Comments 30
Статья хорошая, много букв. Физика таки существует. А для практического применения не проще PZEM-004 за $5? Или уже с показометрами за $10-15. Подключаете его к wifi/zigbee/rs485 - и передаете данные куда нужно.
А для практического применения не проще PZEM-004 за $10+?
Да, не обратил внимания. Я летом покупал еще с бесплатной доставкой, 3 шт (для трех фаз) за 15 с копейками.
Попадалось, что у него с зазорами между развязанными частями не всё хорошо. Для 240 В ном. — сыкотно.
Абсолютно не нужные нереальные усложнения.
Выход с ТТ надо подключить на резистор, а напряжение с него, через фильтр, подать на АЦП микроконтроллера. Схема из трех деталей.
Резистором и подбираем "коэффициент усиления", чтобы попасть в рабочий диапазон АЦП.
Дальше в контроллере уже вычисляем хоть среднеквадратичное, хоть RMS, да что угодно.
А если нужен просто показометр, то можно обойтись и просто мостом с измерительной головкой используя "лайфхак" - установку шунта после моста, что вполне нивилирует в разумных пределах нелинейность диодов.
Вообще не понимаю смысла всей этой схемы. ТТ можно подключить в виртуальную среднюю точку (выводится из АЦП средствами МК или делается самостоятельно) и оцифровывать сигнал и дальше его уже обрабатывать в цифре.
Без всяких отрицательных напряжений и питальников для всего этого.
Калибровка одна - на погрешность резисторов и АЦП. Если взять прецизионную опору и резисторы 0,1% то калибровку можно исключить вообще.
Я делал несколько устройств на ТТ, если ток переменный, то это один из самых простых, точных и удобных способов измерения.
Вот и выросло поколение, которое вместо того, чтобы засунуть микроконтроллер - городят сложные аналоговые схемы! :)
Хахаха, но ведь по сути так и есть)
Я больше всего жалею что Cypres'овские микроконтроллеры с ПЛИС так и не стали массовыми. Там схему, которую в обычный МК не затащишь, в ПЛИСе можно реализовать. Довольно крутые штуки делал, причем 99% времени можно было мышкой накликать все.
Опечатка! Не "выросло", а "состарилось".
Выход с ТТ надо подключить на резистор, а напряжение с него, через фильтр, подать на АЦП микроконтроллера.Там еще полезно привязать начало выборок к переходу напряжения сети через ноль — значения за период будут гораздо стабильней.
Если сделать буфер побольше и так, чтобы ни один отсчет не потерялся - это не будет иметь значения. Важнее побольше отсчетов делать (хотя бы 1000 в секунду, чтобы до 10й гармоники) чтобы корректно реактивка считалась.
Если вам нужны значения за каждый период (50 раз в секунду), то здесь уже кажется что вы строите электростанцию или электросчетчик. Там все посложнее, но это и не любительская тема.
Если вам нужны значения за каждый период (50 раз в секунду), то здесь уже кажется что вы строите электростанцию или электросчетчик.Так оно так и было: хотел сначала сделать простой девайс для контроля потребляемого от сети тока, затем потребовалось и напряжение, а потом, естественно было подсчитать и мощность, да поточнее. С другой стороны, какой бы дикий ужас теперь не творился в сети как по току, так и по напряжению, показания хорошо коррелируют с TrueRMS ваттметром.
Ну и немного комментариев по сути статьи, с конца:
1. Формирователь виртуальной земли имеет "ступеньку" (выходные транзисторы без смещения) и при малом токе через вывод виртуальной земли имеет шансы возбудиться. Тем более, что на выходе — ёмкость. По факту — ток виртуальной земли именно мал.
Например, на самых богатых землями схемах "два" и "три" — по 4 соединения на землю. Бюджет токов (не считая утечки конденсаторов и ток потребления "выходного вольтметра") для "три" — порядка 400 мкА через R2 и 1,6 мА через R3 при токе нагрузки 27 А и некие несущественные входные токи ОУ (не более 100 мкА на неинвертирующий вход DA1.1 и столько же, при отрицательных полуволнах на входе схемы, на неинвертирующий вход DA1.2). С такими токами — справится и сам ОУ формирователя виртуальной земли, без умощнения. Несмотря на то, ...
2.… что у полимерных конденсаторов совершенно дикие утечки — от сотен мкА до единиц мА. С одной стороны — можно съэкономить на разрядном резисторе. С другой — 100 мкА на 220 мкФ за 20 мс могут дать довольно заметные 9 мВ. Особенно в схеме "два" — с усилителем после интегратора.
Интегрирующий электролит C3… лучше танталовый или полимерный .....
Да и у диодов Шоттки — не всё гладко с утечкой при повышении температуры. Какой-нибудь BAT54 может "накапать" ещё сотню мкА при +125 °С, хотя это вряд ли относится к устройству "для дома, для семьи".
Мост на схеме собран на основе диодов Шоттки BAT41… с по возможности минимальным обратным током (единицы микроампер и менее).
3. В идеале — трансформатор тока должен работать на К.З., например — на преобразователь тока в напряжение на ОУ в инвертирующем включении. Паспорт датчика не читал, но опасаюсь, что 1,76 В на выходе при нагрузке в 27 А — могут заметно увеличить нелинейность датчика в области больших токов.
… при номинальной нагрузке 33 Ом на выходе получается примерно 60-65 милливольт на ампер проходящего тока, с довольно приличной линейностью.
P.S. Интересный теоретический вопрос… если считать, что все каскады усиления напряжения ОУ питаются генераторами тока, то можно ожидать что КОИП мало зависит от разности напряжений положительного и отрицательного питания. При условии соблюдения условия на допустимое входное синфазное напряжение.
Добавьте сюда сниженное подавление влияния нестабильности напряжений питания на выходной сигнал вследствие введенного нами перекоса [напряжений положительного и отрицательного питания].
Может этот КОИП (PSRR) более относится к уровням переменного напряжения (шумы), наложенного на постоянные уровни питания, чем к самим постоянным уровням?
С третьей стороны — эффект Эрли никто не отменил… Что-то "Остапа понесло", прекращу-ка я "дозволенные речи".
Про линейность датчика сходите по ссылке на документацию: это, в частности, один из аргументов, чтобы не городить свое, а все-таки использовать фирменные.
Вот про полимерные емкости учту, спасибо, надо посмотреть внимательнее…
Про 125 градусов в схеме выпрямления 65 мВ с долями миллиампера нагрузки вы тоже загнули, конечно.
… порядка 400 мкА через R2 и 1,6 мА через R3… входные токи ОУ (не более 100 мкА .....)
Ток через R2 — меняет направление каждый полупериод. Ток через R3 — появляется раз в полпериода. Так что нагрузка формирователя виртуальной земли вполне себе знакопеременная.
А про входной ток ОУ — я опечатался, для LM258 это "не более 100 нА".
Про 125 градусов в схеме выпрямления 65 мВ с долями миллиампера нагрузки вы тоже загнули, конечно.
Там уже не всегда 65 мВ. Да и говорю я не о фазе выпрямления (заряда конденсатора), а о фазе хранения.
переменный сигнал с датчика выпрямить, причем не обычным диодом или мостом, на котором все эти 65 милливольт потеряются бесследно, а прецизионным выпрямителем
У вас же трансформатор не напряжения, а тока. Поставьте нагрузочный резистор после моста, и ничего никуда не потеряется.
Автор пишет «Представьте себе, что у вас встала задача измерения тока потребления в бытовой сети 220 В, 50 Гц», но не приводит конкретных примеров возникновения такой задачи.
Впрочем, академический интерес тоже может представлять интерес )
Согласен с Вами, что в быту важнее знать потребляемую мощность, ведь именно за нее мы платим. А для этого достаточно цифрового электросчетчика в щитке.
Кстати, с недавнего времени Мосэнергосбыт устанавливает их бесплатно, во всяком случае по окончании поверочного интервала.
Второй, более существенный момент: вы, кажется, не очень понимаете смысла термина «действующее значение». Потому что, какие бы там всплески-отклонения ни были, «амперметр действующего значения» обязательно выдаст правильные показания. Например, упомянутая мной в начале головка электромагнитной системы именно и производит корректную операцию вычисления среднеквадратического значения, даром, что аналоговым способом, а не дискретно-цифровым (потому у нее и шкала такая кривая-косая). Если ваш «амперметр действующего значения» этого не делает, значит он измеряет какой-то другой параметр, а не действующее значение.
на aliexpress трансформаторы тока от $1 (15А) до $10 (200A)....
и там же 3х фазный (до 200А), с RS485 и индикатором (I,U,Pm,Pr и еще 20 показателей) около $80
с доставкой, даже за 85: https://aliexpress.ru/item/32953308203.html
Если " у вас встала задача измерения тока потребления в бытовой сети 220 В, 50 Гц", то с вероятностью 90% у вас на входе в квартиру стоит счетчик, который уже всё это делает и может передавать по интерфейсу. Если не хотите/не можете лезть в расчетный счетчик для подключения к интерфейсам, можете поставить второй через ТТ. Всем вашим требованиям он должен удовлетворять, в том числе по минимизации вмешательства в существующую сеть.
Трансформаторные датчики тока