měření napětí

Zpráva

paul1 · #16 Příspěvek od **paul1** » 23 srp 2007, 23:51

díky!

Zkusil jsem to přepsat do Multisimu. Transil jsem vynechal, protože jsem ho v součástkách nenašel. Zdá se, že pro stejnosměrné napětí to funguje. Narazil jsem na následující problémy:
1. 0V stejnosměrné -> 1,236V, -500V stejnosměrné -> -184mV =>pokud je to do 500V, tak by to nemělo dávat zápornou hodnotu (0V je někde okolo -435V)
2. pokud se měří střídavé napětí a na vstupu A/D měřím stejnosměrné napětí, vypadá to ok, ale když měřím střídavé napětí, tak je tam několik mV. To by asi nemělo být.
3. Jak funguje ten posun pomocí OZ?
4. Proč není na vstupu 150kOhm a je tam 82+68 kOhm.

Obrázek

#17 Příspěvek od **Hill** » 24 srp 2007, 06:08

Proč máš R6 jen 10 ohmů? Pak máš mezi jednou a druhou zemí 1,24V, tedy i při nulovém napětí na vstupu je toto napětí v uzlu 8, ale při -500V ti z děliče vypadává -1,42V. To znamená, že na vstupu měřidla se nutně pod nulu musíš dostat.
Navíc mi není jasné, kde se tam vzalo 1,236V, když podle zapojení zdroje pro měřicí zem by na jeho výstupu mělo být jen 49,9mV proti GND.
Navíc pro střídavinu tam nemáš usměrňovač, ty diody jsou jen ochranné a není žádoucí, aby za normálních podmínek otevřely jedna ani druhá.

paul1 · #18 Příspěvek od **paul1** » 24 srp 2007, 09:41

Rezistor jsem opravil díky, ani jsem si toho nevšiml.

Se stejnosměrným zdrojem jsem naměřil:
+500V -> 2.656 V (střídavý: 0V)
+435V -> 2.471 V (střídavý: 0V)
0V -> 1.236 V (střídavý: 0V)
-435V -> 304 uV (střídavý: 0V, při zapnutí 18 fV)
-500V -> -184 mV (střídavý: 0V, při zapnutí 53 fV)

Se střídavým zdrojem (50Hz) jsem naměřil:
~+500V -> ~1 V (stejnosměrný: 1,236V)
~+435V -> ~873 mV (stejnosměrný: 1,236V)
0V -> ~0 V (stejnosměrný: 1,236V)

paul1 · #19 Příspěvek od **paul1** » 24 srp 2007, 10:00

Při ~435V 50Hz, je při zobrazení stejnosměrného napětí průběh takový jaký by měl být. Pouze o polovinu menší (průběh je mezi 0..2,5V). Při přepnutí na střídavý by měl být 0, nebo ten virtuální osciloskop zjistí, že se nad 0 střídá napětí a vycentruje ho? Každopádně 500V už zasahuje do záporného napětí a to nejde.

dolac · #20 Příspěvek od **dolac** » 24 srp 2007, 18:01

Tak niečo tu nehraje. Odhliadnuc od toho že si tam mal chybu, ktorú zistil Hill, musí sa tento obvod chovať následovne:
1. Pri nulovom napätí na vstupe musíš mať 2,5V na A/D prevodníku. Dobre by bolo ak si budeš na druhom analogovom vstupe merať aj túto referenciu a výsledok počítať ako rozdiel vzoriek.
2. Ak na vstup pripojím 500V AC. amplitúda bude asi 705V, a kedže ma delič prevod 1:351, musíš mať na vstupe napätie 2,5V +/-2V, teda od 0,5V do 4,5V. Delič môžeš teda použiť aj viac ako na 700V dc resp. 500V ac, alebo si znížiť prevod.
3. Rezistory na vstupe deliča sú rozdelené najmä z dôvodu zvýšenia napäťovej odolnosti. Určite vieš že každý rezistor má viacej parametrov (hodnotu odporu, výkonovú zaťažiteľnosť a napäťovú odolnosť). Pri malých napätiach je táto odolnosť nepodstatná ale pri vyšších napätiach môže dôjsť k preskoku napätia na odpore.
4. Striedavé napätie musíš merať ako efektívnu hodnotu a to integráciou vzoriek (min. 256 vzoriek za periodu 20ms)teda asi 1280Hz.
5. Jednosmerné napätie meraj taktiež ako priemer z viacerých vzoriek, dostaneš presnejší výsledok.

ZdenekHQ · #21 Příspěvek od **ZdenekHQ** » 24 srp 2007, 19:12

Moc jsem to celý nestudoval, ale jestli tady má někdo trošku technický cítění, tak ten elyt na výstupu OZ ho musí přivádět k šílenství. Už jenom proto, že kdyby ten elyt i OZ měly ideální parametry, tak je to krásnej příklad generátoru nekonečna.

Každopádně z praxe - 100x lepší řešení je naservírovat A/D převodníku usměrněný napětí než to pracně počítat ze spousty vzorků. Navíc chyby měření se sčítají, t.j. průměr z víc vzorků zatížených šumem výslednou hodnotu nezpřesní. Naopak vhodně zvolený integrační článek, kterej bývá součástí (i nechtěnou) většiny usměrňovačů pomůže mnohem víc.

PavelFF · #22 Příspěvek od **PavelFF** » 24 srp 2007, 19:55

Mezi vstupy OZ je napětí 1,88V na obrázku test05. Asi se ještě nenabil elyt 10G na neinvertujícím vstupu.

#23 Příspěvek od **EKKAR** » 24 srp 2007, 20:00

Prostě řečeno - není jednodušší použít dnes už obyčejný 7106(07) s odpovídající zobrazovací součástkou a předřadit mu napěťový dělič s Ri = 10MOhmů a ZOPÁR kvalitnějších operáků v zapojení "impedanční převodník" a "přístrojový usměrňovač"?
Nějak mi to finančně i časově vychází výhodnější...

dolac · #24 Příspěvek od **dolac** » 24 srp 2007, 21:12

Zdenku, ani elyt ani operák nie je ideálny a už vôbec nie je privádzaný k šialenstvu. Je to overené zapojenie, treba ho postaviť a neskúšať rôzne simulácie, pri ktorých stačí zanedbať jeden parameter a všetko je v haji.
Každý usmerňovač ti zanesie nejakú chybu do merania. Pokiaľ chceš naozaj merať striedavé signály musíš merať skutočnú hodnotu TRUE RMS, tak ako to robia špičkové prístroje a nie iba usmernenú vrcholovú hodnotu . Takým spôsobom merajú iba iba rôzne čínske šmejdy.
Aký je dnes problém vzorkovať meraný signál ? Pri dnešných rýchlostiach A/D prevodníkov. Ak tvrdíš, že z priemeru napr. 1000 odmeraných vzoriek neurčím presnejšie skutočnú hodnotu napätia ako z jednej vzorky, tak potom nemáš ani tie základné znalostí o meraní.
To EKKAR: Prečo by mal Paul použiť 7106(07) ak sa chce hrať s PIC-kou?
On asi nechce jednoduchý merak, ten si môže kúpiť na blšáku možno aj za 200korún. On chce experimentovať, a niečo sa pritom naučiť. Ja som to aspoň takto pochopil.

dolac · #25 Příspěvek od **dolac** » 24 srp 2007, 21:19

PavelFF píše:Mezi vstupy OZ je napětí 1,88V na obrázku test05. Asi se ještě nenabil elyt 10G na neinvertujícím vstupu.

Dobrý postreh Pavle.
Inač v mojej schéme sú uvedené kondenzátory 10M čo znamená 10 mikrofarádov a na výstupe 10M + M1 čo je 100 nano faradov.
Nie je v simulacii vložený náhodou kondenzátor 10 milifarádov? Je to "iba" 1000-krát viac.

#26 Příspěvek od **EKKAR** » 24 srp 2007, 21:41

dolac píše:To EKKAR: ...On chce experimentovať, a niečo sa pritom naučiť. Ja som to aspoň takto pochopil.

Vidíš - a já měl dojem, že chce něco opravdu změřit.... :lol:

paul1 · #27 Příspěvek od **paul1** » 24 srp 2007, 22:37

to dolac: jj, přesně tak, taky mi měření s PIC připadá "výhodnější". Díky za upozornění na ty kondenzátory. Cele zapojení jsem kreslil v noci, tak to tak taky vypadá - plno chyb :-(

Teď už by to mělo být ok. Nic se ale nezměnilo. Přidal jsem více měřáků, třeba vás něco napadne.

Jestli je to "ověřené" zapojení a funguje to v praxi (i když ne v simulaci) tak tím líp. Jaké součástky je dobré použít? Třeba odpory na vstupu..obyčejné půlwatové odpory?
Kondíky keramika, i ty 2 elektrolyty nechat nebo nahradit za keramiku/tantaly?
Diody KA206 nebo můžou být i ty na obrázku (1N4148)?
Jaký je přesně rozdíl mezi těmi 2 zeměmi? GND je zem u PICu (zem zdroje) a to uzemnění je jen jedna svorka, nebo je to ještě někdě připojené?
Jaký pak bude mít ten voltmetr vnitřní odpor? 1MOhm to asi nebude nemám pravdu?

dolac · #28 Příspěvek od **dolac** » 25 srp 2007, 08:37

To Paul1: Zapojenie je overené, používal som ho v mnohých meracích prístrojoch na meranie striedavých napätí. Nič však nebráni tomu aby si meral aj jednosmerné. Je pravda že som používal kvalitnejší a samostatný A/D prevodník (14-bitový) a procesor Atmel.
Odpory stačí klasické 0,5W. Nezabudní na transil. Diódy môžu byť 1N4148.
Kondenzátory 10M daj tantaly, ostatné keramiku. Vnútorný odpor bude samozrejme daný hodnotou odporu deliča. V mojom zapojení asi 160k. Ak potrebuješ väčší vstupný odpor môžeš použiť v deliči väčšie odpory. Merák bude ale citlivejší na vonkajšie rušenie. Vstupný odpor zvoľ podľa toho čo budeš chcieť merať.
Môj pôvodný prevodník mal rozsah 0-4V.

dolac · #29 Příspěvek od **dolac** » 25 srp 2007, 12:15

Paull1, ešte ma napadla jedná vec. Ako máš zapojené tie dve zeme? Ktorá je v tvojom prípade zem zdroja 5V?
Zem zdroja 5V musí byť v tvojej schéme svorka GND. Druhá zem na vstupe (nulová meracia svorka) musí byť voči zemi zdroja GND posunutá o 2,5V (stred napájania 5V). Táto druha referenčná (meracia zem) musí byť pripojená iba na vstupnej svorke, na deliči a na výstupe operačného zosilňovača, nikde inde!

paul1 · #30 Příspěvek od **paul1** » 25 srp 2007, 12:18

Tak to je fajn. Takhle jsem si to představoval. Díky moc!

Ještě k té simulaci: na těch dvou 10k odporech, které dělí napětí na 2,5V není 2,5V nýbrž 3,118V (což nedává smysl - součet je 6,236V místo 5V). Když neuzemním výstup toho OZ (operačního zesilovače), tak je na nich 2,5V. Problém (asi jen simulační) bude někde v tom zapojeni OZ.