронные мозги которые следили за всеми параметрами сети и если мне не изменяет память там был предусмотрен вывод данных на компьютер.

Временная регистрация

Сказал спасибо: 1

ADE7758 + МК и все будет честно.

Временная регистрация

Сказал спасибо: 2

[QUOTE=lvadia;171893]Это нужно, только если измеряешь мощность. имхо
/QUOTE]

не согласен. При постоянной нагрузке при провалах питающей сети показания силы тока начинают изменятся. Хорошо если у потребителя твоя тп там питание будет стабильным. А если потребителей куча и включают нагрузку кто во что горазд. Тут и перекос фаз будет. При перекосе замеряли токи на каждой фазе двигателя. Разброс значении был налицо. Допустим был произведен замер при провале напряжения например 47а. При восстановлении напряжения к номинальному следующее измерение показывает 50а. Исходя из этого можно сделать вывод что включили нагрузку. Но нагрузка осталась прежней. Изменилось значение напряжения питающей сети. Таким образом при следующем провале ток может быть допустим 45а. Можно сделать вывод что что то отключили. Нагрузка осталась прежней. Все таки надо учитывать значение питающей сети.

Супер-модератор

Сказал спасибо: 28

Вы не можете создавать новые темы

Вы не можете отвечать в темах

Вы не можете прикреплять вложения

BB коды Вкл.

Смайлы Вкл.

[IMG] код Вкл.

HTML код Выкл.

Часовой пояс GMT +4, время: 13:01 .

Датчики и микроконтроллеры. Часть 3. Измеряем ток и напряжение

Мы переходим к завершающей части обзорного цикла датчиков, в которой рассмотрим датчики постоянного и переменного тока и напряжения. По всем остальным датчикам, которые не попали в основную серию мы сделаем дополнительные обзоры когда они вдруг понадобятся в будущих статьях.
Данная статья открывает новый цикл материалов про измерение параметров качества электроэнергии, куда войдут вопросы подключения датчиков тока и напряжения к микроконтроллеру, рассмотрение алгоритмов работы анализаторов качества электроэнергии, смысл тех или иных показателей качества электроэнергии и что они обозначают. Кроме того, мы затронем волнующую многих тему точности оцифровки и обработки данных, упомянутую в комментариях к первой статье.

Содержание

Часть 1. Мат. часть. В ней рассматривается датчик, не привязанный к какому-то конкретному измеряемому параметру. Рассматриваются статические и динамические характеристики датчика.
Часть 2. Датчики климат-контроля. В ней рассматриваются особенности работы с датчиками температуры, влажности, давления и газового состава
Часть 3. Датчики электрических величин. В этой части я рассмотрю датчики тока и напряжения

ВНИМАНИЕ: ~~Не вставляйте спицы в розетку~~Не лезьте в сеть 220В без необходимых на то навыков!

Бывает постоянный ток, бывает переменный. Бывает все и сразу, что иногда приносит много проблем. Но об этом позже. Для начала, разберемся с терминологией.

Рисунок 1: напряжение в цепях переменного тока
При измерении переменного тока мы имеем 4 различных величины, которыми будем руководствоваться при проведении измерений. Все нижеприведенные формулы и термины применимы и к измерителю тока.
1. Мгновенное значение напряжения — это разность потенциалов между двумя точками. Измеренная в определенный момент времени. Это значение является базовым во всех остальных вычислениях. Фактически, наша задача будет заключаться в считывании последовательного набора мгновенных значений напряжения через равные промежутки времени, чтобы впоследствии с их помощью получить некие другие данные.
u = u(t) (1)
Получится примерно следующий график:

Рисунок 2: Измерение серии мгновенных значений напряжения
При выборе частоты опроса датчиков мы руководствуемся теоремой Котельникова-Шеннона, когда для того, чтобы восстановить сигнал с частотой f необходимо производить считывание с частотой Больше чем 2f. Отмечу необходимость строгого неравенства, т. е. если нам надо оцифровать сигнал с частотой 50Гц, то считывание необходимо производить с частотой, не менее 101 Гц. Но, понятное дело, чем больше тем лучше.
Если вспомнить ГОСТ на показатели качества электроэнергии, то в разделе Гармоник мы найдем, что интересными для нашего измерения являются гармоники вплоть до 40, т. е. до 2кГц. И микросхемы счетчиков электроэнергии производят считывание с частотой 4096 раз в секунду. Степень двойки выбрана для того, чтобы можно было применять быстрые алгоритмы преобразования Фурье.
Имея этот большой набор данных, собранный за единицу времени, например, 1с переходим к следующим:
2. Амплитудное значение напряжения — которое определяется как максимальное по модулю значение из нашей выборки:
(2)
где [u(t)] – массив с данными.
Для гармонических колебаний это значение используется в следующей формуле:
(3)
3. Среднее значение напряжения, т. е. Среднее арифметическое, т. е. постоянная составляющая переменного напряжения.
(4)
Где — период дискретизации аналогового сигнала. Я намеренно пишу сумму вместо интеграла. В промышленной сети переменного тока среднее значение должно быть равно нулю. Если это условие не выполняется, могут быть определенные проблемы, так как постоянный ток подмагничивает трансформаторы, вводя их в насыщение, либо подогревает питающую линию. Последнее кстати может быть полезно для решения проблемы намерзшего льда на проводах — провод подогревают и лед отваливается.
В слаботочных аналоговых цепях постоянная составляющая присутствует сплошь и рядом и может быть очень полезна. А если она нам будет мешать, то мы от нее быстро избавимся, но об этом позже.
4. Среднеквадратичное значение напряжения. — известное также как действующее значение напряжения — на линейной активной нагрузке оно совершает ту же самую работу, что и постоянное напряжение аналогичного уровня. Определяется по следующей формуле:
(5)
При измерении напряжения в розетке нас, как правило, интересует именно это самое действующее напряжение, которое составляет 230/380В.
Амплитудное и действующее значения синусоидального напряжения связаны между собой через . Во время проектирования измерительной системы нас будет интересовать в первую очередь именно амплитудное значение напряжения и тока.
Во время измерений будем руководствоваться одной из следующих схем:

Рисунок 3: Подключение измерительных приборов
Загадка для ума — обе схемы подключения правильные, но при каких обстоятельствах важно правильно выбрать одну из них? Ответы в комментариях.

Датчики напряжения

Первым делом произведем измерение напряжения. Все нижесказанное относится к напряжениям не менее напряжения питания АЦП нашего контроллера. Таким образом, нам необходимо измерить напряжение с амплитудой большей, чем АЦП способен прожевать. Следовательно, уровень напряжения необходимо понизить — т.е. произвести ослабление сигнала.
Для малых напряжений (например как термоЭДС термопары из прошлой статьи) нужна обратная задача — усиление сигнала. Это более сложная задача и мы обязательно к ней вернемся в следующих статьях.
Поставим условие для расчета наших датчиков:
Измеряемое напряжение: переменное, 0-1000В, частота 50/60Гц. Для трехфазного напряжения в 380В амплитудное составляет почти 600В, а ведь есть сети и на 660В. Так что пусть будет. На самом деле этот расчет я взял из своей железки и переделывать его мне лень.
Выходное напряжение ± 1,65В — половина от питающего +3,3В

Делитель напряжения

широкий диапазон напряжений и частот, определяемый номиналами резисторов;
высокая точность, опять таки определяемая точностью и термостабильностью резисторов;
измеряет постоянное и переменное напряжение.

отсутствует гальваническая развязка — при взаимодействии с промышленной сетью необходимо предусмотреть защиту пользователя от электрических цепей, либо использовать гальваническую развязку;
низкий КПД — весь ток делителя уходит в тепло;

Трансформатор напряжения

огромный диапазон рабочих напряжений — до сотен киловольт и выше;
столь необходимая гальваническая развязка.

работает на определенной полосе частот;
работает только с переменным напряжением;

Электронный изолированный датчик

Недостатков и той и другой схемы лишен электронный изолированный датчик. Фактически, он представляет собой завершенное устройство. Внутри которого имеется и делитель напряжения, и операционные усилители, и блок гальванической развязки и схема изолированного питания всего этого безобразия:

Рисунок 9: Структурная схема электронного изолированного датчика
Мне попадались на глаза только промышленные датчики с выходом по напряжению 0-10В или по току 0-10мА. В отличие от предыдущих датчиков выдает однополярный сигнал. В принципе, такую схему можно разработать и самостоятельно, применив, к примеру. изолированный аналоговый усилитель вроде HCPL-7850. Главный недостаток схемы — очень сложно и очень дорого.
И как верно отмечает в комментариях тов. progchip666

Передать аналоговый сигнал с точностью даже один процент по гальваноразвязанному интерфейсу крайне трудно, поэтому часто в этом случае приходится перегонять его в цифру и в таком виде уже перегонять.
К сожалению на усилитель, изображённый на схеме надо ещё и питание подать. Разумеется от гальваноразвязанного источника.

гальваническая развязка;
высокая точность;
широкий диапазон напряжений и частот;
измеряет постоянное и переменное напряжение.

дорого;
сложная схемотехника.

Дополнительные ссылки

Датчики тока

Измерительный шунт

высокая точность;
широкий диапазон напряжений и частот;
измеряет постоянный и переменный ток.

отсутствует гальваническая развязка;
низкий КПД.

Измерительный трансформатор тока

гальваническая развязка;
работа с большими токами в тысячи Ампер;

измеряет только переменный ток в определенном диапазоне частот(кроме катушки Роговского);
изменяет фазу сигнала и требует компенсации

Датчики тока на эффекте Холла

Датчик ACS712 – измерение постоянного и переменного тока до 30А с точностью ± 1,5%
Датчик ACS713 – оптимизирован для измерения постоянного тока до 30А. Имеет вдвое большую чувствительность чем его универсальный собрат.
Датчик ACS754 – измерение постоянного и переменного тока до 200А с точностью ± 1,5%
Датчик ACS755 – оптимизирован для измерения постоянного тока.
Датчик ACS756 – датчик для измерения постоянного и переменного тока до 100А с напряжением питания 3-5В.

широкий диапазон измеряемых токов с частотой до 50-100кГц и выше;
измеряет постоянный и переменный ток.
гальваническая развязка

Дорого

Дополнительные ссылки:

Заключение

Я поставил перед собой задачу сделать обзорный материал по датчикам, наиболее часто используемым сообществом при разработке различных устройств. Большинство датчиков не вошли в цикл лишь по той причине, что в ближайшем будущем для моих материалов они не понадобятся, но некоторые из них в планах. Обязательно сделаю отдельный материал с датчиками ускорения, угловых скоростей, компасом и примерами, так что следите за новыми статьями!

Работа с датчиками тока на эффекте Холла: ACS758

Пожалуй, стоит представиться немного — я обычный инженер-схемотехник, который интересуется также программированием и некоторыми другими областями электроники: ЦОС, ПЛИС, радиосвязь и некоторые другие. В последнее время с головой погрузился в SDR-приемники. Первую свою статью (надеюсь, не последнюю) я сначала хотел посвятить какой-то более серьезной теме, но для многих она станет лишь чтивом и не принесет пользы. Поэтому тема выбрана узкоспециализированная и исключительно прикладная. Также хочу отметить, что, наверное, все статьи и вопросы в них будут рассматриваться больше со стороны схемотехника, а не программиста или кого-либо еще. Ну что же — поехали!

Даташит, на датчик о котором я буду рассказывать, можно посмотреть тут. Как несложно догадаться, цифра «100» в конце маркировки — это предельный ток, который датчик может измерить. Скажу честно — есть у меня сомнения по этому поводу, мне кажется, выводы просто не выдержат 200А долговременно, хотя для измерения пускового тока вполне подойдет. В моем устройстве датчик на 100А без проблем пропускает через себя постоянно не менее 35А + бывают пики потребления до 60А.

1) Эффект Холла. Явление и принцип работы
2) Современные датчики тока
________________________________________________________________________________________________________________________

Ну что же, начнем с самого важного, а именно с маркировки. Покупаю комплектующие в 90% случаев на www.digikey.com. В Россию компоненты приезжают через 5-6 дней, на сайте есть пожалуй все, также очень удобный параметрический поиск и документация. Так что полный список датчиков семейства можно посмотреть там по запросу "ACS758". Датчики мои были куплены там же — ACS758LCB-100B.

Внутри даташита по маркировке все расписано, но я все равно обращу внимание на ключевой момент "100В":

1) 100 — это предел измерения в амперах, то есть мой датчик умеет измерять до 100А;
2) "В" — вот на эту букву стоит обратить внимание особо, вместо нее может быть также буква "U". Датчик с буквой B умеет измерять переменный ток, а соответственно и постоянный. Датчик с буквой U умеет измерять только постоянный ток.

Также в начале даташита есть отличная табличка на данную тему:

Рисунок 2 — Типы датчиков тока семейства ACS758

Также одной из важнейших причин использования подобного датчика стала — гальваническая развязка. Силовые выводы 4 и 5 не связаны электрически с выводами 1,2,3. В данном датчике связь лишь в виде наведенного поля.

Еще в данной таблицы появился еще один важный параметр — зависимости выходного напряжения от тока. Прелесть данного типа датчиков в том, что у них выход напряжения, а не тока как у классических трансформаторов тока, что очень удобно. Например, выход датчика можно подсоединить напрямую ко входу АЦП микроконтроллера и снимать показания.

У моего датчика данное значение равно 20 мВ/А. Это означает, что при протекании тока 1А через выводы 4-5 датчика напряжение на его выходе увеличится на 20 мВ. Думаю логика ясна.

Следующий момент, какое же напряжение будет на выходе? Учитывая, что питание «человеческое», то есть однополярное, то при измерение переменного тока должна быть «точка отсчета». В данном датчике эта точка отсчета равна 1/2 питания (Vcc). Такое решение часто бывает и это удобно. При протекании тока в одну сторону на выходе будет "1/2 Vcc + I*0.02V", в другом полупериоде, когда ток протекает в обратную сторону напряжение на выходе будет уже "1/2 Vcc — I*0.02V". На выходе мы получаем синусоиду, где «ноль» это 1/2Vcc. Если же мы измеряем постоянный ток, то на выходе у нас будет "1/2 Vcc + I*0.02V", потом при обработке данных на АЦП просто вычитаем постоянную составляющую 1/2 Vcc и работаем с истинными данными, то есть с остатком I*0.02V.

Теперь пришло время проверить на практике то, что я описал выше, а вернее вычитал в даташите. Чтобы поработать с датчиком и проверить его возможности, я соорудил вот такой «мини-стенд»:

Рисунок 3 — Площадка для тестирования датчика тока

Первым делом я решил подать на датчик питание и измерить его выход, чтобы убедиться в том, что за «ноль» у него принято 1/2 Vcc. Схему подключения можно взять в даташите, я же, желая лишь ознакомиться, не стал тратить время и лепить фильтрующий конденсатор по питанию + RC цепочку ФНЧ на выводе Vout. В реальном же устройстве без них никуда! Получил в итоге такую картинку:

Рисунок 4 — Результат измерения «нуля»

При подаче питания 5В с моей платки STM32VL-Discovery я увидел вот такие результаты — 2.38В. Первый же вопрос, который возник: "Почему 2,38, а не описанные в даташите 2.5?" Вопрос отпал практически мгновенно — измерил я шину питания на отладке, а там 4.76-4.77В. А дело все в том, что питание идет с USB, там уже 5В, после USB стоит линейный стабилизатор LM7805, а это явно не LDO с 40 мВ падением. Вот на нем это 250 мВ примерно и падают. Ну да ладно, это не критично, главное знать, что «ноль» это 2.38В. Именно эту константу я буду вычитать при обработке данных с АЦП.

А теперь проведем первое измерение, пока лишь с помощью осциллографа. Измерять буду ток КЗ моего регулируемого блока питания, он равен 3.06А. Это и встроенный амперметр показывает и флюка такой же результат дала. Ну что же, подключаем выходы БП к ногам 4 и 5 датчика (на фото у меня витуха брошена) и смотрим, что получилось:

Рисунок 5 — Измерение тока короткого замыкания БП

Как мы видим, напряжение на Vout увеличилось с 2.38В до 2.44В. Если посмотреть на зависимость выше, то у нас должно было получиться 2.38В + 3.06А*0.02В/А, что соответствует значению 2.44В. Результат соответствует ожиданиям, при токе 3А мы получили прибавку к «нулю» равную 60 мВ. Вывод — датчик работает, можно уже работать с ним с помощью МК.

Теперь необходимо подключить датчик тока с одному из выводов АЦП на микроконтроллере STM32F100RBT6. Сам камушек очень посредственный, системная частота всего 24 МГц, но данная платка у меня пережила очень много и зарекомендовала себя. Владею ею уже, наверное, лет 5, ибо была получена нахаляву во времена, когда ST их раздавали направо и налево.

Сначала по привычке я хотел после датчика поставить ОУ с коэф. усиления «1», но, глянув на структурную схему, понял, что он внутри уже стоит. Единственное стоит учесть, что при максимальном токе выходное питание будет равно питанию датчика Vcc, то есть около 5В, а STM умеет измерять от 0 до 3.3В, так что необходимо в таком случае поставить делитель напряжения резистивный, например, 1:1,5 или 1:2. У меня же ток мизерный, поэтому пренебрегу пока этим моментом. Выглядит мое тестовое устройство примерно так:

Рисунок 6 — Собираем наш «амперметр»

Также для визуализации результатов прикрутил китайский дисплей на контроллере ILI9341, благо валялся под рукой, а руки до него никак не доходили. Чтобы написать для него полноценную библиотеку, убил пару часов и чашку кофе, благо даташит на удивление оказался информативным, что редкость для поделок сыновей Джеки Чана.

Теперь необходимо написать функцию для измерения Vout с помощью АЦП микроконтроллера. Рассказывать подробно не буду, по STM32 уже и так море информации и уроков. Так что просто смотрим:

Далее, чтобы получить результаты измерения АЦП в исполняемом коде основного тела или прерывания, надо прописать следующее:

Предварительно объявив переменную data_adc:

В итоге мы получаем переменную data_adc, которая принимает значение от 0 до 4095, т.к. АЦП в STM32 идет 12 битный. Далее нам необходимо превратить полученный результат «в попугаях» в более привычный для нас вид, то есть в амперы. Поэтому необходимо для начала посчитать цену деления. После стабилизатора на шине 3.3В у меня осциллограф показал 3.17В, не стал разбираться, с чем это связано. Поэтому, разделив 3.17В на 4095, мы получим значение 0.000774В — это и есть цена деления. То есть получив с АЦП результат, например, 2711 я просто домножу его на 0.000774В и получу 2.09В.

В нашей же задачи напряжение лишь «посредник», его нам еще необходимо перевести в амперы. Для этого нам надо вычесть из результата 2.38В, а остаток поделить на 0.02 [В/А]. Получилась вот такая формула:

Ну что же, пора залить прошивку в микроконтроллер и посмотреть результаты:

Рисунок 7 — Результаты измерения данных с датчика и их обработка

Измерил собственное потребление схемы как видно 230 мА. Измерив тоже самое поверенной флюкой, оказалось, что потребление 201 мА. Ну что же — точность в один знак после запятой это уже очень круто. Объясню, почему… Диапазон измеряемого тока 0..100А, то есть точность до 1А это 1%, а точность до десятых ампера это уже 0,1%! И прошу заметить, это без каких либо схемотехнических решений. Я даже поленился повесить фильтрующие кондеры по питанию.

Теперь необходимо замерить ток короткого замыкания (КЗ) моего источника питания. Выкручиваю ручку на максимум и получаю следующую картину:

Рисунок 8 — Измерения тока КЗ

Ну и собственно показания на самом источнике с его родным амперметром:

Рисунок 9 — Значение на шкале БП

На самом деле там показывало 3.09А, но пока я фотографировал, витуха нагрелась, и ее сопротивление выросло, а ток, соответственно, упал, но это не так страшно.

В заключение даже и не знаю, чего сказать. Надеюсь, моя статья хоть как-то поможет начинающим радиолюбителям в их нелегком пути. Возможно, кому-то понравится моя форма изложения материала, тогда могу продолжить периодически писать о работе с различными компонентами. Свои пожелания по тематике можно высказать в комментариях, я постараюсь учесть.

Ну и конечно же прилагаю исходники программки, глядишь, кому понадобится библиотека для работы с дисплеем или АЦП. Сам проект в Keil 5.

Датчики и микроконтроллеры. Часть 3. Измеряем ток и напряжение

Содержание

ВНИМАНИЕ: ~~Не вставляйте спицы в розетку~~Не лезьте в сеть 220В без необходимых на то навыков!

Датчики напряжения

Делитель напряжения

широкий диапазон напряжений и частот, определяемый номиналами резисторов;
высокая точность, опять таки определяемая точностью и термостабильностью резисторов;
измеряет постоянное и переменное напряжение.

отсутствует гальваническая развязка — при взаимодействии с промышленной сетью необходимо предусмотреть защиту пользователя от электрических цепей, либо использовать гальваническую развязку;
низкий КПД — весь ток делителя уходит в тепло;

Трансформатор напряжения

огромный диапазон рабочих напряжений — до сотен киловольт и выше;
столь необходимая гальваническая развязка.

работает на определенной полосе частот;
работает только с переменным напряжением;

Электронный изолированный датчик

Передать аналоговый сигнал с точностью даже один процент по гальваноразвязанному интерфейсу крайне трудно, поэтому часто в этом случае приходится перегонять его в цифру и в таком виде уже перегонять.
К сожалению на усилитель, изображённый на схеме надо ещё и питание подать. Разумеется от гальваноразвязанного источника.

гальваническая развязка;
высокая точность;
широкий диапазон напряжений и частот;
измеряет постоянное и переменное напряжение.

дорого;
сложная схемотехника.

Дополнительные ссылки

Датчики тока

Измерительный шунт

высокая точность;
широкий диапазон напряжений и частот;
измеряет постоянный и переменный ток.

отсутствует гальваническая развязка;
низкий КПД.

Измерительный трансформатор тока

гальваническая развязка;
работа с большими токами в тысячи Ампер;

измеряет только переменный ток в определенном диапазоне частот(кроме катушки Роговского);
изменяет фазу сигнала и требует компенсации

Датчики тока на эффекте Холла

Датчик ACS712 – измерение постоянного и переменного тока до 30А с точностью ± 1,5%
Датчик ACS713 – оптимизирован для измерения постоянного тока до 30А. Имеет вдвое большую чувствительность чем его универсальный собрат.
Датчик ACS754 – измерение постоянного и переменного тока до 200А с точностью ± 1,5%
Датчик ACS755 – оптимизирован для измерения постоянного тока.
Датчик ACS756 – датчик для измерения постоянного и переменного тока до 100А с напряжением питания 3-5В.

широкий диапазон измеряемых токов с частотой до 50-100кГц и выше;
измеряет постоянный и переменный ток.
гальваническая развязка

Дорого

Дополнительные ссылки:

Заключение

Как подключить трансформатор тока к микроконтроллеру

Речь идет про такой вот малогабаритный трансформатор тока

Если его подключать по такой схеме

С нагрузкой в 100оМ , линейность скажем очень даже приличная. Но это все в переменке.

Вопрос в том как его можно подключить с преобразованием его сигнала в постоянное напряжение.
Схема в теории типа такой

только на практике получается , линейность тут вообще "плюс минус, трамвайная остановка"
Подскажите схему, как подобный трансформатор подключить , чтобы снятие показаний уже производить в постоянном напряжении с более менее линейностью?

Добавлено: Ср фев 12, 2014 11:34:01 Для измерения постоянного тока необходимо использовать датчики тока на базе эффекта Холла.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет - любой!

Добавлено: Ср фев 12, 2014 11:49:00 Мне не постоянный ток нужно измерять,
мне нужно сигнал с токового трансформатора преобразовать в постоянное напряжение, с более менее линейностью.

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Добавлено: Ср фев 12, 2014 11:53:50 Прецезионный выпрямитель делается на основе ОУ . Схем в инете вагон. Хотя бы "500 практических схем на ИС" [Уитсон Дж.] (есть в "Сундуке" )

Продуктовая линейка компании KLS на складе Компэл пополнилась модульными соединителями типа RJ. Ассортимент представлен неэкранированными соединителями RJ11, RJ12 и RJ45 для построения базовых информационных сетей, а также экранированными RJ45 с трансформатором для реализации систем передачи данных межу узлами ЛВС.

Добавлено: Ср фев 12, 2014 11:58:36 a) Оцифровывайте переменку. N раз за период, интегрируйте, считайте среднеквадратичное.
б) ставьте датчик на Холле, оцифровывайте N раз за период, далее аналогично.
в) организуйте выпрямитель не на диодах, а линейный, построив его на на двух-трёх ОУ. Затем оцифровываете пульсирующее N раз за период. В случае желания иметь постоянку на выходе выпрямителя, придётся либо смириться с измерением чисто амплитудного значения сигнала (а из-за изменения формы оно в действующее будет пересчитываться со значительной погрешностью, зависящей от формы сигнала в конкретный момент времени), либо ухитряться и ставить аналоговый перемножитель, который будет вначале возводить пульсирующее в квадрат, затем будете что-то на выходе измерять.

Защита от статического электричества необходима каждому современному устройству. Компания STMicroelectronics представляет решения, соответствующие стандарту IEC61000-4-2, а также специальное приложение PROTECTION FINDER, которое поможет легкого и эффективно подобрать необходимые компоненты. Рассмотрим практические примеры защиты от ESD, отраслевые стандарты и ряд ключевых параметров важных при проектировании электростатической защиты устройств.

Добавлено: Ср фев 12, 2014 12:12:55 Цитата: Прецезионный выпрямитель делается на основе ОУ . Схем в инете вагон.
В интернете то понятно что их вагон, но сами ж знаете не каждая из них достоверна.
Цитата: Оцифровывайте переменку. N раз за период, интегрируйте, считайте среднеквадратичное
Ясное дело вариант, но пока рассматриваю вариант сигнал с трансформатора преобразовать в постоянное напряжение . Добавлено: Ср фев 12, 2014 13:11:37 Замечу, ТТ уменьшает пропорционально квадрату коэффициента трансформации долю нелинейного сопротивления диодов. Если это не так, то это не ТТ.

Добавлено: Ср фев 12, 2014 16:46:00

У меня нет опыта работы с такими трансформаторами вообще, и схем реальных по их применению, как то не могу найти.

Сейчас вот подержал такой ТТ в руках поэкспериментировал,
и примеряюсь подключить это к микроконтроллеру но результат с линейностью не очень,
собираюсь использовать не как измеритель, а как защиту для включенной нагрузки по превышению порога,
оно то годится но с линейностью там ерунда получается.
В китайских поделках я так понимаю распространен такой вид защиты через ТТ, и не всегда там микроконтроллер.
Как они это схематически решили х.з. естественно не примеров.

Модуль трансформатора тока ASM-010

Измерение переменного тока с помощью трансформатора тока достаточно удобно, поскольку это обеспечивает гальваническую развязку между измерительным прибором и измерительной цепью.

К сожалению, поступающий от такого трансформатора сигнал, в общем случае непригоден для аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера, задачей которого является сбор и обработка информации в измерительной системе. Этот проект является своего рода «мостом», соединяющим эти два устройства.

На выходе трансформатора тока присутствует синусоидальное переменное напряжение с амплитудой не более нескольких десятков милливольт. Роль схемы заключается в усилении и выравнивании этого сигнала.

Сигнал с выхода первого повторителя поступает на очень простой RC-интегратор, который определяет его среднее значение. Такое усредненное значение полезно в ситуации, когда нам не важна форма импульсов. Постоянная времени этой схемы регулируется потенциометром P2, в то время как резистор R4 предотвращает ситуацию подключения конденсатора C1 напрямую к выходу US2A.

В идеале напряжение на выходе «DC» должно составлять около 32% амплитуды импульса от выхода «PULSE».

Напряжение, подаваемое на модуль, стабилизируется модулем LM78L09. Отрицательное напряжение подается с преобразователя ICL7660. Благодаря двухполярному источнику питания удалось обеспечить правильную работу дифференциальной схемы.

Использование датчика тока ACS712. Часть 2 - Подключение датчика к микроконтроллеру и работа с ним

Ознакомившись с основами теории, мы можем переходить к вопросу считывания, преобразования и визуализации данных. Другими словами мы спроектируем простой измеритель постоянного тока.

Аналоговый выход датчика подключается к одному из каналов АЦП микроконтроллера. Все необходимые преобразования и вычисления реализуются в программе микроконтроллера. Для отображения данных используется 2-строчный символьный ЖК индикатор.

Экспериментальная схема

Для экспериментов с датчиком тока необходимо собрать конструкцию согласно схеме, приведенной на Рисунке 8. Автор использовал для этого макетную плату и модуль на базе микроконтроллера (Рисунок 9).

Модуль датчика тока ACS712-05B можно приобрести готовый (на eBay он продается совсем недорого), или изготовить самостоятельно. Емкость конденсатора фильтра выбрана равной 1 нФ, по питанию установлен блокировочный конденсатор 0.1 мкФ. Для индикации включения питания припаян светодиод с гасящим резистором. Питание и выходной сигнал датчика подведены на разъем с одной стороны платы модуля, 2-контактный разъем для измерения протекающего тока расположен с противоположной стороны.

Для экспериментов по измерению тока регулируемый источник постоянного напряжения подключим к токоизмерительным выводам датчика через последовательный резистор 2.7 Ом / 2 Вт. Выход датчика подключен к порту RA0/AN0 (вывод 17) микроконтроллера. Двухстрочный символьный ЖК индикатор подключен к порту B микроконтроллера и работает в 4-битном режиме.

Микроконтроллер питается напряжением +5 В, это же напряжение используется в качестве опорного для АЦП. Необходимые вычисления и преобразования реализуются в программе микроконтроллера.

Математические выражения, используемые в процессе преобразования, приведены ниже.

Чувствительность датчика тока Sens = 0.185 В/А. При питании Vcc = 5 В и опорном напряжении Vref = 5 В расчетные соотношения будут следующими:

Выходной код АЦП

В итоге, формула для вычисления тока получается следующей:

Важное замечание. Представленные выше соотношения основаны на предположении, что напряжение питания и опорное напряжение для АЦП равны 5 В. Однако последнее выражение, связывающее ток I и выходной код АЦП Count, сохраняет силу даже при флуктуациях напряжения источника питания. Об этом шла речь в теоретической части описания.

Из последнего выражения видно, что разрешение датчика по току составляет 26.4 мА, чему соответствуют 513 отсчетов АЦП, что на один отсчет превышает ожидаемый результат. Таким образом, мы можем заключить, что данная реализация не позволяет измерять малые токи. Для увеличения разрешения и повышения чувствительности при измерении малых токов потребуется использование операционного усилителя. Пример такой схемы показан на Рисунке 10.

Программа микроконтроллера

Программа микроконтроллера PIC16F1847 написана на языке Си и скомпилирована в среде mikroC Pro (mikroElektronika). Результаты измерений отображаются на двухстрочном ЖК индикаторе с точностью до двух десятичных знаков.

Выход

При нулевом входном токе выходное напряжение датчика ACS712 в идеальном случае должно быть строго Vcc/2, т.е. с АЦП должно быть считано число 512. Дрейф выходного напряжения датчика на 4.9 мВ вызывает смещение результата преобразования на 1 младший разряд АЦП (Рисунок 11). (Для Vref = 5.0 В, разрешение 10-битного АЦП будет 5/1024= 4.9 мВ), что соответствует 26 мА входного тока. Заметим, что для уменьшения влияния флуктуаций желательно производить несколько измерений, и затем усреднять их результаты.

Если выходное напряжение регулируемого источника питания установить равным 1 В, через
резистор должен протекать ток порядка 370 мА. Измеренное значение тока в эксперименте – 390 мА, что превышает правильный результат на одну единицу младшего разряда АЦП (Рисунок 12).

При напряжении 2 В индикатор покажет 760 мА.

На этом мы завершим обсуждение датчика тока ACS712. Однако мы не коснулись еще одного вопроса. Как с помощью этого датчика измерять переменный ток? Имейте ввиду, что датчик обеспечивает мгновенный отклик, соответствующий току, протекающему через измерительные выводы. Если ток течет в положительном направлении (от выводов 1 и 2 к выводам 3 и 4), чувствительность датчика положительная, и выходное напряжение больше Vcc/2. Если же ток меняет направление, чувствительность будет отрицательной, и выходное напряжение датчика опустится ниже уровня Vcc/2. Это означает, что при измерении переменного сигнала АЦП микроконтроллера должен делать выборки достаточно быстро, чтобы иметь возможность вычислять среднеквадратичное значение тока.

Читайте также: