Вольтметр переменного тока

Soulfalcon8
Offline
Зарегистрирован: 26.11.2020

Доброго дня!

Занимаюсь на данный омень времени проектом по измерению переменного тока.Необходимо измерить переменный ток в миллиамперах(если есть возможность до микроампер) с высокой точность. Проблема заключается в том, что при измерении очень большая погрешность и показания измерений слишком сильно разнятся между собой. Кто подсказать может как мне добиться этого результата? Вдобавок еще один момент: ардуино позволяет измерять только постоянное напряжение, приходится использовать диодный мост что так скажем «обмануть» его. Изза моста измерения еще больше пляшут. Заранее очень благодарен!

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

А какой именно параметр переменного тока Вы хотите измерить?

Судя по заголовку, - напряжение.

Если так, переформулирую вопрос: какое именно напряжение Вы хотите измерить? (переменный ток - тот, у которого напряжение изменяется со временем, соответственно, одного единственного значения напряжения нет)

Soulfalcon8
Offline
Зарегистрирован: 26.11.2020

Мне необходимо измерить ток в цепи переменного напряжения в районе 50мА, а также переменное напряжение.

Пробовал через ACS712,показания нестабильные мягко говоря.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

Еще раз: в цепи переменного тока нет одного какого-либо значения напряжения. Напряжение постоянно меняется. 

Что именно Вы хотите измерить?

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

Soulfalcon8 пишет:

Мне необходимо измерить ток в цепи переменного напряжения в районе 50мА, а также переменное напряжение.

Пробовал через ACS712,показания нестабильные мягко говоря.

какое напряжение? какие частоты? нужна ли гальваническая развязка?

независимо от ответов на эти вопросы, про тупо "использовать диодный мост" забудьте. см. темы "прецизионный выпрямитель на ОУ" и аналогичные.

Soulfalcon8
Offline
Зарегистрирован: 26.11.2020

Силу тока и Напряжение.

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

Soulfalcon8 пишет:

Силу тока и Напряжение.

Схема устройства?

Soulfalcon8
Offline
Зарегистрирован: 26.11.2020

Частота измеряемого тока 400Гц-800Гц. Наличие гальванической развязки не принципиально.

Soulfalcon8
Offline
Зарегистрирован: 26.11.2020

Вкратце говоря.

есть источник переменного напряжения(около 20в) частотой 400-800гц. Необходимо узнать силу тока в цепи.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

Soulfalcon8 пишет:

Силу тока и Напряжение.

Это ответ на вопрос "Что Вы хотите измерить?"

Еще раз: ток - переменный. Следовательно, он изменяется во времени. Следовательно "показания измерений слишком сильно разнятся между собой" - это нормальное поведение при измерении переменного тока. Так и должно быть. Иначе бы он был не переменным, а постоянным.

 

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Второй вопрос зачем или с какой точностью? В подобной ситуации я взял схему мультиметра, вырезал из неё кусок отвечающий за преобразование переменный - постоянный и измерил МК уже постоянный ток (вернее напряжение, пропорциональное переменному току). Получил хорошую точность во всём диапазоне от нуля до максимального значения. Особенность схемы в стоящем выпрямительном мосту на германиевых диодах в цепи обратной связи ОУ. Недостаток - большая постоянная времени. 

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Ну во-первых не вольтметр, а амперметр переменного тока.

Во-вторых ардуино позволяет измерять и переменное значение напряжения и тока (смещённое, так чтобы средняя точка была не на "земле" минусе, а в районе 2.5 вольт), просто нужен программный алгоритм, который будет обрабатывать измеренные показания.

В-третьих, ну уже есть готовые схемы на AD736:

http://www.kondratev-v.ru/izmereniya/ampermetr-peremennogo-toka-ad736-i-...

в этой схеме просто подключаете ардуинку вместо вольтметра и измеряете постоянное напряжение как вы и хотите

http://www.kondratev-v.ru/izmereniya/cifrovoj-ampermetr-peremennogo-toka...

ну а это уже готовая схема, но на PICе.

vanila
Offline
Зарегистрирован: 25.08.2015

может конечно какие-то подводные камни есть, я хз. 

но почему бы в схеме с диодным мостом просто не записать показания за некий период и вывести максимальное значение? 

Jeka_M
Jeka_M аватар
Онлайн
Зарегистрирован: 06.07.2014

andriano пишет:

Еще раз: в цепи переменного тока нет одного какого-либо значения напряжения. Напряжение постоянно меняется. 

Что именно Вы хотите измерить?

Можно я ему подскажу? А то долго тупить будет.

Soulfalcon8, Вам скорее всего нужно измерить либо среднеквадратичное (действующее) значение, либо абсолютное значение (теория).

Soulfalcon8 пишет:

и показания измерений слишком сильно разнятся между собой

Это потому что Вы измеряете мгновенное значение.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

vanila пишет:

может конечно какие-то подводные камни есть, я хз. 

но почему бы в схеме с диодным мостом просто не записать показания за некий период и вывести максимальное значение? 

А Вы уверены, что ТС нужны именно максимальные значения? Сам он об этом ничего не говорит. Опять же, максимальные значения чего? Положительной составляющей? Модуля отрицательной составляющей? Сигнала как такового? Амплитуды переменной составляющей сигнала?

А, может - средние? Так там вариантов еще больше.

vanila
Offline
Зарегистрирован: 25.08.2015

не уверен но.

мост то отрежет все относительно нуля, остается импульстный положительный. 

так вот разве если померить мультиметром то он покажет не максимальное значение?

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Если на нем написано RMS, то действующее, если не написано, то максимальное, персчитанное в действующее через коэффициент для синусоидального тока. Соответственно если форма отличается от синуса будет ошибка. Если частота не входит в диапазон тестера тоже будет ошибка.

Jeka_M
Jeka_M аватар
Онлайн
Зарегистрирован: 06.07.2014

vanila пишет:

так вот разве если померить мультиметром то он покажет не максимальное значение?

Нет. Например если померить мультиметром напряжение в розетке и он покажет 220В, то это будет не максимальное значение синусоиды. Максимальное (амплитудное) в розетке около 311В. Именно по этой причине конденсатор в цепи 220В нужно ставить на 400В, а не на 250В (как любят делать китайцы). Т.к. он зарядится до ~311В.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

vanila пишет:

не уверен но.

мост то отрежет все относительно нуля, остается импульстный положительный. 

Подайте на мост 100 мВ и посмотрите, что останется.

Цитата:

так вот разве если померить мультиметром то он покажет не максимальное значение?

Что покажет мультиметр, зависит от формы сигнала. Обычно мультиметр настраивают так, чтобы он показывал действующее значение в предположении, что сигнал синусоидальный. Во всех остальных случаях то, что показывает мультиметр, может не иметь никакого отношения к действительности. О чем в инструкции к нему честно предупреждают.

ТС пишет, что ему нужен точный прибор. Следовательно, алгоритм работы мультиметра ему не подходит.

anatoli_nik
Offline
Зарегистрирован: 17.01.2019

Кто мешает использовать https://github.com/MartinStokroos/TrueRMS ?

Плюс трансформатор тока. На крайний случай шунт, при 50мА потери на шунте не значительны.

asam
asam аватар
Offline
Зарегистрирован: 12.12.2018

Трансоформатором тока который на провод одевается миллиамперы тяжело померять, а про микроамперы вообще молчу.

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

Alex_Ferrum пишет:

Ну во-первых не вольтметр, а амперметр переменного тока.

Во-вторых ардуино позволяет измерять и переменное значение напряжения и тока (смещённое, так чтобы средняя точка была не на "земле" минусе, а в районе 2.5 вольт), просто нужен программный алгоритм, который будет обрабатывать измеренные показания.

В-третьих, ну уже есть готовые схемы на AD736:

http://www.kondratev-v.ru/izmereniya/ampermetr-peremennogo-toka-ad736-i-...

в этой схеме просто подключаете ардуинку вместо вольтметра и измеряете постоянное напряжение как вы и хотите

хрен там. помехи  на выходе пятиамперного ACS712 полностью забьют нужные ТС миллиамперы.

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

andriano пишет:

ТС пишет, что ему нужен точный прибор. 

да ничего определенного он не пишет.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

SLKH пишет:

andriano пишет:

ТС пишет, что ему нужен точный прибор. 

да ничего определенного он не пишет.

В общем - да, но по поводу точности пишет вполне определенно (хотя и не совсем по-русски):

Soulfalcon8 пишет:

Занимаюсь на данный омень времени проектом по измерению переменного тока.Необходимо измерить переменный ток в миллиамперах(если есть возможность до микроампер) с высокой точность.

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

andriano пишет:

SLKH пишет:

andriano пишет:

ТС пишет, что ему нужен точный прибор. 

да ничего определенного он не пишет.

В общем - да, но по поводу точности пишет вполне определенно (хотя и не совсем по-русски):

Soulfalcon8 пишет:

Занимаюсь на данный омень времени проектом по измерению переменного тока.Необходимо измерить переменный ток в миллиамперах(если есть возможность до микроампер) с высокой точность.

я не знаю, что такое "высокая точность". для кого-то она высокая, для кого-то нет - "кому и кобыла невеста".  

по-русски было бы что-то вроде 

"измерить среднеквадратическое (или какое?) значение переменного тока;

частотой от ... до...;

сила тока тока от ... до ...;

допустимая относительная (или?) погрешность в диапазоне таком-то ... % , в сяком-то... %;

время измерения не более... сек;

рабочее напряжение ... вольт;

допускается/нет отсутствие гальванической развязки;

нагрузка заземленная/нет;

условия работы прибора...(температура, влажность, помехи, нестабильность питающей сети... ;"

и т.д. и т.п.

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Можно попробовать такую схему, чтобы получить среднеквадратичное значение тока, нужно максимальное значение разделить на 1,4, уже средствами процессора (контроллера):

По сути за основу использована схема "усилителя тока" фотодиода, на самом деле конвертера ток - напряжение.

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Список основных компонентов:

1. Прецизионный ОУ - AD8552.

2. ОУ с высоким выходным током - AD8532.

3. АЦП - MCP3301.

4. ИОН - REF3020.

5. Цифровой изолятор - ADUM1301.

6. DC-DC преобразователь - TMH0505S.

7. Резисторы параллельно включённые по 4 штуки - 100 Ом, включены параллельно для образования 25 Ом, особо критично для измерительной цепи.

8. Диоды выполняют защитную функцию, если измеряемый ток до 50 мА и напряжение 24 В, то подойдут даже 1N4148.

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Вот, та же схема в более высоком качестве.

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

Alex_Ferrum пишет:

Можно попробовать такую схему, чтобы получить среднеквадратичное значение тока, нужно максимальное значение разделить на 1,4,

это справедливо только для синусоидального сигнала.

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Да, для синусоидального. Я так понимаю у товарища именно синусоида, по крайней мере в тексте я нигде не нашёл что переменное напряжение специальной формы.

Если проблема с тем чтобы разделить на 1,4, можно полученный результат умножить на 5 и разделить на 7, получиться то же самое.

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Сама схема работает с напряжением и током произвольной формы, а также с постоянным напряжением и током.

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

Alex_Ferrum пишет:
Да, для синусоидального. Я так понимаю у товарища именно синусоида, по крайней мере в тексте я нигде не нашёл что переменное напряжение специальной формы.
на самом деле в тексте нет никаких указаний, что ток синусоидальный. Так что мы с равным успехом можем предположить, что там меандр, или  треугольник, или мелодия "В лесу родилась елочка".

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Ну это не наша проблема, автору данной темы никто не запрещает более подробно описать суть задачи: сообщить какой формы ток и напряжение, привести схему, если он хочет и может. А так гадать на кофейной гуще что там у автора я не собираюсь и вам не советую. Если автор не счёл нужным и/или не смог или не захотел более подробно описать условия задачи, то это только его проблемы. Участники форума постарались помочь насколько могли и хотели. Надеюсь автору темы мы смогли помочь.

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Ерунда эта Ваша схема. Не RMS. Если уж замарачиваться на пайку, то надо взять какой-нибудь RMS преобразователь (типа https://www.chipdip.ru/product/ad736jn - ценник конский, зато пайки минимум :-). А так блюпил спокойно 10кГц оцифрует, посчитает RMS за период и выведет куда надо. И будет это всё с хорошей точностью. Вот только сигнал входной надо по хорошему к одному вольту приводить усилителями или делителями, что бы точность повышать.   

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Ну вот, сразу видно что предыдущие посты вы не читали, где я как раз на AD736 2 схемы предлагал, в сообщении #11. Вы это всё к чему говорите, предложите схему или ссылку на схему. А так просто говорить ерунда и предлагать компонент, на схему с которым я ранее ссылался..... Ну это может говорить о человеке соответствующем образом в терминах нецензурных, и, которые я не хочу здесь цитировать... Уважаемый nik182, пора уже повзрослеть, и не заниматься вещами, характерными для младшего школьного возраста. Если есть схема - приведите её, если видели в интернете - дайте ссылку.

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Извини, если обидел. Глаза у меня уже плохо видят. Как то не видно на твоих картинках ничего. Пожалуйста вставляй картинки так, что бы их можно было рассмотреть. Или что бы они разворачивались сами в приличный размер. Не знаю как объяснить как вставлять, у меня получается так http://arduino.ru/forum/pesochnitsa-razdel-dlya-novichkov/max30100-kitaiskii-modul-nastroit-chtoby-vse-rabotalo#comment-539748

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Вот схема в более читабельном варианте, для простоты, некоторые компоненты не обозначены (REF3020, ADUM1301, TMH0505S). С правой стороны - схема формирования виртуальной земли, слева - сама схема измерения и оцифровки.

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

AD736 довольно древний. Есть посвежее чипы за те же деньги, например LTC1966. (True RMS to DC Converter)  У него дифф-вход, можно напрямую подавать сигнал с трансформатора тока или шунта. Т.е. фактически никакой обвяз больше не нужен, на выходе имеем постоянное напряжение, соответствующее входному Tru-RMS. На Али есть готовые модули, правда дороговато. Но если делать для себя, то не жалко :)

rkit
Онлайн
Зарегистрирован: 23.11.2016

Какой чудовищный бред справа на схеме. Да и слева не лучше.

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Вы уважаемый rkit если хотите покритиковать говорите конкретно что вам кажется не так. Ну а так просто бред или что-то другое говорить это каждый может, если хотите показать что вы такой умный, пожалуйста приводите схемы, ссылки, говорите что конкретно в схеме не так. Ну а если у вас проблемы в жизни или никто вас не ценит... Ну тогда вы просто форумом ошиблись.

anatoli_nik
Offline
Зарегистрирован: 17.01.2019

Это общая проблема местных с завышенным ЧСВ индивидуумов. А по факту.............

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

Alex_Ferrum пишет:
говорите что конкретно в схеме не так.
Навскидку по правой части:

1. зачем нарисованы 4 маломощных параллельных резистора вместо одного? и вообще зачем они?

2. выходное напряжение (якобы) 2,5 вольта снимается после упомянутых резисторов, не охваченных обратной связью - т.е. о какой-то стабильности этого напряжения говорить нет смысла. Зачем так сделано?

3. зачем в схеме 2 операционника?

 

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

SLKH пишет:

Навскидку по правой части:

1. зачем нарисованы 4 маломощных параллельных резистора вместо одного? и вообще зачем они?

2. выходное напряжение (якобы) 2,5 вольта снимается после упомянутых резисторов, не охваченных обратной связью - т.е. о какой-то стабильности этого напряжения говорить нет смысла. Зачем так сделано?

3. зачем в схеме 2 операционника?

 

1. 4 резистора включены параллельно чтобы получить 25 Ом, изначально я ориентировался на измерительную часть, которая слева, относительно виртуальной земли (+2.5 вольта), так вот если исходить из идеального операционного усилителя, то получается что 2.5 Вольта/25 Ом = 100 мАмпера, понятно что операционник у нас реальный, и значение напряжения на выходе, ну допустим быдет от 0.5 до 4.5 вольт, то есть максимальная амплитуда измеряемого тока от -80 мАмпер до 80 мАмпер и даёт падение напряжение на резисторах 2 вольта. АЦП с ИОНом (REF3020 на 2.048 Вольта), позволяют измерять напряжение на резисторах не более значения напряжения ИОНа, причём в обоих направлениях, с разрешением 20 мкАмпер (вроде, не помню точно, надо даташит на MCP3301 смотреть)

Soulfalcon8 пишет:

Мне необходимо измерить ток в цепи переменного напряжения в районе 50мА, а также переменное напряжение.

Пробовал через ACS712,показания нестабильные мягко говоря.

Так вот 4 резистора по 100 Ом гораздо проще найти, чем на даже один резистор на 25 Ом, или например на 50 Ом (2 в параллель).

2. Ну вообще-то операционный усилитель охваченный отрицательной обратной связью никогда напрямую к чисто емкостной нагрузке не подключается (это мы уже о правой части схемы), иначе есть серъёзный риск возникновения самовозбуждения, когда не имея никакой подключённой активной нагрузки, операционный усилитель будет греться как утюг. По поводу стабильности напряжения, ну во-первых там стоят конденсаторы по питанию, которые могут сгладить временные просидания по питанию, в ту или иную сторону, во-вторых там по земле в принципе потребление небольшое, почему напряжение должно куда-то уплыть, в-третьих все источники питания имеют внутреннее сопротивление, почему-то это никого особо не возбуждает, но стоит нарисовать это сопротивление в виде резистора, как тут-же начинаются охи и вздохи о нестабильности (ну сколько там это потребление по земле - микроампер 100, то есть напряжение будет уплывать всего навсего на 2.5 миливольта!!! В худшем случае. Ну а то что резисторов 4 по 100 Ом, так это я ориентировался на измерительную часть, если человек будет делать данный девайс, он наверняка купит резисторы С2-23 или 1206 не 4 штуки, а с определённым запасом, например штук 20, зачем плодить номиналы, если можно воспользоваться одним?!

3. 2 операционных усилителя использованы в связи с тем что первый усилитель AD8552 использован в качестве собственно операционного услителя, высокоточный, с малым напряжением смещения на входе, собственно он изначально разрабатывался для измерительных схем. Второй операционный усилитель AD8532 - это всего лишь буфер или повторитель, точность у него крайне низкая, зато максимальный выходной ток - очень высокий.

DetSimen
DetSimen аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.01.2017

Alex, ты намайный?

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

DetSimen пишет:

Alex, ты намайный?

Что значит слово "НАМАЙНЫЙ", это как-то со словом майнинг связано??? Нет, я майнингом не занимаюсь.

Или это искажённое слово нормальный. Ну что ж если вы считаете как-то по-другому, приводите, конкретные доводы, аргументы, ссылки, связанные со схемой и данной темой вообще. Тут технический форум, а не психиатрический. Поскольку форум также и не лингвистический, то разбирать написание слов, и кто сколько ошибок в словах делает, я думаю, не стоит.

rkit
Онлайн
Зарегистрирован: 23.11.2016

Разумеется, все элементы на схеме нужно ставить в количестве 12 штук параллельно. Мне просто лень рисовать.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

Alex_Ferrum, объясните, чем по-Вашему один резистор 24 Ома (с учетом погрешности от 22.8 до 25.2 Ома) хуже, чем четыре резистора по 100 Ом (от 20 до 30 Ом).

rkit
Онлайн
Зарегистрирован: 23.11.2016

Да чего вы к резисторам придрались. Он на самом входе измеряет прямое напряжение на диоде. Дальше даже смотреть не надо.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

rkit пишет:

Да чего вы к резисторам придрались. Он на самом входе измеряет прямое напряжение на диоде. Дальше даже смотреть не надо.

Ну, диоды там вообще не нужны, т.к. в линейном режиме на них всегда будет 0В.

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

andriano пишет:

Alex_Ferrum, объясните, чем по-Вашему один резистор 24 Ома (с учетом погрешности от 22.8 до 25.2 Ома) хуже, чем четыре резистора по 100 Ом (от 20 до 30 Ом).

Точностью. Во-первых если вы планируете использовать 5% резисторы, то разброс в 10 Ом, он будет для 100 Ом (от 95 до 105 Ом), для 4 параллельно соединённых резисторов он будет от 95/4 = 23.75 Ом, до 105/4 = 26.25 Ом. Но я вообще-то предполагал использовать резисторы точностью 1%, то есть сопротивление будет от 99/4 = 24.75 Ом до 101/4 = 25.25 Ом.

andriano пишет:

Ну, диоды там вообще не нужны, т.к. в линейном режиме на них всегда будет 0В.

Правильно, в режиме измерения будет на диодах 0 В. Но, если, например, измеряемая цепь решила вместо максимальных 80 мАмпер выдать чуть больше, например, 180 мАмпер, тогда операционный усилитель уже не сможет своим током скомпенсировать этот ток, и, напряжение между инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя может сильно вырасти, выше максимально допустимого, и операционный усилитель просто сгорит. А так диоды выполняют защитные функции. В режиме измерения на них 0 В, а в случае, если ток значительно превышает максимально измеряемы, они просто открываются и не допускают сгорания усилителя. А цепи ведь бывают разные, если цепь "случайно" может выдать, например, 8 ампер, вместо 50 мАмпер и напряжение источника не 24 Вольта, а 380 Вольт, ставим 2 диода HER801, и, измеритель защищён.

 

 

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Придётся ещё раз сказать после внимательного рассмотрения. Это слишком наворочено для такой простой задачи. И к тому же с 10 кГц схема не справиться. Точность будет так себе. Извращаться с кучей резисторов и поставить АЦП, которое не тянет. Кроме того, при постоянной составляющей 2.5 вольта непонятно куда подключать референс АЦП. Максимальный размах сигнала 0.25 вольта. Сколько разрядов АЦП из 13 Вы собираетесь получить?