Как защититься от скачков напряжения от датчиков?

Я пытаюсь использовать ТТ для измерения переменного тока. Я получил много информации в этом ответе на другой вопрос, который привел меня к огромному расследованию.

Я хочу измерить ток, используемый устройством переменного тока, от микросхемы АЦП 5 В (например, Arduino, но у меня есть несколько разных вещей, так что это может быть сама Arduino).

Моя первая попытка заключалась в том, чтобы взять выход ТТ, подключить его к мостовому выпрямителю, взять резистор 10 кОм и измерить значение относительно 5 В от АЦП. Мой тестовый прибор представляет собой лампу с лампочкой мощностью 75 Вт. В основном это работало, но когда я включал лампу, я выдавал цифры «за пределами графика». Это навело меня на мысль, что происходит что-то плохое.

Другой постер предложил поставить резистор на 3300 Ом поперек выходного напряжения. Ожидалось, что я получу 680 мВ. Делать это с моим старым цифровым мультиметром не давало мне много информации, поэтому я заказал осциллограф и решил посмотреть, что происходит на самом деле.

Это в основном моя история попытки сделать это.

включение света с показаниями ТТ 3300 Ом

В то время как напряжение кажется немного отрицательным, разница между моим минимумом и максимумом, кажется, составляет предсказанные 680 мВ. Однако вы можете увидеть гигантский всплеск 7,12 В, когда устройство действительно включено.

Я бы не хотел подключать 7,12 В к АЦП 5 В, так как я могу это подавить?

(Я также хотел бы выровнять результаты, чтобы получить надежное чтение, но это другая проблема, которую я попытаюсь решить после предотвращения взрыва чипа при переключении переключателей)

Ответы (2)

Типичным и простым решением является диод Шоттки (низкое прямое падение напряжения) от вашей сигнальной линии до +5 В (анод к сигналу, катод к + 5 В), который ограничит скачки напряжения до нескольких 100 мВ выше + 5 В.
Точно так же диод к земле (катод к сигналу, анод к земле) может предотвратить отрицательные колебания.

Для чего-то вроде трансформатора тока, способного выдерживать огромные скачки напряжения, хорошей идеей может быть TVS (ограничитель переходного напряжения) вместо или вместе с диодами.

Я бы предложил буфер (например, неинвертирующий операционный усилитель, единичное усиление) между вашим выходом CT и АЦП. Это добавит уровень защиты перед вашим АЦП. Вы можете использовать диоды на его входах для его защиты, и если вы питаете его от + 5 В, он гарантированно не будет колебаться выше, чем может выдержать АЦП. Также вы можете добавить несколько отводов усиления (например, 1, 5, 10 и т. д.) для переключения между различными диапазонами тока — таким образом вы сможете лучше использовать весь диапазон АЦП.
Например, ваш сигнал 680 мВ использует только (0,68 В / 5 В) * 100 = 13,6% диапазона АЦП. Для 8-разрядного АЦП это соответствует ~35 из 256, 680 мВ / 35 = 19 мВ на шаг АЦП (например, 00000001 = 19 мВ, 00000010 = 38 мВ и т. д.). Если бы у вас был отвод усиления 5 (например, 0,68 В * 5 = 3,4 В), это было бы больше похоже на 4 мВ на шаг.

Большое спасибо за вашу помощь. Теперь, когда я действительно вижу , с чем я работаю, я могу начать понимать, почему большинство вопросов, которые я задаю, заставляют людей предлагать мне купить операционные усилители. :)
Да, осциллограф необходим для работы с такими вещами. Я думаю, что вы сделали хороший выбор, выбрав Rigol, они дают достойную производительность по очень низкой цене.
Мне пока не везло с этим. С помощью операционного усилителя я могу гораздо легче сказать, горит лампа или нет, но я не могу разобрать «уровни». Вы можете увидеть разницу между включенной и выключенной лампой на следующих снимках экрана: skitch.com/dlsspy/geba3/current — вероятно, достаточно для моих нужд, но цифры больше, чем я ожидал.
Хм, похоже, что-то тут не так. Трудно понять, что не видя вашей схемы. Это может быть слишком высокое усиление, неправильное смещение, операционный усилитель каким-то образом не подходит или неправильно подключен и т. д. Он должен выглядеть похоже на форму волны в вопросе, но больше в зависимости от усиления. Поскольку это немного не по теме заголовка, возможно, стоит начать новый вопрос для этого и опубликовать схему (или добавить к этому, может быть, Кортук или кто-то может посоветовать, что предпочтительнее)
Да, я не знаю, что я делаю. :/ Я использую LM358M. У меня есть вход- (контакт 2) и Vee на одной земле, Vcc на 5 В, а вход- и вход+ выходят из трансформатора тока. Я читаю контакт 2 и контакт 1 (выход). У меня также есть резистор 3,3 кОм на выходах ТТ (после выпрямителя). Я не знаю, как бы я еще поступил. Что я обнаружил, так это то, что среднеквадратичное значение увеличивается с входным усилителем, но при любой тяге максимальное значение составляет от ~ 0 до ~ 3,76. Мой Kill-a-Watt показывает среднеквадратичное значение выше вольта. Лампа + паяльник = ~1А и дает мне 3,7В RMS.
(извините за шум здесь, я хотел бы продолжить это здесь, если это имеет смысл, потому что я пытаюсь понять, как применить совет, который вы дали выше)
Без проблем. Какой коэффициент усиления у вас установлен на LM385? Если бы вы могли обновить свой вопрос схемой, было бы намного проще понять, как именно у вас все настроено. Я забыл, что вы исправляли выходной сигнал CT, поэтому форма волны, с которой вы связались, может быть не такой уж плохой (хотя я все еще подозреваю, что есть проблемы)
Когда я более тщательно следовал вашим указаниям, я действительно получил желаемые результаты. Большое спасибо за ваше терпение. :)

@Oli Glaser хорошо поработал, рассказав, как защитить себя от шипов датчика. Я обращусь, почему они там в первую очередь:

Нить накала, используемая в лампах накаливания, имеет положительный температурный коэффициент . Это означает, что по мере увеличения температуры нити увеличивается и ее сопротивление.

Следовательно, для лампочки сопротивление нити должно быть выбрано таким образом, чтобы энергия, рассеиваемая в нити накала, соответствовала требуемой мощности при рабочей температуре . Таким образом, сопротивление лампы будет намного ниже, когда нить накаливания будет холодной.

Поэтому сразу после подключения лампочка будет потреблять намного больше тока, чем обычно, пока нить накала не нагреется до точки, в которой энергия, втекающая в нить накала, соответствует энергии, которую нить рассеивает (в виде света и тепла).
Любой дальнейший нагрев приводит к уменьшению мощности, что приводит к охлаждению нити накала, что приводит к большему теплу и т. д. Система достигает равновесия.

Из Википедии о лампах :

Фактическое сопротивление нити накала зависит от температуры. Холодное сопротивление ламп с вольфрамовой нитью составляет около 1/15 сопротивления горячей нити, когда лампа работает. Например, 100-ваттная, 120-вольтовая лампа при горении имеет сопротивление 144 Ом, но сопротивление на холоду значительно ниже (около 9,5 Ом). [...] Для лампы общего назначения мощностью 100 Вт и 120 В ток стабилизируется примерно за 0,10 секунды, а лампа достигает 90% своей полной яркости примерно через 0,13 секунды.

Как защититься от скачков напряжения от датчиков?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v