Измерение переменного напряжения 220 вольт через трансформатор тока ZMPT101B на Atmega8

[Uhbif]

Приветствую всех!

Изначально задача следующая, измерение переменного напряжения частотой 50 Гц в диапазоне 150-250 вольт, с погрешностью +-2 вольта. 

Пробую измерять переменное напряжение  220 вольт через трансформатор тока ZMPT101B, в первую обмотку ставлю последовательно резистор на 220 кОм, во вторую параллельно ставлю резистор на 1.6 кОм. При измерении напряжения со второй обмотки без АЦП микроконтроллера вижу абсолютно чистую синусоиду, ее изменение пропорционально и линейно входному напряжение 220 вольт. Но при подключении к АЦП вся линейность и чистота синусоиды теряется. Предполагаю, что это происходит из-за того, что АЦП имеет определенную емкость и именно она и влияет на линейность и чистоту синусоиды. Пробовал увеличивал сопротивление в первой обмотке до 440 кОм, ставил последовательно еще один резистор на 220 кОм, ситуация значительно улучшается, но она не идеальна, также предполагаю, что можно еще увеличить сопротивление в первой обмотке, например, до 850 кОм и будет наверное еще лучше, т.к. ток упадет приблизительно до 0.25 мА и напряжение во второй обмотке будет около 400 мВ и емкость АЦП не будет так сильно влиять. Исходя из вышеизложенной информации хочу обратиться к пользователям сайта, кто то может имел такую же проблему и как она была решена. По даташиту и по роликам в интернете все говорят о линейности работы данного трансформатора при сопротивлении в первой обмотке 200-220 кОм, то есть стараются задавать ток 1-2 мА, в моем же случае ток должен упасть и весьма значительно.  Буду признателен за толковые ответы.

[Реклама]

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

[my504]

Какое значение напряжения вы хотите измерить? Действующее или амплитудное?

[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

[ChePay]

35 минут назад, Uhbif сказал:

задача следующая, измерение переменного напряжения...

Пробую измерять переменное напряжение  220 вольт через трансформатор тока

A это не смущает?

Почему не взять обычный трансформатор и понизить 220 В в нужное число раз. А потом уже мерить с помощью АЦП?

Изменено 20 января, 2023 пользователем ChePay

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

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

[Uhbif]

Действующее

смущают габариты обычного трансформатора, он будет больше по размерам чем ZMPT101B

[my504]

34 минуты назад, Uhbif сказал:

в первую обмотку ставлю последовательно резистор на 220 кОм, во вторую параллельно ставлю резистор на 1.6 кОм. 

Дело не совсем в емкости. Дело в УВХ. А УВХ это не только емкость, но и ключ захвата. Сами по себе просечки на сигнале в момент подключения УВХ никак не влияют на измерения. Важно, что бы время захвата (acquisition time) было достаточным для заряда емкости УВХ до входного напряжения. Преобразование будет производится со значением напряжения в момент отключения УВХ. Необходимое время захвата зависит от выходного сопротивления источника сигнала.

5 минут назад, Uhbif сказал:

Действующее

Какую частоту дискретизации предполагаете выбрать?

8 минут назад, ChePay сказал:

A это не смущает?

А почему это должно смущать? Последовательно включен балласт и фактически измеряется ток через балласт. А он пропорционален напряжению.

[Огонёк]

16 минут назад, Uhbif сказал:

Действующее

Так может его того, в постоянное и в конденсатор? А дальше дело техники, коэффициент подобрать - и никаких синусоид...

[my504]

Не слишком плодотворная идея. Просто потому, что так действующее значение не измерить. Так измеряется пиковое.

[Огонёк]

6 минут назад, my504 сказал:

пиковое

С действующим связано простой формулой.

[Uhbif]

4 минуты назад, Огонёк сказал:

Так может его того, в постоянное и в конденсатор? А дальше дело техники, коэффициент подобрать - и никаких синусоид...

Пробовал в постоянное через диодный мост, но проще так не получается, так как характеристика диодов нелинейная и данные тоже нелинейные, проще здесь не получается.

Приходится подбирать несколько коэффициентов для различных уровней входных сигналов. Это усложняет программу.

Пробовал измерять переменное входное напряжение через обычный резистивный делитель 100 и 1 кОм соответственно, отличная линейность и точность, недостаток один нельзя путать фазу и ноль, иначе КЗ. Поэтому задумался о применении трансформатора тока. 

 

7 минут назад, my504 сказал:

Не слишком плодотворная идея. Просто потому, что так действующее значение не измерить. Так измеряется пиковое.

Через обычный резистивный делитель все измерялось нормально, недостаток один, нельзя путать фазу и ноль, как написал выше. 

[my504]

1 минуту назад, Огонёк сказал:

С действующим связано простой формулой.

Связано не с пиковым, а с амплитудным. Да и то, если это чистая синусоида. А когда в сети была чистая синусоида?

2 минуты назад, Uhbif сказал:

Поэтому задумался о применении трансформатора тока. 

Нормальное решение. Только нужно, чтобы трансформатор тока был рассчитан на 50 Гц.

Так какая предполагается частота дискретизации?

[Uhbif]

сейчас гляну в программе

[Огонёк]

2 минуты назад, my504 сказал:

Связано не с пиковым, а с амплитудным.

А амплитуда и пик напряжения - разве не одно и то же?

5 минут назад, my504 сказал:

А когда в сети была чистая синусоида?

Подозреваю, что

1 час назад, Uhbif сказал:

напряжения частотой 50 Гц в диапазоне 150-250 вольт

это не совсем про сеть.

Или про плохую сеть.

[my504]

Нет конечно. Вы забываете, что измеряется не синусоида с выхода генератора сигналов, а сеть. И амплитуда там постоянно изменяется. Емкость просто будет сохранять максимальное значение на интервале саморазряда или разряда на измерительную цепь.

Впрочем, даже если и измерять амплитуду чистого синуса, то для этого совершенно не требуется выпрямитель. Достаточно делать две выборки через 5 мс и вычислять амплитуду по простой формуле как корень квадратный из суммы квадратов.

Однако точность действующего значения рассчитанного из амплитудного будет никакая. В сети достаточно мерзкая форма напряжения. Ее похабят нелинейные нагрузки и насыщение трансформаторов, включая трансформатор ТП...

Изменено 20 января, 2023 пользователем my504

[Uhbif]

хорошо тогда 187-242 вольта это по ГОСТу

[Огонёк]

3 минуты назад, my504 сказал:

сеть. И амплитуда там постоянно изменяется

Сеть - не звуковой сигнал. Изменение амплитуды на масштабах интегрирования там сводится к незначительной погрешности.

Изменено 20 января, 2023 пользователем Огонёк

[my504]

Только что, Огонёк сказал:

Изменение амплитуды на масштабах интегрирования там сводятся к незначительной погрешности.

Да вы что? 

Любой бросок амплитуды будет тупо запоминаться на емкости. Результат никакого отношения к текущей амплитуде иметь не будет.

[Огонёк]

2 минуты назад, my504 сказал:

Любой бросок амплитуды будет тупо запоминаться на емкости.

Ага. На века - наши правнуки его смогут оценить.

[Uhbif]

12 минут назад, my504 сказал:

Связано не с пиковым, а с амплитудным. Да и то, если это чистая синусоида. А когда в сети была чистая синусоида?

Нормальное решение. Только нужно, чтобы трансформатор тока был рассчитан на 50 Гц.

Так какая предполагается частота дискретизации?

Руководствовался следующими соображениями

Для формирования тактовой частоты модуля АЦП в нем имеется  
отдельный предделитель. Коэффициент деления предделителя и  
соответственно длительность преобразования определяются состоянием битов 
ADPS2...ADPS0 регистра ADCSRA/ADCSR (см. Табл. 9.5). 
Наибольшая точность преобразования достигается, если тактовая  
частота модуля АЦП находится в диапазоне 50...200 кГц. Соответственно,  
коэффициент деления предделителя рекомендуется выбирать таким, чтобы 
тактовая частота модуля АЦП находилась в указанном диапазоне. 

В программе 

void adc_init(void)       //включаем АЦП
{
  SFIOR |= (1<<PUD); 
  ADMUX |= (1 <<REFS0);   //выбираем напряжение для сравнения AVCC и подключаем АЦП к РС1 контролллера
  ADCSRA |= (1<<ADEN)|(1<<ADIE)|(1<<ADPS2)|(1<<ADPS1)|(0<<ADPS0);
 }

то есть коэф деления 64 согласно табл. 9.5 книги Евстифеева Микроконтроллеры Мега стр. 409. Получается 15 кГц, что меньше диапазона 50-200 кГц, но опытным путем при измерении на резистивном делителе именно так получалась наилучшая точность. 

Далее 

unsigned int get_adc_result(void)
{
 return((uint16_t)(summ / cycle_max));
}

cycle_max = 32, то есть 32 измерения и усредняем данные с АЦП.

Далее 

for (l=0; l < 100; l++)   
   { 
   adc_select_channel(ch_v);     
   while(adc_ready()); 
   v = 1.1*get_adc_result();
   value = value + v; 
   if(PINC.3==0)
   { 
   value = 0;   
  sost_off();
   }  
   delay_ms(1); - 100 измерений в цикле через 1 мс и снова усредняем, при таком раскладе на резисторах вполне нормальная работа в диапазоне 150-250 вольт.

Примерно так работает программа. 

 

 

 

 

 

[Огонёк]

@my504 действующее значение напряжение - оно на чём-то да действует. И это что-то кратковременные разовые пики сгладит.

[my504]

Только что, Огонёк сказал:

Ага. На века .

Простой пример. Сегодня пришла плата изделия в ремонт. Из Новосибирска. На конденсаторах питания 35 Вольт. Штатно там 55...

Практически "на века"... 

2 минуты назад, Огонёк сказал:

@my504 действующее значение напряжение - оно на чём-то да действует. И это что-то кратковременные разовые пики сгладит.

А вы точно знаете что такое действующее значение напряжения?

[Огонёк]

Только что, my504 сказал:

Простой пример.

Не поспеваю за хитрым виражом мысли. Как плата из Новосибирска связана с измерением действующего значения в худо-бедно-вроде-бы сети?

[Uhbif]

спасибо всем за участие в беседе, на сегодня я все, иду спать, если есть интересные мысли, я рад их выслушать

[my504]

3 минуты назад, Uhbif сказал:

Получается 15 кГц 

Да вы могли бы только эту величину озвучить.

Правда я совершенно не понял как вы считаете действующее...  В куске кода написано что то напоминающее средневыпрямленное значение... Это совсем не действующее.

[Огонёк]

5 минут назад, my504 сказал:

А вы точно знаете что такое действующее значение напряжения?

Взаимно. Какова ваша версия?

И, пользуясь случаем, спрошу:

28 минут назад, my504 сказал:

Связано не с пиковым, а с амплитудным.

Вы в чём разницу между пиковым и амплитудным видите?

[my504]

4 минуты назад, Огонёк сказал:

Не поспеваю за хитрым виражом мысли. Как плата из Новосибирска связана с измерением действующего значения в худо-бедно-вроде-бы сети?

Очень просто. Там выпрямитель. И емкость. То самое, что предложили вы. Включали крайний раз дней 10 назад.