Трансформатор для измерения напряжения сети

[den2life]

Здравствуйте. Помогите разобраться с трансформатором TV16. Собираю небольшой вольтметр с гальванической развязкой. Измеряю напряжение сети 220В. STM32 АЦП 12bit.

Сопротивление R1 = 300kOm, т.к. при 100кОм (Входной ток ~2.5мА) нагрев сильный. Сопротивление нагрузки сначала выбрал (RL) выбрал методом подбора 1.5 кОм, чтоб выходное напряжение в диапазон 3Вольта составляло. Но при такой схеме относительно моего мультиметра каждый раз меняется коэффициент найденный при помощи АЦП,  то есть присутствует нелинейность, что очень неприятно для точности. Например, мультиметр показывает 221В, что равно в ADC=2950. Я делю 221Вольт на ADC=2950 и получаю 0,07491525424, т.н. коэффициент. Далее, чтоб найти напряжение сети через STM32 я вычисляю ADC*Коэффициент = Voltage.  Правильно ли всё я делаю? И как добиться точности в 1-2%?

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[slav0n]

что это за схема вообще?

и чему студентов учат?...

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Falconist]

Фактически у Вас получился трансформатор не напряжения, а тока. Нагрузка - R2, а трансформатор измеряет ток в его цепи. Меняете номинал нагрузочного резистора R1 - изменяется выходное напряжение. Зависимость между напряжением и током, конечно имеется, но не абсолютная.

Если учесть, что сопротивление сети низкое, но нулю не равное, плюс непостоянная несинусоидальность из-за разного к-ва подключенных к ней импульсных БП без ККМ и помехи от них и разных диммеров - и получаете отмеченную нестабильность. 

[Реклама]

Организация питания на основе надежных литиевых аккумуляторов EVE и микросхем азиатского производства

Качественное и безопасное устройство, работающее от аккумулятора, должно учитывать его физические и химические свойства, профили заряда и разряда, их изменение во времени и под влиянием различных условий, таких как температура и ток нагрузки. Мы расскажем о литий-ионных аккумуляторных батареях EVE и нескольких решениях от различных китайских компаний, рекомендуемых для разработок приложений с использованием этих АКБ. Представленные в статье китайские аналоги помогут заменить продукцию западных брендов с оптимизацией цены без потери качества. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[demo1420]

Приветствую. Очень интересная тема для обсуждения.. Когда-то тоже задавался это задачей так руки и не дошли, мысли остановилиль на том что применять трансформатор это хорошо если он есть специально для этих целей должен быть с очень низкой индукцией, дабы не искажать форму напряжения.. Кроме того применять диодный мост нельзя, он имеет нелинейность, особенно такой говняный, тут нужен прецензионный выпрямитель на операционнике. при том сигнал слепить в кучу, и дополнительно отдельно компаратором отслеживать переход через 0...

Для себя я решил что для гальвано развязки можно применить опто-операционник.., дополнительно нужен преобразователь с гальворазвязкой.. Короче в любом случае получается накладно!

Применение оптопары дало хороший результат при измерениях в определенном диапазоне напряжений, но очень паскудную тепловую характеристику, в 1 процент здесь точно не втиснутся максимально-минимально 5%..

Интересно выслушать мнения других ???

 

[Реклама]

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Falconist]

26 минут назад, demo1420 сказал:

дабы не искажать форму напряжения

Псевдопроблема. Я снимал с понижающей вторички сигнал для формирователя перехода через 0 - попадал точно в ноль в первичке.
 

[Реклама]

Литиевые аккумуляторы EVE Energy и решения для управления перезаряжаемыми источниками тока (материалы вебинара)

Опубликованы материалы вебинара Компэл, посвященного литиевым аккумуляторам EVE Energy и решениям для управления перезаряжаемыми источниками тока.

На вебинаре мы представили информацию не только по линейкам аккумуляторной продукции EVE, но и по решениям для управления ею, что поможет рассмотреть эти ХИТ в качестве дополнительной альтернативы для уже выпускающихся изделий. Также рассмотрели нюансы работы с производителем и сервисы, предоставляемые Компэл по данной продукции. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[demo1420]

У меня было дополнительное желание наблюдать форму сигнала..

Вы хотите сказать что при столь малых токах диоды не вносят искажения в сигнал? не дают смещения и открываются точно в ноле?

[Реклама]

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Falconist]

Откуда Вы взяли эту чушь? Я ничего о диодах (выпрямителе) не говорил. Даже не заикался. 
 

[demo1420]

В осциллографах применяются АЦП, с двухполярным питанием или с интегрированным смещением, а как вы собираетесь переменку подать на униполярный АЦП? поэтому и нужно выпрямить, можно конечно вдуть цепочку смещения с кондерами, но при этом мы теряем в характеристиках.

[Айнцвайдрайченко]

Брошу и я свой помидор... За трансформатор уже сказано, скажу об измерении напряжения. Диодный мост + конденсатор = амплитудное значение напряжения, без учета его формы. А опыт показывает, что форма сетевого напряжения далека от синуса. Если же Вам требуется видеть такое же напряжение, как на магнитоэлектрическом вольтметре, то никаких конденсаторов после моста(!), а контроллер должен вычислять среднеквадратическое значение по каждому полупериоду. Еще часто применяется вычисление среднеинтегрального значения (пропорционально площади фигуры, ограниченной полупериодом), что хорошо для правильной оценки мощности. 

Применение разных методов вычисления даст разные результаты, так же как и применение измерительных приборов разных систем.

Изменено 6 октября, 2016 пользователем Айнцвайдрайченко

[demo1420]

Абсолютно согласен! фильтр на емкости не работает, 1,41 тоже некогда не получишь.. нужно только пересчитывать интегральную сумму.

также не забудем о среднеквадратичном RMS, и средневыпрямленым которое обычно меряет тестер, разница будет очень заметна!

[den2life]

Всем привет. Спасибо за ответы. Особенно благодарю @Falconist и @demo1420, спецификация трансформатора TV16. Схему придумывал не сам, т.к. АЦП однополярный, нужно выпрямить, а конденсатор добавлен для получения форму сигнала не синуса, а "постояннки", для облегчения ац-приобразования - двухполупериодное выпремление мне показалось менее инертным, иначе сглаживать пришлось бы большой емкостью, что приводит к инертности (или тао была бы очень большой, при учете что мост - эквивалент сопротивлению). Я так понимаю без ОУ и детектора 0(нуля) на компараторе не обойдется схема. А жаль. Обращаюсчь к ГУРУ схематехникам, Если иначе никак(OpAmp+COMP), то помогите со схемой.

Изменено 7 октября, 2016 пользователем den2life

[slav0n]

теперь надо искать  китайца чтобы узнать спецификацию трансформатора.

Сетевые т.н. "барьеры" вполне успешно отслеживают амплитудное напряжение каждой полуволны и не кашляют.

[Vovk Z]

В 07.10.2016 в 04:45, den2life сказал:

Всем привет. Спасибо за ответы. Особенно благодарю @Falconist и @demo1420, спецификация трансформатора TV16. Схему придумывал не сам, т.к. АЦП однополярный, нужно выпрямить, а конденсатор добавлен для получения форму сигнала не синуса, а "постояннки", для облегчения ац-приобразования - двухполупериодное выпремление мне показалось менее инертным, иначе сглаживать пришлось бы большой емкостью, что приводит к инертности (или тао была бы очень большой, при учете что мост - эквивалент сопротивлению). Я так понимаю без ОУ и детектора 0(нуля) на компараторе не обойдется схема. А жаль. Обращаюсчь к ГУРУ схематехникам, Если иначе никак(OpAmp+COMP), то помогите со схемой.

Для вьіпрямления напряжения с целью измерения используют активньій вьіпрямитель, а то что у вас на первоначальной схеме - для силовьіх нужд.

Кроме того, резистор перед трансформатором убрать. Необходимое напряжение можно получить делителем напряжения.

 

Резистор большого номинала и вьіпрямительньій мост - основнье причиньі нелинейности.

Изменено 9 октября, 2016 пользователем Vovk Z

[den2life]

37 минут назад, Vovk Z сказал:

Для вьіпрямления напряжения с целью измерения используют активньій вьіпрямитель, а то что у вас на первоначальной схеме - для силовьіх нужд.

Кроме того, резистор перед трансформатором убрать. Необходимое напряжение можно получить делителем напряжения.

 

Резистор большого номинала и вьіпрямительньій мост - основнье причиньі нелинейности.

Если убрать с трансформатором ничего не случится? В схеме рекомендуют всё-таки поставить ограничительный резистор.

Изменено 9 октября, 2016 пользователем den2life

[Falconist]

А прочитать, что там написано - не судьба?

Цитата

As a current type voltage transformer...

Трансформатор напряжения, как токовый.

[den2life]

6 часов назад, Falconist сказал:

А прочитать, что там написано - не судьба?

Трансформатор напряжения, как токовый.

Хорошо токовый. он как никак предназначен для измерения напряжения. То что он токовый меня не смущает. Для АЦП всё равно нужно напряжение. После сопротивления RL выход = напряжение. А форма выходного напряжения - синус. Я попробовал поставить свич диод LL4148 последовательно после TV16. Результат. Выход - однополупериодный сигнал, с пилообразными шумами ~100мВ 10кГц. ПоПытался убрать шумы фильтром ФНЧ после диода. Выход стал "постоянным", но не полностью примерно 5-10мВ осталось от сетевой частоты, хотя ФНЧ был настроен на 100Гц. Попробовал настроить ФНЧ на 10 кГц - появился крюкобразный двухполупериодный сигнал с частотой 50 Гц.

В итоге поставил 100нФ присутствует пилообразное напряжение в ~100мВ частотой 50Гц. Программно усредняю, результат - г*вно. Скачат показания. При 1мкФ шумы исчезли хотя и не совсем, но появилась инертность.

Я понимаю что в схемотехнике плоховат, ведь поэтому я здесть. Помогите ребята.

Изменено 9 октября, 2016 пользователем den2life

[Falconist]

Убираете нафиг резистор - и получаете трансформатор напряжения. Ставите взад - и получаете трансформатор тока.

А если плохо разбираетесь - то не выносите "вумным дядькам" мозги на форумах, а занимаетесь самообразованием.

[_VN_]

Как быть с петлёй гистерезиса трансформатора, которая вносит дополнительные гармоники в измеряемый сигнал? Предпочтительным вариантом будет отказ от трансформатора и полная развязка от сети всего узла АЦП. Вольтметр В7-34 построен именно по такой схеме. 

v7-34ie.zip

v7-34to.zip

[harvester]

Вы что, этот трансформатор нельзя включать без резистора - сгорит!

Когда мне нужно было померить сетевое я взял трансформатор 220х12 + делитель и на МК. А дальше, либо несколько выборок делать, либо конденсатор побольше. Он будет сглаживать, затем, аппроксимируем.

С этим трансом можно попробовать сделать делитель на сопротивлениях и с одного из них снимать напряжение через трансформатор, но это уж как получится...

По точности нужно плясать от выборки. На AVR это 1024 отсчета. Берем 5в - получаем точность 0.005в (в теории). А возьмем 220в - 0.2в. Можно схитрить и для 240 делителем отсечь 200, остальное 40 и мерить. Но погрешность будет уже складываться от стабильности отсечки 200 + остаток.

[Falconist]

Раз сгорит - значит, менять трансформатор на другой, подходящий.

Что касается делителя - тоже не вариант: http://forum.cxem.net/index.php?/blogs/entry/317-точный-делитель-из-неточных-резисторов-и-грабли-при-применении-резистивных-делителей/


 

 

[harvester]

Вот и я про то, трансформатор выбрали не тот, но примастрячить куда-нибудь надо

А резисторы есть очень дорогие и очень точные. Но я предпочитаю в таком случае мнооборотник ставить для подгона. Опять же, температурный дрейф сделает свое дело. Хотя, если мы не ракету в космос запускаем, то может быть нас это и устроит

[slav0n]

делитель вообще-то можно и программно откалибровать

а трансформатор вообще-то можно и так прикрутить: