Снятие значений с измерительного трансформатора

[AndOleg]

Искал куда, но решил в эту ветку. Голову уже сломал как сделать поизящней.

Есть 2-е задачи - снимать значение переменного тока с измерительного трансформатора (Talema AC-1010).
1. Пороговая индикация есть ток в цепи или нет. Вывод на обычный светодиод.
2. Измерение тока в нагрузке.
Проблема заключается в измерении токов низкого уровня.

В принципе, есть такая микросхема - LTC1966, но она дорогая. А трансформаторов в приборе около 10-ка. Да и не очень она подходит в условиях динамического измения значений токов.



Что можно сделать подешевле и "не городить огород"?

[al2sav]

Сделать ее аналог на ОУ - усилитель+детектор, причем двухдиапазонный - два усилителя друг за другом и к каждому детектор. На малых токах снимаем со второго выхода, на больших - с первого.

[Гоша]

Дык че надо то в результате?
TrueRMS надо?
Чем будет измеряться?
Если TrueRMS не надо - нагружай трансформатор резистором, усиливай сигнал с трансформатора по переменному напряжению ОУ во сколько хочешь раз, детектируй на тех-же ОУ, интегрируй ФВЧ и измеряй полученное напряжение.
После ФВЧ поставить компаратор и получить пороговую индикацию.
Вообще-то, когда имеется много точек измерения, уже можно задуматься над мультиплексированной системой.

[zoog]

Самое главное - частота и уровень - не указаны. Обычный выпрямитель с 10%й точностью требует ОУ с полосой в 1000раз выше, чем у сигнала.

[shura1959]

ТЗ желательно расширить до наличия числовых значений.

[Гоша]

shura1959,
+100.
Правильно сформулированное ТЗ уже содержит в себе решение.

---------- Сообщение добавлено 12:52 ---------- Предыдущее сообщение было 12:50 ----------

AndOleg,
Даташит на трансформатор в судию.

[AndOleg]

Задача следующая - после измерительного трансформатора подключён, пусть будет, усилитель. Нужно измерить проходящий ток от минимума (усилитель в режиме стандбай) до максимума - 10А. То есть, далее измеренное напряжение будет переданно на вход микроконтроллера для отображения на дисплее. Элементная база пока ничем не ограничена.
Ну и простейшая задача, с которой бы и хотелось начать - измеренное напряжение будет инициировать включение светодиода, сигнализирующего о подключении/включении того же усилителя. Проблема состоит как раз как измерить сигнал в широком диапазоне и отличить его от "любого" шума. Трансформатор купил уже этот - talema ac-1010.

Даташит -Трансформаторы Talema серия AC.pdf

[mellowman]

Задача следующая - после измерительного трансформатора подключён, пусть будет, усилитель. Нужно измерить проходящий ток от минимума (усилитель в режиме стандбай) до максимума - 10А. То есть, далее измеренное напряжение будет переданно на вход микроконтроллера для отображения на дисплее.

А у АЦП микроконтроллера какое разрешение? Хватит его чтобы показывать токи от 10мА до 10А?

Если не нужен точный RMS, то можно выпрямителем и фильтр на оу с усилением до нужного АЦП уровня, т.е. 1 сдвоенный оу

[zoog]

можно выпрямителем

Заметьте, никаких данных о точности ЛТ не приводит) Только то, что до 100Гц "нет искажений" - то есть меньше 5%, видимо, при амплитуде 3,5В.
Но главное - ТТ можно спокойно нагрузить на выпрямитель - за счёт огромного выходного сопротивления будет линейно всё. На ВЧ м.б. и глюки, но там и эти трансформаторы уже не работают.

[AndOleg]

А у АЦП микроконтроллера какое разрешение? Хватит его чтобы показывать токи от 10мА до 10А?

Если не нужен точный RMS, то можно выпрямителем и фильтр на оу с усилением до нужного АЦП уровня, т.е. 1 сдвоенный оу

Про тип микроконтроллера пока не думал. Пока, хотя бы, нужна грубая оценка. Если пробовать вариант с выпрямителем + выход на индикацию через какой либо буфер - как подключить сенсорный резистор? Типа как на схеме:

[mellowman]

Про тип микроконтроллера пока не думал. Пока, хотя бы, нужна грубая оценка. Если пробовать вариант с выпрямителем + выход на индикацию через какой либо буфер - как подключить сенсорный резистор? Типа как на схеме:

Так ещё и питание однополярное? Тогда наверно 2 оу — мало.

+вход надо закрепить где-то (на аналоге земли двухполярного питания), и из u1.2 сделать интегратор, вроде http://www.swarthmore.edu/NatSci/ech...nd/Lowpass.gif или http://images.elektroda.net/10_1219474266.jpg Он не очень симметричный будет, но вроде не сильно.

Может тогда проще делать как детектор пика http://www.linear.com/solutions/7161

[Гоша]

Усиливаться лучше до детектора и по переменке.
У трансформатора коэффициент преобразования 0.1 В/А. При токах порядка 10 мА напряжение будет 1 мВ.
С такими напряжениями значительно удобнее работать на переменном токе. И детектору полегче будет работать.
И, кстати, если не нужно TrueRMS, вместо детектора можно использовать устройство выборки-хранения, измерять амплитуду, а потом делить на 1,4 в измерителе.
Или в перед измерителем на МК тупо обрезать диодом отрицательную полуволну сигнала, часто его нашинковать и найти максимальное значение.
Ну, в принципе, если использовать МК в качестве измерителя, то можно и не детектировать сигнал. Сдвинуть его по уровню на середину диапазона измерения, опять же быстренько нашинковать, найти максимум и вычесть из него величину, на которую сместили.
Вот только хватит ли разрешающей способности у такого измерителя? Нужно будет хотя-бы 4 десятичных разряда, а лучше 5.

[zoog]

С такими напряжениями значительно удобнее работать на переменном токе.

А Вы когда-нибудь пробовали такое напряжение выпрямить? Подкиньте схемку.
Взять доступный OP07 с Uсм 75мкВ - и проблема решена, а выпрямлять милливольты звукового напряжения можно лишь с предвварительным усилением раз в 1000, на что придётся отдать 2-3 ОУ.

[straus]

Так, сразу видно, что на практике никто не пробовал измерять ток трансформатора, работающего на выпрямитель с конденсатором. Там форма тока не синусоидальная, а короткие иглообразные импульсы с амплитудой, в разы большей среднего значения (Crest Factor там такой, что зашибись).

[zoog]

На практике этот ток примерно равен пиковому току нагрузки (тот в 3 раза больше среднего), исключение - СЛ, где 150Вт-усилитель питается от киловаттного трансформатора.

[Гоша]

А Вы когда-нибудь пробовали такое напряжение выпрямить? Подкиньте схемку.
Взять доступный OP07 с Uсм 75мкВ - и проблема решена, а выпрямлять милливольты звукового напряжения можно лишь с предвварительным усилением раз в 1000, на что придётся отдать 2-3 ОУ.

Так я и говорю, что ДО детектирования нужно усиливаться. Хотя-бы раз в 10.
Тогда не нужна прецизуха в УПТ. А с напряжениями порядка 10 мВ детектор на ОУ уже справится.

---------- Сообщение добавлено 06:44 ---------- Предыдущее сообщение было 06:38 ----------

Так, сразу видно, что на практике никто не пробовал измерять ток трансформатора, работающего на выпрямитель с конденсатором. Там форма тока не синусоидальная, а короткие иглообразные импульсы с амплитудой, в разы большей среднего значения (Crest Factor там такой, что зашибись).

Ну и что?
Интегратор после детектора весь этот крест-фактор на 0 помножит.
А если измерять достаточно часто, то среднее значение можно и в цифре получать.

[straus]

Ну и что?
Интегратор после детектора весь этот крест-фактор на 0 помножит.
А если измерять достаточно часто, то среднее значение можно и в цифре получать.

Смысл моего посыла в том, что изначально широкий динамический диапазон окажется ещё больше. Раз этак в несколько. Если у него максимальное действующее доходит до 10 ампер, то чтобы измерить без искажений такой импульсный сигнал понадобится верхний порог не менее 50 ампер. Если нижнее значение 50 миллиампер - это уже 1000 раз. Допустим, 50 ампер соответствует полной шкале детектора и АЦП 10 вольт. Значит 50 миллиампер - это уже 10 милливольт. А напряжение смещения обычных ОУ - до 5-7 милливольт. А ТС хочет измерять даже ток усилителя в StandBy. Это нужен детектор с линейностью под 70-80 дБ и погрешностью не более 0.01-0.03% от конца шкалы.
В принципе вольтметр на 4-1/2 разряда по дискретности подходит, но на переменном токе у них погрешность намного больше, чем на постоянном. Тут сильно важно, сколько допустима у ТС погрешность на малых токах, в начале диапазона. И что там с линейностью трансформатора тока.

---------- Сообщение добавлено 07:55 ---------- Предыдущее сообщение было 07:52 ----------

Так я и говорю, что ДО детектирования нужно усиливаться. Хотя-бы раз в 10.

И куда же ты его усилишь, если там 100 мВ/А? максимум в 2 раза, это при 50 ампер в импульсе уже будет 10 вольт.

[Гоша]

Смысл моего посыла в том, что изначально широкий динамический диапазон окажется ещё больше.

И куда же ты его усилишь, если там 100 мВ/А? максимум в 2 раза, это при 50 ампер в импульсе уже будет 10 вольт.

Ну так и я говорю, что динамический диапазон должен быть широким, и это большая проблема.
Я исходил из того, что закуплен трансформатор на 10 А, отсюда и Ку 10 при 10В шкале измерителя.
Несколько диапазонов измерения спасут гиганта мысли.
А вообще то все упрется в метрологию измерителя - разрешающую способность, быстродействие.
В принципе, не такое измеряли.

[AndOleg]

Да, судя по обсуждениям понял, что задача не так проста. А если сузить примерно до следующего - Схема должна работать в трех режимах:
1. Индикация подключения. То есть, в контроллируемую розетку включен прибор (усилитель/пред/ЦАП и в стендбае. Ток потребления малый, требуется только пидикация, что розетка "работает".
2. Измерение. Происходит измерение потребляемого тока в пределах рабочего диапазона прибора - 200mA - 5А.
3. "Пиковый детектор". Прибор начинает работать на границе предельных значений - 8-10А.

[shura1959]

Да, судя по обсуждениям понял, что задача не так проста. А если сузить примерно до следующего - Схема должна работать в трех режимах:
1. Индикация подключения. То есть, в контроллируемую розетку включен прибор (усилитель/пред/ЦАП и в стендбае. Ток потребления малый, требуется только пидикация, что розетка "работает".
2. Измерение. Происходит измерение потребляемого тока в пределах рабочего диапазона прибора - 200mA - 5А.
3. "Пиковый детектор". Прибор начинает работать на границе предельных значений - 8-10А.

А может задачу свести к КИП-овской? Подключить к токовому трансу стандартный прибор типа "Овен" TRMххх, и запрограммировать верхнее/нижнее ограничение, через RS-485 выводить в комп, или контроллер?