Гальваноразвязка аналогового сигнала для mega328

[tonyk]

OKF писал(а):

Ivanoff-iv писал(а):

быть может дешевле окажется оцифровать с горячей стороны, а потом просто передать полученное через оптопару?

Простенько и со вкусом. А если есть возможность запитать от БП источника сигнала - вообще класс. И максимальную точность измерения можно получить.

Для однофазной сети и невысоких требованиях к помехоустойчивости- это вполне нормальное решение. Но как только, например, понадобится отслеживать очерёдность фаз, решения с измерениями на "горячей" стороне теряют свою простоту относительно решения с измерением на холодной стороне. Как вариант, используют АЦП в каждом измерительном канале на "горячей" стороне, но АЦП обязательно имеют внешнее тактирование и сброс, чтобы можно было синхронно оцифровывать несколько каналов.

Как развязываются от 50кВ? С помощью трансформаторов. Если же высокое напряжение- это "постоянка", то можно косвенно, например, по первичной обмотке высоковольтного трансформатора.

Нужно понимать, что развязка нужна, в первую очередь, для защиты человека от поражения током, поэтому, развязка- это всегда усложнение и удорожание, которое на фоне стоимости человеческой жизни не стОит ничего. Защиты дорогостоящего оборудования, тем более сильно удалённого, тоже оправдывает увеличение стоимости конечного решения.

Говоря о стоимости решения с гальванической развязкой, подумайте вот о чём. Да, стоимость развязки увеличила стоимость моего решения на 30%, например. Оно стало стоить не 30000, а 40000 рублей, например. Стоимость оборудования, работоспособность которого обеспечивает моё решение, составляет 4000000. Поездка до объекта, где работает моя аппаратура, занимает 3 суток и стОит около 250000 рублей. И если развязка устраняет сбои и повреждения развязанного оборудования, а также обеспечивает безопасную работу персонала, то на фоне этих цифр никто из здравомыслящих людей не будет удалять её ради экономии 10000 рублей. Наоборот, во всех нормативах требуется её наличие.

[Wladimir_TS]

Jurkin писал(а):

Как вариант могу порекомендовать NJM4151 - это преобразователь напряжение-частота

Это противоречит условиям задачи "АЦП на холодной стороне". так как данный узел это в сути своей АЦП.

Добавлено after 5 minutes 11 seconds:

tonyk писал(а):

[
Нужно понимать, что развязка нужна, в первую очередь, для защиты человека от поражения током, поэтому, развязка- это всегда усложнение и удорожание, которое на фоне стоимости человеческой жизни не стОит ничего. Защиты дорогостоящего оборудования, тем более сильно удалённого, тоже оправдывает увеличение стоимости конечного решения.

стоимости пока не говориться - вопрос технического решения без переноса АЦП на "горячую сторону". Скажем есть много каналов - между каждыми из которых может случится 50 кВ или между каналом и "холодной стороной".

[Ivanoff-iv]

Ivanoff-iv писал(а):

U-M писал(а):

Конкретно HCPL7510 - подкупило на выходе напряжение, пропорциональное измеряемому току.

А это тоже мысль - измерять не напряжение, а ток... а как сделать ток из напряжения даже мыши знают.
Получается, например, такая штука: резистор - катушка -> датчик холла - оцифровка...

для обеспечения линейности можно применить компенсационный метод - 2 катушки расположенные зеркально относительно Д.Х. м.поток одной компенсируется м.потоком другой, Д.Х. используется для управления током 2й катушки, если с неё брать сигнал, то он будет повторять сигнал первой...
или линейные оптопары (с 2мя фотоприёмниками) но в этом случае понадобится питание на горячей стороне.

[tonyk]

Скажем есть много каналов - между каждыми из которых может случится 50 кВ или между каналом и "холодной стороной".

50 кВ- каких? AC? DC? Это конкретная задача или так, по3.14здеть?

Добавлено after 3 minutes 17 seconds:
Кстати! Есть ещё один красивый вариант! Вот тут он описывается:
http://forum.easyelectronics.ru/viewtop ... 16&t=43115

Но для него нужны современные МК с DFSDM входом.

[Wladimir_TS]

Ivanoff-iv писал(а):

для обеспечения линейности можно применить компенсационный метод - 2 катушки расположенные зеркально относительно Д.Х. м.поток одной компенсируется м.потоком другой, Д.Х. используется для управления током 2й катушки, если с неё брать сигнал, то он будет повторять сигнал первой...
или линейные оптопары (с 2мя фотоприёмниками) но в этом случае понадобится питание на горячей стороне.

Вопрос - линейнее ли это оптопар.

Добавлено after 12 minutes 27 seconds:

tonyk писал(а):

50 кВ- каких? AC? DC? Это конкретная задача или так, по3.14здеть?

Задача конкретная и давно решена (но криво и с довольно низкой точностью, эквивалент примерно 7-8 разрядам АЦП и то замеренная без подачи высокого и без масла в баке) - мне интересно, что предложат - вдруг альтернативное, так что по3,14здетЪ

Постоянка. Грубо говоря датчики под потенциалом катода электровакуумного прибора очень специального назначения. На катоде -50 кВ.

tonyk писал(а):

Добавлено after 3 minutes 17 seconds:
Кстати! Есть ещё один красивый вариант! Вот тут он описывается:
http://forum.easyelectronics.ru/viewtop ... 16&t=43115

Но для него нужны современные МК с DFSDM входом.

Ниччегонепонял...увы

[tonyk]

вдруг альтернативное, так что по3,14здетЪ

Постоянка. Грубо говоря датчики под потенциалом катода электровакуумного прибора очень специального назначения. На катоде -50 кВ.

Подумаю на досуге. Пни меня через недельку, вдруг чё-нить всплывёт у меня в голове.
И назови ток или мощность источника 50 кВ.

Ниччегонепонял...увы

Wladimir_TS, срочно восполняй пробел в знаниях! DFSDM- это весчь! Которая сулит существенное упрощение аналого-цифрового тракта, простоту реализации развязки и повышение точности. Заманчиво?

[Ivanoff-iv]

если делать 1 катушку + Д.Х. то сам Д.Х. достаточно линеен, но магнитопровод, если его неправильно подобрать, внесёт искажения (его, впринципе можно и не ставить, но обеспечить экранирование от внешних полей)
компенсационная сиситема (с 2 катушками) намного линейнее, но тут правильность сборки, симметрия играет бо́льшую роль.

[Wladimir_TS]

Я работал с датчиками им тов Холла - могу сказать что они далеко не линейны и сильно термозависимы. По крайней мере изготовить датчик линейного перемешения узла с точностью +/-0,05 мм при ходе 6 мм не удалось простыми способами в свое время. Пришлось купить разработку за кордоном - но что там за датчики ХЗ - просто так в магазине не купить - не факт что сейча канал поставки тех датчиков не прекрыли. Скорее всего в тех датчиках были структуры то холловские но с какой-то компенсацией весьма сложной ибо параметры были удивительными. И да - они программировались спец ПО. индивидуально под каждый магнит.

ЗЫ в имеюшейся системе используется подмагничивание магнитопровода - фактически магнитный усилитель.

[Jurkin]

Ну что, дешёвые реальные варианты закончились А я предлагал решить всё по простому, и честн говоря не понял, почему его не рассматриваете???. Аль думаете, что в КБ HITACHI совсем тупые сидят, и будут в свои частотники плохие схемы разрабатывать? Нет, ну можно конечно изобретать лисапед если больше нечего делать, но проще всёж позаимствовать.
Вот , не поленился, срисовал у частотника "HITACHI NES1". Сам преобразователь выделил пунктиром - в принципе, схемотехника как по датошиту, немного другие номиналы. Ну у ТС входная часть питается от 5В, а здесь для NJM4151 нужно по моему минимально 8В. Не поленился, сделал замеры работающей схемы : при входном от 1 до 4В на выходе частота меняется от 2060 до 8200 Гц Т.е. 1мВ=2Гц. Если к примеру мерять частоту с точностью 1Гц, то это 0,5мВ шаг, а эт гораздо выше чем 10 бит. Мало ? Конечно, чтоб с такой точностью мерять частоту, МК должен быть закварцованным. Теперь о линейности, в даташите предлагают три варианта включения микросхемы. HITACHI включило по 2-ому, дающий линейность 0,2%. Я пытался проверить, делал замеры через каждые 0,2В ну результат прыгал туды-сюды от расчётного в районе 10Гц. Если учесть погрешность установки мной напряжения и замера частоты, то думаю линейность ещё большая чем заявлена.
Ну и последнее, если ТС всёж после оптрона хочет мерять не частоту, а опять напряжение, то и здесь нет никаких проблем - опять берёте ещё одну NJM4151 и включаете её в режиме частота-напряжение(в даташите всё расписано) и получаете на выходе то же напряжение, что было на входе. Точность при этом пострадает, но точно вложитесь в AVRовские 10 бит.

[U-M]

Еще раз спасибо всем за дискуссии!

Дошли сегодня руки наконец до паяльника. В итоге что хотелось достигнуто.

Работает связка из внешнего АЦП MCP3021 и двухканального изолятора SI8400. Питание изолируется через DC-DC AM1D (5/5 вольт). Обвязка и подключение по даташитам.
Самые главные вещи - минимум переделок в прошивке и без побочных эффектов. Нет дрожания входного сигнала при оцифровке, то есть гальваноразвязка достигнута без танцев с бубнами. Линейность во всем диапазоне 0...5 вольт.

[tonyk]

Ну что, дешёвые реальные варианты закончились?

А они и не начинались.
Я выше упомянул о DFSDM. Как выглядит подключение сигма-дельта модулятора с гальванической развязкой показано на рисунке. Упрощение схемы заключается в непоказе источника питания для "горячей" стороны. Недостаток схемы в том, что требуется современный контроллер со встроенным декодером импульсно-плотностной модуляции. AVR таковым не является, видимо, поэтому его пользователи и не знают о таких способах А-Ц преобразования.

Вложения

Screenshot_253.jpg

(46.12 KiB) Скачиваний: 215