Jump to content
SergeyKa

Подсчёт потребления силы тока

Recommended Posts

Никак не могу понять, как лучше посчитать силу потребляемого тока. Потребления тока снимается через трансформатор-тока продетого на проводник. После двухполупериудного выпрямителя на ОУ, если подключать лампу накаливания, то на выходе выпрямителя мы получаем почти-что синус. Или если подключить светодиодный светильник, получаем полусинус. 

spacer.png

spacer.png

И если на выходе поставить сглаживающий конденсатор, то можно получить параметр потребления тока, что в принципе совпадает с расчётами. Т.е. я к примеру вкручиваю 200Вт лампочку и потребления тока 0,87 А, или 40Вт лампочку - 0,18А и это хорошо. Но тут я подключил зарядник для мобильного телефона. И по итогу у меня показывает параметр потребления 60Вт, т.е. конденсатор заряжается так, как будто потребляется 60Вт (0,26А). Я удивился сильно, ну не может зарядник для мобильного телефона столько потреблять. Подключил тестер в разрыв и тестер в режиме амперметра показывает не 0,26А, а 0,03А (что наверное более правильнее). 

Немного подумав решил временно убрать конденсатор, и посмотреть что-же твориться на выходе выпрямителя на ОУ. И вижу картину. Зарядник от мобильного телефона (импульсный) и потребляет ток пиково-импульсно.

spacer.png

Т.е. по сути уже о чистом синусе речи тут не может быть. Думал может быть зарядник от мобильника только так себя ведёт. Включил импульсный зарядник от ноутбука и картина абсолютно такая же. Потребления тока Импульсное, даже отдалённо не напоминает синус.

spacer.png

В свете этого у меня вопрос, как мне измерить силу тока, как высчитать потребление если вместо синуса по итогу показываются импульсы (пики).

Есть ли какая нибудь формула расчёта такого потребления тока. И почему тестер показывает правильную силу тока, как он её определяет?

Спасибо.

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 минут назад, SergeyKa сказал:

Есть ли какая нибудь формула расчёта такого потребления тока. И почему тестер показывает правильную силу тока, как он её определяет?

а кто тебе сказал, что тестер показывает правильно? ее более-менее правильно показывают только тестеры с ThueRMS
Да есть... Irms=sqrt(symm(Im^2)/N) - где  Im - мгновенные значения тока за период,  N - количество отсчетов за период.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если я так понял = корень из среднеквадратичного значения. Как и по сути определение вольт по синусоиде. Но весь ужас в том, что исходя из последней картинки не понятно когда начинается измерение и когда заканчивается. А это значит что считать среднеквадратичное значение можно бесконечно так и не дождавшись итога.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Приглашаем на вебинар «Инновационные технологии Analog Devices в области управления питанием» (11.08.2021)

В программе вебинара технология Silent Switcher® - сочетание высокого КПД и сверхмалого уровня ЭМИ, технология uModule® - высокоинтегрированные решения для источников питания, микро- и нанопотребляющие DC/DC-преобразователи, решения для резервного питания, цифровое управление системой питания (PSM), безоптронные изолированные обратноходовые преобразователи. В практической части вебинара будут продемонстрированы примеры работы с инструментами Analog Devices для проектирования источников питания.
Подробнее

52 минуты назад, SergeyKa сказал:

Но весь ужас в том, что исходя из последней картинки не понятно когда начинается измерение и когда заканчивается.

ужас это только  в голове, на самом деле все проще... просто размер окна должен быть кратен периоду. при 50Гц = 20мс , окно = 20, 40, 60, 80, 100мс и тд. чем больше размер окна тем меньше погрешность из-за несовпадения фазы, конечно при условии, что сигнал периодичный

Share this post


Link to post
Share on other sites

Концевые микропереключатели KLS – простая и надежная коммутация по оптимальной цене

На складе Компэл широко представлены нажимные переключатели от KLS в стандартных и миниатюрных корпусах с различными типами актуаторов. Микропереключатели серий KLS7-KW10 и KLS7-KW4-3Z соответствуют строгим стандартам электрической безопасности и эффективности, что гарантирует надежную коммутацию цепей управления.

Подробнее

знать бы ещё на сколько отстаёт фаза в трансформаторе тока от фазы в измеряемом проводнике. Интересно отставание фазы точное или зависит от чего-то.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Датчики STMicroelectronics – новые возможности систем умного дома ST

Согласно прогнозам аналитиков, в ближайшие пару лет будет наблюдаться заметный рост рынка датчиков движения и положения для умного дома. Компания STMicroelectronics предлагает одну из самых широких линеек MEMS-датчиков, включая акселерометры, гироскопы, цифровые компасы, модули IMU, микрофоны и датчики параметров окружающей среды. Рассмотрим применение датчиков и тенденции их развития.
Подробнее

А вам с какой целью это? для каких-то практических целей или просто интереса для?


Жизнь не белая или чёрная, а в мелкую серенькую полосочку...

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

10 часов назад, Piotr__1 сказал:

для каких-то практических целей или просто интереса для?

А есть разница в итоге получения ответа? Ответ может быть разным?

Share this post


Link to post
Share on other sites

может. разница в том , что вопрошающий не понимает сути ответов , примерно как блондинка, машина и деталь "710"

Share this post


Link to post
Share on other sites

Путём (эксперимента) измерений, понял, что трансформатор тока, отстаёт по фазе, ровно на 90 градусов.

spacer.png

И у импульсного, по сути импульсы идут, в конце т.е. 90+180 градусов. Как раз наверное лучше производить измерения в диапазоне от 90 до 270 градусов от основной фазы.

spacer.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

какова бы ни была фаза, при периодичном сигнале и целом числе периодов, вы получите одинаковый результат. Если сдвинете "окно" на любое число градусов - результат не поменяется.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо. Меня тоже озарило это) Надо было всего лишь поспать))) Не зря говорят умный мысли приходят на свежую голову.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Толи тестер у меня криво измеряет ток, толи трансформатор тока такие искажения даёт. Произвёл замеры. И получается какая-то вакханалия (по форме напоминающая параболу). Почему нет линейности я никак не могу понять. 

spacer.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Пустой график, никаких размерностей, никаких цифр, просто прелесть:wall:.

А почему вы думаете что должна быть линейность, откуда такая уверенность?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Потому что АЦП линейный. 

Показание мультиметра А / Номинал лампы накаливания Вт / Расчётная мощность при U=230В / показания АЦП с датчика тока.
2.17А (500Вт) (499,1 Вт) (АЦП - 146-150)
1.31А (300Вт) (301,3 Вт) (АЦП 117-120)
0.87А (200Вт) (200,1 Вт) (АЦП 92-93)
0.38А (95Вт)  (87,4 Вт)  (АЦП 43-44)
0.16А (40Вт)  (36,8 Вт)  (АЦП 17)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

видимо спасёт только тепловой амперметр )

Edited by oleg_s

Лужу, паяю, ЭВМ починяю!

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 6/12/2021 at 6:23 PM, SergeyKa said:

В свете этого у меня вопрос, как мне измерить силу тока, как высчитать потребление если вместо синуса по итогу показываются импульсы (пики).

Ну как... По формуле из википедии:image.png.7eb874c7ee8b7cdab80197c1d5aaa6cf.png

Интеграл квадрата тока с точки зрения программы считается просто как сумма квадратов отсчетов АЦП за некоторое время. Частота оцифровки должна в 20-50 (а лучше в 100) раз превышать максимальную частоту сигнала. Последняя в данном примере может показаться быть равной 100 Гц, но на деле она раз в 10-20 больше, так как в ряде приведенных примеров ток потребляется короткими импульсами, у них спектр шире.

Впрочем, судя по Вашим графикам с оцифровкой всё в порядке, так что нужно проверить алгоритм расчёта.

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 минут назад, El-Shang сказал:

Частота оцифровки должна в 20-50 (а лучше в 100)

с этим беда. У меня всего-лишь 300 выборок за один полупериод 50 Герц. Т.е. 300 выборок за 10 мс. 

Я поставил сглаживающий конденсатор на 220мКф, чтобы не нагружать микроконтроллер расчётами. И в итоге получил такую же кривую и с конденсатором.  

spacer.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, SergeyKa said:

с этим беда. У меня всего-лишь 300 выборок за один полупериод 50 Герц

Почему беда? Это как раз то, что требуется. 

 

1 hour ago, SergeyKa said:

Я поставил сглаживающий конденсатор на 220мКф, чтобы не нагружать микроконтроллер расчётами.

Куда поставили? И как это должно влиять на расчёты? :-)

Share this post


Link to post
Share on other sites

После двухполупериодного выпрямителя на ОУ. АЦП не может жевать отрицательную полуволну. Поэтому пришлось разворачивать полуволну, чтобы не спалить АЦП.

Для пробы поставил на выходе поставил резистор и конденсатор. Чтобы сгладить пульсации и привести сигнал к общему знаменателю, убрал формулу расчёта среднеквадратичного значения и просто сканирую показания АЦП. И график аналогичный. Т.е. По сути формула работала корректно, проблема не в формуле. Я уже думаю может виноват выпрямитель на ОУ и он так искажает сигнал? Надо попробовать подать на вход выпрямителя "пилу" чтобы посмотреть линейность выпрямителя.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Какие пульсации, кого сгладить, график чего? :-) Схему и исходиники в студию, тогда можно будет предметно говорить, а не гадать на кофейной гуще.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Забудьте про конденсатор и про выпрямитель. Подал треугольник с положительной и отрицательной полуволной, чтобы проверить выпрямитель на линейность. После того как выпрямитель перевернул треугольник, АЦП принимает такой сигнал на выходе. В принципе линейность выдержена. Значит АЦП работает корректно, выпрямитель работает корректно, даже более чем ожидалось (судя по графику). Остаётся только трансформатор тока. Видимо из-за него получается нелинейность сигнала. Другого варианта видимо нет.

spacer.png

Упрощённая схема такая.

PLniLe7GA4g.jpg?size=597x329&quality=96&

если с конденсатором, то такая.

H6NjOlbKLsg.jpg?size=595x327&quality=96&

Edited by SergeyKa

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
29 минут назад, SergeyKa сказал:

поставил резистор и конденсатор. Чтобы сгладить пульсации и привести сигнал к общему знаменателю, убрал формулу расчёта среднеквадратичного значения и просто сканирую показания АЦП. И график аналогичный. Т.е. По сути формула работала корректно, проблема не в формуле.

...300 выборок за 10 мс...

Резистор и конденсатор - это процесс интегрирования. Хоть "электрический", хоть по формуле на бумажке. Результат такого интегрирования - среднее значение. Сл-но, формула в АЦП тоже вычисляет среднее? А должна "корень из суммы квадратов". Т.е., каждое из 600 значений (за весь период!) возвести в квадрат и просуммировать. После чего из полученной суммы извлечь корень.

Скрытый текст

С "треугольником" сложнее: его "среднее" и "среднеквадратичное" равны между собой (умозрительно - это так, а расписываль - лень... поэтому - могу ошибаться).
=====================
Почему 600? А вдруг в цепи однополупериодный выпрямитель работает?

Да и вообще: лучше взять 10 или 100 периодов, т.е. - усреднить значение - показания меньше "прыгать" будут. Впрочем - это зависит от цели и поставленной задачи.

С уважением В.

Edited by bam-buk

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Да у автора там какой-то бардак, судя по всему. Если бы у него на выходе были 220 мкф, или сколько там, то он не получил бы тех графиков, которые приводил в самом начале. :-) Видимо, он что-то отключает, кого-то смотрит, потом подключает ещё раз и снова смотрит. Не забывая удивляться между всем этим.

На деле же отладка этого изделия не так сложна:

  1. подаём на вход АЦП какую-то известную постоянную, скажем, соответствующую одному амперу:
  2. отлаживаем расчет среднеквадратичного значения, он должен насчитать ровно один ампер;
  3. выполняем несколько контрольных измерений для значений больше/меньше выбранного, допустим 1.5 и 0.5 Ампера;
  4. убедившись, что на постоянке всё работает переходим к испытаниям на переменке;
  5. берём резистивную нагрузку, и измеряем/рассчитываем ток, который через неё протекает, обычного мультиметра тут вполне достаточно, пусть он и будет врать в пределах 5-ти процентов;
  6. смотрим, что "намерял" ранее отлаженный на постоянке алгоритм, вносим правки, скажем, меняем время интегрирования;
  7. при возникновении сомнений возвращаемся к шагу 1;
  8. последующие шаги опциональны и зависят от личной "упоротости", перфекционизма и желания достичь "правильного" результата ;-)
  9. собираем макет реактивной нагрузки, диодный мост, конденсатор, резистор;
  10. рассчитываем RMS импульса тока, возникающего при зарядке конденсатора при данных условиях;
  11. подключаем наш измеритель и сравниваем с расчетным значением;
  12. радуемся или огорчаемся;

В общем, очень важно заиметь контрольную точку, в которой точно всё работает, дабы потом можно было понять что пошло не так и на каком шаге в дальнейшем. И продвигаться от наиболее простого и предсказуемого сценария к наиболее сложному. А иначе это будет просто хаотическое метание в темноте.

Всех благ!

Edited by El-Shang

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 часов назад, bam-buk сказал:

формула в АЦП тоже вычисляет среднее? А должна "корень из суммы квадратов".

Вот как раз формула вычисляет корень из среднеквадратичного значения. Но вот с ней "дебет с кредитом" не сходится. Дополнительно для проверки у меня к примеру есть светодиодная лампа на 20Вт мощности и Зарядник от мобильного устройства приблизительно 69Вт мощности.

_____________________________________________________________

1) Я выкидываю расчёт среднеквадратичного значения из программы и снимаю значения АЦП напрямую, далее я добавляю конденсатор (сглаживающий), он и будет работать вместо формулы, сглаживать и приводить к единому числу все пульсации. (т.е. повторюсь за место формулы работает, конденсатор)

То при калибровке такой схемы:

- У меня все лампочки по потреблению тока имеют почти-что такой же результат, как и на тестере "плюс" или "минус", расхождения есть но незначительные.

- Дополнительно если я подключаю светодиодную лампу, у меня расчётная мощность получается (~18-19 Вт), что почти что права на этикетке лампы написано (20Вт),

- Дополнительно подключаю зарядник от мобильника, который даёт такие импульсы большие (на графике выше показаны эти импульсы), схема с конденсатором показывает (~59-65 Вт) - что тоже укладывается в пределы написанного на этикетке зарядника, а именно (230В, 0,3А, 69Вт).

_____________________________________________________________

2) Я подключаю АЦП напрямую (выкидываю конденсатор с резистором), и подключаю расчёт среднеквадратичной формулы. И тут и начинается странность. 

При калибровке такой схемы:

- Все лампочки также по потреблению тока имеют почти-что такой же результат, как и на тестере "плюс" или "минус", расхождения есть но незначительные.

- Светодиодная лампа, у меня расчётная мощность получается (~30 Вт), что уже гораздо страннее,

- Зарядник от мобильника, показывает (~600 Вт), что ещё более страннее ибо столько зарядка мобильника потреблять не может.

 

Судя по расчётам формулы, при подключении обычных ламп накаливания, где сигнал с датчика тока имеет синусоидальный сигнал, среднеквадратичная формула работает отлично, но стоит только подключить устройства с импульсным блок питанием, как формула перестаёт работать и показывает какие-то другие значения. И здесь конденсатор включенный в цепь имеет куда более правдивые показания, чем формула. Но всё же, и там и там, и в схеме без формулы, но с конденсатором, ни в схеме без конденсатора, но с формулой, на графиках видна нелинейность напоминающая параболу. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
3 часа назад, SergeyKa сказал:

формула вычисляет корень из среднеквадратичного значения.

"Среднеквадратичное" - это "среднее для ряда квадратов чисел", подразумевает "корень из суммы квадратов".
"Корень из среднеквадратичного" = "корень из корня суммы квадратов". Ошибка или опечатка?

3 часа назад, SergeyKa сказал:

добавляю конденсатор (сглаживающий), он и будет работать вместо формулы, сглаживать и приводить к единому числу все пульсации. (т.е. повторюсь за место формулы работает, конденсатор)

Схема "резистор+конденсатор", подключенные к источнику напряжения, выполняют функцию усреднения, т.е. получаем значение "среднее" (в нашем случае "средневыпрямленное"). Т.е.:

"Конденсатор сглаживающий" = "среднее"
Далее.
"Формула" = "среднеквадратичное".

Можно ли поставить знак "=" между синей и зелёной формулами? Попробуем:
"Конденсатор сглаживающий""Формула"
или
"среднее" = "среднеквадратичное".
Нельзя!!!
Т.о, конденсатор не может заменить формулу!

Если разбираться в математике дальше, то можно выяснить, что для некоторых "красивых" периодических сигналов (синусоида, "треугольник", "трапеция", "пила", меандр) "среднее" и "среднеквадратичное" отличаются друг от друга на несколько %% (до ~15% - точно не помню. Кстати, пока писал это понял, что для "треугольника" отличие есть, значит в предыдущем сообщении я ошибался). Это "отличие" называется "коэффициент формы" (=отношение среднеквадратичного значения к средневыпрямленному). Для "некрасивых" непериодических сигналов такого коэф. не существует.
Т.о., для "красивых" сигналов конденсатор после выпрямителя может заменить формулу, но нужно помнить о коэффициенте формы.

1. Если на "графике" (красивая квадратичная парабола!) показана зависимость
(измеренное прибором) от (вычисленное по формуле),
то появляется сильное подозрение, что в формуле "не всё в порядке" (именно потому сильное, что "красивая квадратичная парабола", т.е. в вычислениях не хватает корня/квадрата). Ещё одно подтверждение подозрению:

3 часа назад, SergeyKa сказал:

подключаю расчёт среднеквадратичной формулы. И тут и начинается странность. 
..............
... где сигнал с датчика тока имеет синусоидальный сигнал, среднеквадратичная формула работает отлично, но стоит только подключить устройства с импульсным блок питанием, как формула перестаёт работать и показывает какие-то другие значения. 

Т.е., для "красивых" сигналов всегда есть спасительный "коэф. формы"...

2. Трансф.тока обязательно нужно "контролировать":
во-первых, сердечник не должен входить в насыщение ("запас" - 2 раза минимум);
во-вторых, его нужно нагружать на активное сопротивление, чтобы исключить в нём резонансные явления (мало ли!).
Кстати: график вполне может выглядеть как "насыщение" сердечника...

3 часа назад, SergeyKa сказал:

Зарядник от мобильника, показывает (~600 Вт)

Похоже на пиковое значение...

С уважением В.

ПС. Просто интересно: в формуле есть сомножитель 1/N, где N - число отсчётов (кажется, 300)?. Он не обязателен - его можно "заменить" иными "константами" в схеме...

П2С. А можно ли из АЦП извлечь 300(?) отсчётов и посмотреть на них, т.е. удостовериться, что АЦП делает верные отсчёты для подстановки их в формулу? В идеальном случае график, построенный на этих отсчётах должен повторять 1:1 синусоиду для лампочки или "страшные" импульсы для "импульсника".

Edited by bam-buk

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.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  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.

Loading...

  • Сообщения

    • Черный верх, красный низ. Они что, не совсем пьезо?
    • Если деталь не поддаётся, нужно взять отвёртку помощнее (пассатижи побольше, лом подлиннее, кувалду потяжелее, замах ширше и т.п.). 
    • Сколько не видел "потёкших" конденсаторов, ни разу не попадались такие, чтобы прямо плату заливали, да ещё и на обратную сторону переходило. Максимум - бурые наросты в районе разгерметизации. Ну нету в них такого количества жидкости, чтобы всё вокруг залить. ИМХО, это остатки неотмытого флюса, которые, кстати, видны и в других местах платы.
    • "Шкворчание" в отсутствии точной настройки на станцию или при плохих условиях приёма -  неотъемлемое свойство приёмников на этой микросхеме. Если характер звучания изменяется при вращении органа настройки, значит (вероятно) приёмник работает нормально и требуется только укладка диапазона. Для укладки нужно иметь под рукой фабричный приёмник с точной шкалой, например, мобильный телефон с функцией приёмника. Ещё удобней ФМ модулятор (передатчик). Я вот такой собирал, всё заработало с первого раза. Сообщения от участника РусланРВ, печатки на следующей странице. УНЧ пробовал разные, на 174УН7, TDA2003 и на рассыпных транзисторах, всё работает хорошо. Что касается "сколько витков катушка и каким проводом", то всё зависит от того, какая схема настройки используется. В журнале Радио 90 - 2000 годов эта тема была популярна и конструкции с подробным описанием публиковались регулярно. Большинство имеющихся в сети материалов являются перепечатками тех статей, зачастую, бездумно урезанными или с новыми ошибками. Поэтому нужно подходить критически и суммировать информацию из нескольких источников. Кстати, вот список литературы, который приложен к рекомендованной выше статье, желательно почитать, всё это доступно в сети.
    • Вася, Вы лентяй: https://cxem.net/tuner/tuner20.php
    • Не понимаю, зачем использовать, ( а тем более, советовать кому либо постороннему) ненадёжный, потенциально опасный способ зарядки напрямую, если свободно доступен правильный, безопасный и многократно проверенный? Стремление сэкономить 30 рублей на модуле зарядки? К тому же, не все литиевые аккумуляторы имеют встроенную защиту вообще, а бывают и с фуфлыжной платой.   
×
×
  • Create New...