Измерение постоянного тока с гальванической развязкой

Plazmoid

Приветствую. Имеется сигнал тока с постоянной и переменной составляющими. Требуется определить полярность и грубо (погрешность до плюс-минус 20 %) измерить величину постоянной составляющей. При этом цепь, по которой протекает измеряемый ток, должна быть гальванически развязана от измерительной цепи. Еще схема должна быть максимально простой (без использования сложных конструктивных элементов), технологичной и допускать возможность изготовления полностью на отечественной элементной базе. Есть несколько вариантов, но они не подходят:
1. Использование микросхем с датчиками на основе эффекта Холла, например, ACS712. Нет отечественных аналогов.
2. Использование просто датчиков Холла. Требуется магнитопровод с достаточно большим зазором, придется буквально дорабатывать напильником, нетехнологично.
3. Решение с промежуточном преобразованием сигнала в цифровой для передачи по опрону/трансформатору. Слишком громоздко.
Что еще можно придумать?

Реклама

musor

если отказаться от требований отечественой базы возможно на холовских преобразователях...
если нужно наще увы -заказные гибридные микросхемы нужны-делаются под заказ-дорого
вариант с трансформатром и оптроном реальне хотя может и сложне если нужен наш чип но есть импортные решения очень компактные АЦП на стороне замер дале галваноразвяз ну и анализ любым способом -кот ком хоть схемка на мк

Реклама

Ivanoff-iv

1) можно оптопару с обратной связью (один излучатель и два приемника - один уйдет на измерение, другой в ООС для увеличения линейности),
2) если на стороне измеряемого сигнала нет источника тока - ставим 2 оптопары с максимально близкими характеристиками - одна измерительная, другая компенсационная, подключаем их к ОУ так, чтобы на их фотоприемниках был одинаковый ток, но одной парой рулит измеряемая величина, а второй сам операционник, остается измерить ток на излучателе 2й пары.
для измерения 2полярных сигналов придется или делать по узлу на каждую полярность или вносить смещение во входной ток.

Plazmoid

Забыл написать, что измеряемый ток доходит до 100 А, поэтому через оптрон его не пропустить. Вроде бы есть еще вариант с магнитным усилителем, но непонятно как полярность определять.

Реклама

mickbell

[uquote="Plazmoid",url="/forum/viewtopic.php?p=3142606#p3142606"]Забыл написать, что измеряемый ток доходит до 100 А, поэтому через оптрон его не пропустить.[/uquote]Есть готовые датчики тока на основе датчика Холла - как с компенсирующей обмоткой, так и прямого измерения. Например, http://www.allegromicro.com/en/Products ... r-ICs.aspx

Реклама

Plazmoid

Отечественных нет.

Реклама

Ivanoff-iv

а какой бюджет?

Plazmoid

До 1000 руб. на один измерительный узел.

Ivanoff-iv

если в магнитном усилителе добавить пост. магнит или катушку подмагничивания — можно и полярность определять

musor

я не думаю что МУ чтото можно мерять- метрологические параметры никакие точность будет ниже плинтуса-просто инликатор не боле

Добавлено after 1 minute 32 seconds:
требование применения тока совка заведомо не выболнимо в даном бюджете
если бюждет безлимитен -заказываем гибридный чип на базе эфекта хола

Ivanoff-iv

тогда 2 малых резистора (шунта) к центру один из полюсов источника тока, к краям по оптопаре, направленных из одной точки, туда же второй полюс источника. выходные цепи оптопар в плечи моста.

Добавлено after 5 minutes 6 seconds:
если тока нет — на оптопарах падение одинаковое — мост в балансе, если пошел ток — одна срабатывает сильней, вторая ослабевает —мост разбалансируется (если оптопары брать не сильно усиливающие (с фотодиодом например) то можно получить неплохую линейность

Plazmoid

Вот это решение мне нравится

. Попробую - отпишусь.

musor

интересно что получится я тут прикинул на мышах...не полетело...

Ivanoff-iv

схема в протеусе: (правда оптопар с диодами не нашел)
поправил, без заземлений протеусовский осцилл чудит (в реале они не нужны)

Добавлено after 7 hours 31 minute 33 seconds:
в качестве бреда (или наводки к дальнейшим размышлениям) таже схема, но с одним источником питания: opto-izolator1

Plazmoid

Утром тоже моделировал схему - проблема в том, что падение напряжения на шунте получается меньше, чем падение напряжение на диоде оптрона, поэтому надо либо добавлять источники напряжения смещения для диодов, либо усиливать сигнал с шунта. В первом варианте нужен источник питания с 0,5 - 1,5 В на выходе - я так и не придумал как это по-простому организовать. Во втором случае можно обойтись большим напряжением, а источник будет вида нестабилизорованный полумост с емкостным фильтром и линейным стабилизатором на выходе.
Посмотрел схемки в протеусе - в первой то же, что и у меня, а вторую вообще не понял (выходы оптронов генерируют напряжение что ли?

).

YS · Сообщение YS » Вт июл 11, 2017 20:07:16

Решение с промежуточном преобразованием сигнала в цифровой для передачи по опрону/трансформатору. Слишком громоздко.

Да не так чтобы слишком.

Я сейчас решаю похожую задачу, и остановился применении ШИМ-модулятора.

Берем счетверенный операционник и:

- на одном операционнике собираем генератор меандра;
- на втором - интегратор, чтобы сделать из меандра пилу;
- на третьем собираем широтно-импульсный модулятор (используя его как компаратор);
- на четвертом можно собрать усилитель сигнала с токового шунта (например, как показано тут на стр. 16 рис. 23).

А ШИМ-сигнал уже можно спокойно передавать через оптопару.

Дешево, сердито, и счетверенные отечественные операционники-аналоги LM324/LM2902 существуют с незапамятных времен.

P.S.

Я в курсе, что можно собрать генератор пилы на двух операционниках, сэкономив на пассиве, но версия с отдельным генератором меандра и интегратором именно в случае такого применения предсказуемее в плане влияния разброса деталей - нам необходимо, чтобы пила начиналась от нуля, а в схеме, приведенной первой, нужно либо давать запас по минимальному напряжению, либо будет существовать вероятность срыва генерации.

Ivanoff-iv

да, некоторые фотоэлементы, например фотодиоды (и некоторые оптопары) генерируют ток, такое применение возможно т.к. ток потребления с "той стороны" очень мал, я предложил такой вариант, осталось проверить его на практике и пожобрать наилучший вариант (думаю если постараться одной-двух должно хватить).
YSкак мерять двухполярный сигнал?

musor

никак в даном рещении
но если делать по умуфэн шую то можно и поляру определять и иметь 1 чип на горячей стороне
кстати ТС до сих пор не сказал каково 1питание просто если это DC crfltv 5 в это одно если 12-48в это другое а воо если поболе...тут все иначе...
впрочем никто не отменял 2 отделный инветор питающий горячую часть...

Plazmoid

[uquote="musor",url="/forum/viewtopic.php?p=3143292#p3143292"]кстати ТС до сих пор не сказал каково 1питание просто если это DC crfltv 5 в это одно если 12-48в это другое а воо если поболе...тут все иначе...[/uquote]
Не понял вопрос. О каком питании идет речь?

musor

о первичном (той горячей части что вы мерите???
_
кстати ест 1 чиповое рещение LM331 AD654 yf горячей части дале транс /оптрон по вкусу ну в холодной части просто мерим частоту цифровым методом любым способом или преобразуем в анал и подаем на стрелочник