Микроконтроллеры и Технологии — Цифровой ваттметр переменного тока на PIC18F252
Многие задумывались над вопросом, сколько потребляет тот или иной бытовой электроприбор. Например, сколько энергии потребляет телевизор в дежурном режиме? Как изменяется энергопотребление холодильника в различных режимах работы? Для этих целей вам потребуется ваттметр переменного тока, и в этой статье мы подробно рассмотрим конструкцию одного из вариантов прибора(Рисунок 1).
Рисунок 1. Цифровой ваттметр переменного тока.
Разрабатывать такие приборы для постоянного тока не имеет смысла ввиду того, что в этом случае все очень просто вычисляется с помощью известных законов и математических формул, при этом из измерительных приборов потребуется только амперметр. Для переменного тока все немного сложнее и раньше аналоговые ваттметры для переменного тока, хоть и обеспечивали высокую точность, были сложны в производстве, не говоря уже о цифровых ваттметрах и возможности сборки подобных приборов в домашних условиях.
Цифровой ваттметр, конструкцию которого мы рассмотрим, предназначен для измерения потребляемой мощности устройств, подключенных к сети переменного напряжения 207 – 235 В / 50 Гц. Основным элементом ваттметра является 8-разрядный PIC микроконтроллер компании Microchip серии PIC18F252, который с помощью внешних АЦП выполняет измерение протекающег через нагрузку тока, напряжения на нагрузке, вычисляет действующее значение напряжения (эффективное значение) в сети, действующее значение тока и среднее значение потребляемой мощности.
Все указанные параметры отображаются на двухстрочном символьном ЖК индикаторе.Прибор не имеет отдельного источника питания. Используется встроенный сетевой блок питания, благодаря чему микроконтроллерная часть прибора полностью изолирована от аналоговых узлов, находящихся под напряжением сети.
Принципиальная схема
Схема и проект печатной платы разработаны в бесплатной среде проектирования SoloPCB tools. Принципиальная схема прибора изображена на Рисунке 2. Полный список примененных компонентов приведен в Таблице 2.
Рисунок 2. Принципиальная схема цифрового ваттметра переменного тока.
Для вычисления потребляемой мощности нам необходимо знать напряжение на нагрузке и потребляемый нагрузкой ток. Напряжение, которое должно быть измерено, является напряжением сети переменного тока, поэтому необходимо учитывать, что оно может быть в диапазоне 207 В – 253 В. С целью повышения точности измерений необходимо выполнять измерение напряжения сети, а не использовать в расчетах фиксированное среднее значение 230 В.
Линии сети электропитания подключаются к разъему J1 (AC IN, вход переменного напряжения). Аналоговый узел для измерения напряжения сети состоит из резистивного делителя (R1, R2 R3), прецизионного источника опорного напряжения (U3) и АЦП (U5). Резистивный делитель, включенный между фазой и нейтралью, предназначен для понижающего масштабирования напряжения с коэффициентом R1/(R1+R2+R3)=1/201. Таким образом мы понижаем пиковое значение напряжения величиной ±320 В в уровня ±1.59 В. Затем с помощью источника опорного напряжения REF03 (Analog Devices) мы задаем смещение этого напряжения вверх на величину 2.5 В, и в результате диапазон ±320 В будет соответствовать входному диапазону АЦП 0.91 В – 4.09 В.
После масштабирования и смещения напряжение на резисторе R2 считывается аналого-цифровым преобразователем (U5) MCP3202 (Microchip) и передается в 12-разрядном формате по интерфейсу SPI в микроконтроллер. Для изолирования микроконтроллера от аналоговых узлов используются высокоскоростные оптопары HCPL-0630. Второй канал АЦП используется для измерения опорного напряжения 2.5 В – это значение будет использоваться в качестве поправочного коэффициента в расчетах.
Линии сети переменного тока, нейтраль и заземление от разъема J1 непосредственно подключаются к выходному разъему J2 (AC OUT), линия фазы проходит через датчик тока (U4) ACS712-20A компании Allegro. Это малошумящий аналоговый датчик тока на основе эффекта Холла с гальванической развязкой от измеряемой линии и возможностью измерения постоянного и переменного тока. Для повышения шумовых характеристик и точности измерений имеется вывод для подключения фильтрующего конденсатора. При нулевом токе выходное напряжение датчика составляет 2.5 В. При протекании тока через выводы IP+ и IP- выходное напряжение датчика меняется в соответствии с масштабным коэффициентом 100 мВ/А, следовательно, при протекающем токе +20 А выходное напряжение составит 4.5 В и 0.5 В при токе -20 А. Аналоговое значение датчика тока преобразуется в цифровую форму с помощью еще одной микросхемы АЦП MCP3202.
Датчик тока имеет диапазон измерений ±20 А, но, учитывая ограничения по току для разъемов и держателя предохранителя, узел измерения переменного тока защищен предохранителем 16 А, включенным в фазовую линию.
Для питания аналоговых узлов и микроконтроллерной части используется трансформаторный блок питания (Рисунок 3). Трансформатор имеет две идентичные вторичные обмотки, с которых снимается переменное напряжение 6 В. Далее напряжение выпрямляется и стабилизируется с помощью микросхемы 78L05 (U1, U2) с типовой схемой включения. Светодиоды D2 и D3 предназначены для индикации напряжения питания.
Рисунок 3. Входной и выходной разъемы, трансформатор блока питания ваттметра.
В ваттметре используется 8-разрядный МК PIC18F252. Он выполняет считывание значений напряжения и тока, выполняет вычисление их среднеквадратичных значений и среднее значение потребляемой мощности. Непосредственно к МК подключен ЖК индикатор, на котором отображаются указанные значения. Может использоваться как 4-, так и 8-битный режим работы. Для работы с внешними АЦП используется интегрированный в МК модуль SPI интерфейса. Несмотря на то, что в схеме используется кварцевый резонатор 20 МГц, микроконтроллер тактируется частотой 5 МГц. Для программирования микроконтроллера предусмотрен разъем ICSP (J3) (Рисунок 4).
Рисунок 4. Микроконтроллер, АЦП, элементы гальванической развязки на печатной плате ваттметра.
Печатная плата
Проект печатной платы тоже выполнен в среде SoloPCB. Проектирование прибора в качестве портативного устройства было хорошей идеей, при этом контур печатной платы был спроектирован в Autocad и затем экспортирован в среду SoloPCB (Рисунок 5).
Рисунок 5. Вид проекта печатной платы цифрового ваттметра в среде SoloPCB.
Печатные проводники силовых линий (фаза, нейтраль, заземление), соединяющие входной (AC IN) и выходной (AC OUT) разъемы, сделаны широкими, насколько это возможно, все блокировочные конденсаторы расположены как можно ближе к микросхемам.
Шины аналоговой (AGND) и цифровой «земли» (DGND) выполнены отдельными. Все компоненты расположены на верхнем слое.Примечание:
При проектировании схемы и печатной платы в среде SoloPCB некоторые элементы, которые отсутствовали в библиотеках, были созданы вручную. Библиотека этих элементов входит в состав архива с проектными файлами, который вы сможете скачать в секции загрузок.
Программа микроконтроллера
Как мы заметили выше, микроконтроллер считывает значения напряжения и тока каждую 1 мс и накапливает 40 измерений каждого параметра, что соответствует двум периодам для частоты 50 Гц. Затем выполняется вычисление действующих значений и потребляемой мощности. Период 1 мс генерируется с помощью встроенного таймера Timer A, работающего в 16-битном режиме с выработкой сигнала прерывания по переполнению.
После получения всех выборок выполняется вычисление действующих (среднеквадратичных) значений напряжения и тока по формуле:
Следует заметить, что полученные выборки содержат также фазовое соотношение между напряжением и током. Таким образом, активная мощность переменного тока, которая вычисляется по формуле (V×I×cosθ), может быть получена вычислением средней мощности с использованием следующей формулы:
Все вычисленные значения отображаются на экране ЖК индикатора. Для работы с индикатором применяется библиотека lcd.h для компилятора CCS C.
Рисунок 6. Измерение потребляемой мощности паяльной станции с помощью цифрового ваттметра.
Рисунок 7. Измерение потребляемой мощности 2 кВт водонагревателя.
Файлы к статье «Цифровой ваттметр переменного тока на PIC18F252» | |
Описание:
Исходный код(Си), схема, печатная плата, библиотеки элементов(SoloPCB) |
|
Размер файла: 47.4 KB Количество загрузок: 328 | Скачать |
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Измерение переменного напряжения микроконтроллером
Всё же, пожалуй, соглашусь с предыдущим оратором — туториал по моему видению это инструкция, по которой можно что-то сделать. А у Вас по всем темам только куски, везде надо додумывать самостоятельно. А у него, судя по всему, не произвольный сигнал, а промышленная частота, которая, как известно, является самым точным параметром в электро энергетике : А вот спектр искажений — другой разговор. И его надо ограничивать соответственно частоте дискретизации.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Решения для измерения мощности на основе МК STM
- Способ и устройство для измерения переменного напряжения
- Измерение амплитуды переменного напряжения?
- Как измерить отрицательное напряжение с помощью АЦП.
- Схема. Миниатюрный вольтметр на микроконтроллере
- Аналого-цифровое измерение переменного напряжения и теорема Котельникова
- Primary Menu
- Вольтметр переменного напряжения на ATmega48-20PU
- Цифровой ваттметр переменного тока
- Использование сети 220 В в микроконтроллерах
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Действующее, среднеквадратичное, RMS, эффективное напряжение или ток, на наглядном примере.
Решения для измерения мощности на основе МК STM
Первая проблема, с которой сталкиваются и начинающие и опытные радиолюбители — это проблема электропитания. В этом разделе рассмотрены разнообразные сетевые источники питания микромощные, средней мощности, мощные.
Устройства, предназначенное для преобразования параметров электрической энергии напряжения, частоты, числа фаз, формы сигнала. Для реализации преобразователей широко используются полупроводниковые приборы, так как они обеспечивают высокий КПД Раздел электроники и нанотехнологий, в которых используются биоматериалы и принципы переработки информации биологическими объектами в вычислительной технике для создания электронных устройств При проектировании микроконтроллеров приходится соблюдать компромисс между размерами и стоимостью с одной стороны и производительностью с другой.
Для разных приложений оптимальное соотношение этих параметров может различаться очень сильно Измерительные приборы и инструменты для электроники. Обзоры, тесты, рекомендации и много другой полезной инфы. Хорошо оснащенное рабочее место способствует повышению качества творческого процесса Изготовление всего, что только можно в домашних условиях.
Самодельные станки, универсальные корпуса, пайка металлов, покраска и многие другие советы на всякий случай. Дистанционный вольтметр на микроконтроллере AVR — устройство, позволяющее удалённо измерять уровень переменных напряжений от нескольких источников в данном исполнении — 6 каналов и отображать полученные данные на шести дисплеях, каждый из которых это трёхразрядный семисегментный индикатор. Цифровой вольтметр на AVR обеспечивает постоянный контроль энергоснабжения оборудования, которое расположено на некотором расстоянии от рабочего места оператора.
Сейчас устройство используется для измерения напряжения трех фаз на входе и на выходе промышленного нормализатора напряжения — трехфазного стабилизатора.
Место оператора удалено от стабилизатора на расстояние около м. Соединение частей вольтметра выполнено обычной телефонной парой лапшой. Для повышения устойчивости канала связи к радиопомехам может быть использована витая пара. Линия связи имеет гальваническую развязку от других элементов устройства, которые находятся под высоким напряжением, данные по каналу связи передаются токовым сигналом, величиной до 30мА.
Измерение действующего значения напряжения реализовано на алгоритме определения пика синусоидального сигнала с последующим умножением его на амплитудный коэффициент синусоиды. Оперативное питание модуля измерения и передачи цифрового вольтметра обеспечивается бестрансформаторным блоком питания от одного из каналов измеряемого напряжения, в данной схеме от первого канала.
Уровень напряжения в канале должен быть не менее 90В — минимальный уровень напряжения, при котором сохраняется работоспособность модуля. Индикация работы линии связи между модулями устройства обеспечивается светодиодом HL1, расположенным в модуле измерения. Оперативное питание модуля приёма и отображения обеспечивается внешним источником В постоянного тока.
При нормальном функционировании вольтметра на AVR индикаторы отображают значения измеряемых напряжений. При нарушении канала связи или неисправности модуля измерения и передачи, то есть при отсутствии поступления данных от измерительного модуля в течении более 2-х периодов обновления данных около 1,4 сек.
При восстановлении связи индикация восстанавливается автоматически. Вольтметр на микроконтроллере AVR может производить измерения уровня не только переменного, но и постоянного тока. В случае необходимости измерения напряжение постоянного тока по всем или только нескольким каналам, достаточно внести незначительные изменения в микропрограмму контроллера модуля измерения и передачи и вероятно изменить номиналы резисторов R5-R10 и RR16, на которых выполнены делители напряжения.
Микропрограммы контроллеров, макеты печатных плат в формате LAY SprintLayout , и фотографии готового устройства можно скачать ниже. Обратная связь Карта сайта. Источники питания Первая проблема, с которой сталкиваются и начинающие и опытные радиолюбители — это проблема электропитания. Преобразователи Устройства, предназначенное для преобразования параметров электрической энергии напряжения, частоты, числа фаз, формы сигнала.
Биоэлектроника Раздел электроники и нанотехнологий, в которых используются биоматериалы и принципы переработки информации биологическими объектами в вычислительной технике для создания электронных устройств Микроконтроллеры При проектировании микроконтроллеров приходится соблюдать компромисс между размерами и стоимостью с одной стороны и производительностью с другой.
Инструменты и приборы Измерительные приборы и инструменты для электроники. Радиолюбительские технологии Изготовление всего, что только можно в домашних условиях.
Радиолюбительские технологии. Блоки питания Преобразователи. Свежие записи. Конструкция цифрового вольтметра представляет собой два модуля: модуль измерения и передачи, расположенного непосредственно в месте измерения; модуль приёма и отображения, установлен на рабочем месте оператора.
Характеристики устройства: Диапазон измеряемых напряжений: — В переменного тока; Частота измеряемых напряжений: 50Гц; Частота измерений: 0,5 сек. Принципиальная схема модуля измерения и передачи: В схеме цифрового вольтметра преобразование аналогового сигнала в цифровой производится с помощью АЦП, на базе микроконтроллера AVR — ATmega8. Принципиальная схема модуля приёма и индикации цифрового вольтметра: Оперативное питание модуля приёма и отображения обеспечивается внешним источником В постоянного тока.
Скачать Архив с материалами Микропрограммы контроллеров, макеты плат и фотографии готового устройства Загрузок: Размер: Kb Источник. Похожие записи:. RU — Обзоры гаджетов, приборов, источников питания, инструментов.
Способ и устройство для измерения переменного напряжения
Стоит задача измерения переменного напряжения В трехфазное сетевое напряжение микроконтрллером для последующего расчета амплитуды, частоты и прочего. Ориентировочная частота выборки порядка 10кГц. Подскажите, пожалуйста схему преобразования такого напряжения в напряжение с амплитудой в ,5В относительно среднего значения в 1,5В вобщем чтобы уложиться в диапозон работы АЦП микроконтроллера с опорой в 3В. При этом хотелось бы чтобы была гальваническая развязка и минимум элементов. Может есть какие-то готовые решения со специализированными микросхемами но не особо дорогие. Стоит задача измерения переменного напряжения В трехфазное сетевое напряжение микроконтроллером для последующего расчета амплитуды, частоты и прочего.
понял, что методов оценки переменного напряжения много, задумался как это реализовать .. Конфигурирование микроконтроллера.
Измерение амплитуды переменного напряжения?
Решил поделится весьма скудными знаниями по созданию вольтметра переменного напряжения от 1 до вольт. Заранее хочу выразить благодарность всем кто помог мне в этом нелегком деле! Итак сам вольтметр состоит из Аналоговой и цифровой части, В качестве АЦП применен встроенный преобразователь с разрешением в 10 бит микроконтроллера ATmega установленный на плату Arduino MIni. Я использовал на нем 2 аналоговых входа из восьми возможных! Аналоговая часть состоит из2 ОУ схема достаточно простая и взята она от китайского стабилизатора, на 1 ОУ реализуется уменьшение 5 вольтового напряжения до уровня 2 вольта, второй через делитель напряжения получает входную величину и поднимает ее относительно 2 вольт. Переменный резистор многооборотный 10кОм. Можно было использовать схему приведенную ниже, но если захотите контролировать несколько фаз эта схема не пойдет и проблемы с ней обсуждались в этой теме. Цифровая часть написана в ArduinoIDE. Алгоритм измерения следеюший каждые 0.
Как измерить отрицательное напряжение с помощью АЦП.
Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация. Также, рассматриваемый метод позволяет измерять частоту сетевого напряжения без использования внешних дополнительных средств, таких как компараторы. Но, при этом приходится жертвовать либо временными ресурсами МК, либо точностью измерения частоты.
Первая проблема, с которой сталкиваются и начинающие и опытные радиолюбители — это проблема электропитания. В этом разделе рассмотрены разнообразные сетевые источники питания микромощные, средней мощности, мощные.
Схема. Миниатюрный вольтметр на микроконтроллере
В статье описан вольтметр переменного напряжения. Он собран на микроконтроллере и может быть использован как автономный измерительный прибор или как встроенный вольтметр в генераторе НЧ. Предлагаемый вольтметр предназначен для измерения переменного напряжения синусоидальной формы частотой от 1 Гц до кГц. Ток, потребляемый от встроенного преобразователя полярности, не превышает 5 мА. В состав устройства см.
Аналого-цифровое измерение переменного напряжения и теорема Котельникова
Вольтметры на микроконтроллере — что может быть проще? Это так, если речь идет об измерении на постоянном токе, или определения мгновенных значений переменного. Но измерение действующего значения переменного напряжения, тем более несинусоидальной формы — нетривиальная задача. Однако, и она решаема, причем на достаточно простом и недорогом микроконтроллере семейства AVR. Данная статья носит скорее характер рассуждений на тему, нежели описание конкретного проекта. Ее назначение — направить мысль в нужное русло, обозначить цели, подводные камни, проложить «лоцию» их обхода
Дистанционный вольтметр на микроконтроллере AVR удалённо измерять уровень переменных напряжений от нескольких.
Primary Menu
Аналоговая часть включает несколько входных каналов для измерения тока и напряжения, предусилители, дельта-сигма АЦП первого порядка, схему детектирования вмешательства в электросчетчик с целью хищения электроэнергии , генератор опорного напряжения, регулятор напряжения. В свою очередь, в цифровую часть входит системный модуль, специализированный DSP для вычисления электрических параметров, осциллятор и интерфейс SPI. Управление производится с помощью конфигурирования регистров через SPI.
Вольтметр переменного напряжения на ATmega48-20PU
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Расчет резистора для светодиода
Портал о науке и технике Статьи Новости Видео Обзоры. Забыли пароль? Воспользуйтесь строкой поиска, чтобы найти нужный материал. Как измерить отрицательное напряжение с помощью АЦП. Как известно многие современные микроконтроллеры имеют встроенный многоканальный АЦП, как правило, физически АЦП всего один, а многоканальность обеспечивается с помощью мультиплексирования. Диапазон напряжений, питающих микроконтроллер, может быть от 0 до 3.
Новые книги Шпионские штучки: Новое и лучшее схем для радиолюбителей: Шпионские штучки и не только 2-е издание Arduino для изобретателей.
Цифровой ваттметр переменного тока
By esoteric , September 21, in Алгоритмы. Понадобилось измерять мгновенные значения переменного тока В, 50 Гц с помощью микроконтроллера. Ток сравнительно небольшой, до мА. Какие варианты возможны? Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6. Вариант собственно один — квадратурное измерение.
Использование сети 220 В в микроконтроллерах
Сеть В в большинстве случаев является основным источником питания для устройств, содержащих МК. Кроме того, она может служить информационным и управляющим каналом. Актуальными являются следующие задачи:.
— Как измерить мощность переменного тока с помощью микроконтроллера?
Задай вопрос
спросил
Изменено 5 лет, 7 месяцев назад
Просмотрено 2к раз
\$\начало группы\$
Я хочу измерить мощность переменного тока любого обычного устройства, такого как телевизор, ноутбук и т. д., с помощью микроконтроллера. Мой MCU — ARM Cortex-M TM4C1233H6PM.
Я использую датчик тока ACS712 для измерения переменного тока, а затем использую оптопару, чтобы изолировать его от моего MCU. После чего он подается на АЦП моего микроконтроллера и измеряется его значение.
Проблема с измерением напряжения. У меня нет доступа ко многим преобразователям и микросхемам для измерения напряжения в моем районе. Вот что у меня есть на данный момент вместе с моими вопросами, связанными с этим:
Используйте трансформатор для преобразования 0–220 В переменного тока в 0–5 В постоянного тока, а затем подайте его на АЦП моего микроконтроллера с помощью другой оптопары. диапазон (0-5 В постоянного тока), то мой ток измеряется в переменном токе, и мощность выйдет неправильно? Кроме того, поскольку мое напряжение теперь измеряется в постоянном токе, как я могу рассчитать мощность переменного тока?
2) Как найти пересечение нуля и разность фаз (тета) для измерения P=VIcos(тета) как по току, так и по напряжению?
Я знаю, что мои вопросы могут показаться довольно длинными, но мне действительно нужна ваша помощь. Спасибо за любую помощь!
- микроконтроллер
- датчик
- рычаг
- силовая электроника
- оптоизолятор
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Если вы хотите измерить мощность электроприбора, вам необходимо оцифровать сигналы, представляющие формы сигналов переменного напряжения и тока. Вы должны настоятельно рассмотреть одновременную цифровую выборку обеих величин с частотой дискретизации не менее 1000 раз в секунду, чтобы достичь некоторой степени точности. Умножьте каждую одновременную пару вместе и усредните полученную форму волны, чтобы получить мощность.
Использование величины постоянного тока для представления напряжения не следует рассматривать как имеющее какое-либо значение. Попытка рассчитать среднеквадратичное значение напряжения и тока, а затем попытка измерить разность фаз путем перехода через нуль наивна, учитывая гармонический характер формы тока во многих приборах. Это не то, как профессионалы измеряют мощность.
Мощность = напряжение x ток, будь то постоянный или переменный ток, аналоговая или цифровая выборка.
\$\конечная группа\$
4
\$\начало группы\$
Ответ filo не будет работать, если ваш АЦП не может измерять отрицательные напряжения. Вы можете использовать трансформатор или делитель напряжения, а затем использовать операционный усилитель, чтобы добавить значение постоянного тока.
Чтобы рассчитать мощность переменного тока, вам просто нужно найти коэффициент (постоянный), чтобы у вас не было проблем.
Чтобы найти пересечение нуля, вы можете использовать пороги.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Трансформатор не преобразует переменный ток в постоянный (это делает выпрямитель). Используйте трансформатор для понижения 230 В переменного тока -> 5 В переменного тока. Добавьте делитель напряжения (например, 47k + 47k) через вторичную обмотку трансформатора. Подключите один конец делителя к земле MCU, а центр делителя к контакту ADC (ваш MCU, вероятно, может измерять только до 3,3 В). В этой комбинации вы увидите 230 В переменного тока как 2,5 В переменного тока относительно земли MCU. Вы можете легко измерить это с помощью АЦП. Когда вы используете трансформатор, вам не нужна еще одна оптопара.
смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab
Имейте в виду, что большинство оптронов нелинейны, поэтому, если вы хотите измерить напряжение, выходящее из вашего датчика тока, вы должны выбрать линейную оптопару или составить карту характерная и правильная нелинейность в программном обеспечении.
Вычисление точной мощности и коэффициента мощности по напряжению и току — еще одна тема.
\$\конечная группа\$
1
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.Как измерить переменное напряжение сети с помощью АЦП от микроконтроллера?
спросил
Изменено 5 лет, 10 месяцев назад
Просмотрено 19 тысяч раз
\$\начало группы\$
Я хочу измерить напряжение сети (230В/50Гц) с помощью канала АЦП от микроконтроллера.
Это мой текущий подход…
Ниже у меня есть две схемы, которые добавляют два напряжения (одно постоянное, одно переменное).
Вдобавок к этому сигналы переменного и постоянного тока проходят через делитель напряжения, но это не важно.
Я предполагаю, что выходное напряжение на второй схеме ниже из-за импеданса конденсатора?
- сеть
- измеритель напряжения
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Если вы хотите контролировать только СЕТЕВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, то вам не нужно преобразовывать всю синусоидальную форму волны, добавлять смещение и т. д. и т.п. Вы, кажется, задаете неправильный вопрос.
Обычный способ контроля сетевого напряжения состоит в том, чтобы СНАЧАЛА ОТКЛЮЧИТЬ напряжение с помощью трансформатора. Это может быть очень маленький трансформатор, найденный в выброшенном настенном блоке питания и т. д. Затем выпрямите и интегрируйте (фильтруйте) напряжение, чтобы получить постоянное напряжение, точно пропорциональное напряжению сети. Это постоянное напряжение можно просто масштабировать с помощью делителя напряжения, например, потенциометра, и подавать непосредственно на вход АЦП.
Вот типичная схема, которая очень хорошо подходит для контроля сетевого напряжения… с микроконтроллером/
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Как правильно сложить постоянное напряжение и переменное напряжение?
Кроме того, сигналы переменного и постоянного тока проходят через делитель напряжения, но это не важно.
Получается, из вашей дополнительной информации в комментариях, что важно :
В принципе, я хочу измерить напряжение сети (230 В / 50 Гц) с помощью канала АЦП от микроконтроллера.
Я думаю, что ваш вопрос на самом деле звучит так: «Как я могу (безопасно) добавить половину \$ V_{REF} \$ смещения к сигналу, потенциально отделенному от сетевого напряжения?»
Кажется, вы предлагаете
смоделировать эту схему — схема, созданная с помощью CircuitLab
Рисунок 1. Предложение ОП. Обратите внимание, что отсутствует изоляция от сети.
Если вы предлагаете схему, показанную на рис. 1, я предлагаю вам перепроектировать ее. Развязки между сетью и микро нет. В лучшем случае на вашей микроземле появится нейтральное напряжение. Не думайте, что это значение будет равно нулю, так как любой ток, протекающий из других цепей через нейтральную проводку обратно к источнику сети, вызовет падение напряжения на сопротивлении кабеля. ) Гораздо более серьезная ситуация возникнет, если соединения под напряжением и нейтралью были заменены. В этом случае микро GND станет активным.
Кроме того, поскольку вы находитесь в стране с частотой 50 Гц, вполне вероятно, что напряжение вашей сети будет от 220 до 240 В. В этом случае один резистор может не иметь достаточного номинального напряжения для источника высокого напряжения. Для резистора верхнего плеча потребуются два последовательных резистора.
смоделируйте эту схему
Рис. 2. Небольшой сетевой трансформатор мощностью в несколько ВА обеспечит изоляцию, рабочий сигнал и простой способ добавления смещения постоянного тока к сигналу переменного тока.
- Для этой цепи подойдет трансформатор на 6 или 9 В, который обеспечит безопасное рабочее напряжение без проблем с изоляцией или безопасностью.
- Размер R1 и R2, чтобы вытянуть несколько десятков мА от трансформатора и снизить пиковое напряжение до рабочих пределов микро.