Измерение напряжения (TRUE RMS)

[Mr.Denis]

Всем привет!
Подскажите пожалуйста как можно измерить 5 каналов переменного напряжения от 0 до 500 вольт? И хотелось чтобы это было TRUE RMS!!!

Хочу использовать МК типа MEGA16

[Anode_Katode]

Хотелось бы схему посмотреть, хотя бы приблизительную. А навскидку - резистивный делитель с которого удет сигнал на встроенный АЦП меги.

[Mr.Denis]

У меня нету не каких соображений по поводу схемы!
Я хочу понять как это можно реализовать с минимальными погрешностями.

[orinoko]

Насколько минимальными они должны быть, эти погрешности? У меня подозрения, что АЦП МК не даст нужную точность. Чтобы посчитать tru rms, надо за период произвести достаточное количество отсчётов мгновенного значения напряжения, хотя бы 30-40. Это одного канала. А у вас их пять. АЦП может не справится. Тем более, что расчёт RMS - это достаточно времяёмкое занятие.
Я недавно закончил один прибор измерительный - он у меня тоже измеряет RMS, как доп. функция. Но там у меня 1 канал и я использовал внешний АЦП. Правда, там ТЗ было достаточно жёсткое (могу вам прислать инструкцию, если хотите). Расчёт у меня производится конвеером.

[Mr.Denis]

Спасибо за хороший ответ и за помощь!)
Погрешность желательно не более 0.5 - 1 V.
Если ты можешь скинуть свою инструкцию то я буду очень благодарен)))
А какая у тебя битность АЦП, есть ли смывал обратить внимание на более высокую АЦП или 10 бит вполне достаточно?
Как можно высчитать на сколько скоростной должен быт АЦП?
Может есть смысал использовать не Avr, а ARM 32 разрядный?

[orinoko]

Насчёт погрешности можно грубо прикинуть. У вас переменный ток 500В. Пиковое значение 500*1,41=705В ( в одну сторону) Значит между пиками (так как у вас переменное напряжение) - 1410 В. Т.е., чтоб получить при идеальном преобразователе погрешность 1 В (1 МЗР), у вас должно быть 11 бит (10 бит + знаковый). В реале всё может быть гораздо хуже, так как тут важна правильная разводка схемы на плате. Вот, кстати, интересная ссылка
http://ru-radio-electr.livejournal.com/705249.html
Учитывая, что вам нужно измерять, скорее всего, напряжения от 100В, то, все равно, АЦП нужно хотя бы 12 бит, а лучше 14.
Инструкция здесь не помещается, напишите мне в личке мыло, я вам пришлю. Кстати, у меня частота опроса АЦП - 0,1 мсек, т.е. 200 отсчётов за период (при частоте 50 Гц), но для вашей задачи достаточно до 50 (на 1 канал).
Из внешних есть, например ADS7825 - 4-канальный 16-битный SAR ADC (время преобразования - 25 мкс), но он стоит как пароход.
Есть ещё интересные варианты, например AD637 - высокоточный преобразователь True RMS to DC.
Короче, тут надо чётко определиться с ТЗ, потом со схемотехникой и применяемыми элементами, чтобы устроило соотношение цена/параметры. Причём элементы должны быть реально доставаемы (это важно).

[Mr.Denis]

Нам необходимо чтобы эта штука замеряла действующие значения: между фазами и нолем, между нолем и землей, токи фазные, нуля и земли. Вся проблема заключается в том что у нас в сети импульсные блоки питания. Ток в измеряемой сети от 63А и до 400А. Конечно сначало попробуем маленький какойнибуть на 32 или 63. Ток о котором я говорю это естествено важный на нейтрали соответственно 70% от суммы трех фаз. А количество замеров достаточно проблемно понять но я думаю около 100.

Спасибо за ссылку и разъяснения!)

[orinoko]

Я бы вам в этом случае порекомендовал Специализированный прибор. Например MI-4100. Измеряет всё по вашему списку.

[Mr.Denis]

Купить это не нашь вариант! Мы с колегой хотим это сделать сами, потомучто кроме нас двоих на работе это не кому не нужно, а нам это устройство упростит жизнь.

[Mr.Denis]

Спасибо за инструкцию! Что вы можете посоветовать, с чего начать? Опыт программирования МК у меня имеется. Мне нужна помощь в рассчетах и выборе компанентов.


Спасибо за помощь!)

[orinoko]

тут надо вам сравнить ваши трудозатраты со стоимостью готового прибора. Вышеназванный MI-4100 мы купили за 3500 гривен. Ну и плюс отдельно три трансформатора тока.
А вам надо при разработке не забыть про гальваническую развязку измерительных цепей - три фазы, межфазные напряжения, токи фаз. Не всё так просто как кажется. А опыта именно программирования тут мало. Надо быть хорошим схемотехником, уметь придумывать алгоритмы, вдумчиво уметь пользоваться даташитами, так как перелопатить вам придётся их вагон и ещё тележку.

[Mr.Denis]

Я вот думаю как лучше сделать при помощи АЦП или при помощи микросхемы которая считает TRUE RMS TO DC?
Что можете сказать про микросхемы AD637 и AD736 как они в действии и насколько коректны их подсчеты, кокая лучше?(AD736 дешевле в 2 раза чем AD637)
Как связать AD637 с МК? Они связываются по интерфейсу или AD637 выдает на выходе напряжение которое потом загоняется в АЦП и после этого выводится на индекацию без всяких преобразований?

[Mr.Denis]

orinoko
Спасибо что сразу предупреждаешь о трудностях и наставляешь на верный путь!)

Мы подумали и решили попробовать сделать сами, я думаю на форумах не мало добрых и знающих людей которым не сложно будет помочь, еще есть шанс что эта тема сможет превлеч людей которым это будет интересно))

[orinoko]

Я вот думаю как лучше сделать при помощи АЦП или при помощи микросхемы которая считает TRUE RMS TO DC?
Что можете сказать про микросхемы AD637 и AD736 как они в действии и насколько коректны их подсчеты, кокая лучше?(AD736 дешевле в 2 раза чем AD637)
Как связать AD637 с МК? Они связываются по интерфейсу или AD637 выдает на выходе напряжение которое потом загоняется в АЦП и после этого выводится на индекацию без всяких преобразований?

С этими микросхемами не работал, так что изучайте даташит. Но, как следует из названия, они преобразовывают входной сигнал в эквивалентное постоянное напряжение, пропорциональное RMS, так что они подключаются к АЦП. Во всех даташитах есть типовые схемы включения. Например, у AD736, как пишется в ДШ, точность преобразования макс. 0,5% (при макс. входном напряжении 200мВ) и высокое Rвх (до 1 ГОм), а у AD636 низкое вх. сопротивление.
Ещё раз повторю - научитесь сами изучать справочные материалы, иначе вы далеко не пойдёте. А ведь вам ещё схему придумать надо.

[orinoko]

Кстати, AD637 имеет повышеную точность при увеличенном крест-факторе входного сигнала (до 10), тогда как у других после 3 уже резко падает точность. Таким образом, AD637 имеет смысл использовать в измерителе тока, так как форма тока через нагрузку, особенно если есть импульсники, весьма далека от синусоиды и имеет большие выбросы, если конечно импульсник без Active PFС.

[Mr.Denis]

Мы решили попробовать сделать в начале измерение одного канала напряжение (true rms) и измерение одного канала силы тока (true rms). Так что думаю что двадцатьчетвертого приеду из командировки в Москву и в плотную займусь этим. По результатам буду отписывать в этой теме!)

[Mr.Denis]

Присмотрел датчик тока под названием CSA-1V, что вы по этому поводу можете сказать?
Как я понял из мануала что у этого датчика выходной сигнал от 0 V до +5 V, если я все правильно понял то CSA-1V в связки АЦП поможет мне получить TRUE RMS силы тока. Я правильно понял?
Какие варианты можете предложить в альтернативу CSA-1V?
Ссылка на мануал CSA-1V: http://www.sensorica.ru/pdf/CSA-1V_appl.pdf

Не реклама!!!

[orinoko]

Это датчик Холла. Он только преобразует ток, проходящий под МС, в напряжение. Всё равно вы только получите отсчёты I и U с АЦП в некоторый момент времени. А вот сколько у вас будет этих отсчётов за период сигнала, такая и точность вычислений. При этом надо учесть, что в идеале отсчёт напряжения и тока должны быть произведены в один момент времени.

[rom-zecs]

вижу 3 основных пути -
1 колориметр, резистор и рядом с ним терморезисторп или термодиод
2 растянутая шкала
3 (?) выпрямить и отфильтровать
в любом варианте в верхнее плечо делителя обязательно три резистора последовательно

[orinoko]

такая схемотехника не нова. Это называется "компенсационный вольтметр". И тут возможны другие грабли, которые не видны невооружённым взглядом. В век цифровых технологий лучше всё же использовать более современные варианты. Попробуйте взять за исходную точку схемотехнику 3-фазных счётчиков.
Кстати, вопрос - а эти 5 каналов - они с разных фаз или с одной (просто разные точки)?
И сглаживать - это будет неправильно. Вы потеряете форму кривой напряжения.