Mäta ström (AC)

[rikkitikkitavi]

Vsrför måste du mäta med 10 mA upplösning på en 20A signal om syftet är att detektera så höga strömmar att man riskerar säkringen. Du mäter > 10 ggr bättre än variationer på säkringens utlösningsström.

Du vill ju veta när tidsintegralen av rms värdet av strömmen genom säkringen över en viss integralprodukt, motsvarande säkringens I-t utlösningskaraktäristik.

Varför skulle man kvadrera signalen analogt, sedan sampla den och medelvärdesbilda och rota i mjukvara?

Speciellt som det ställer höga krav på AD omvandlaren.

RMS värdet av en likriktad och glättad ström är på AC sidan ca 2 ggr DC strömmen.

[xxargs]

Det finns ingen spec på vilket område i ström den skulle kunna mäta men att noggranheten skulle vara 5% och bättre, inget angivet om det skulle mäta på en enda punkt eller över stor strömområde, men av vad som skrivits tidigare så är det lätt att anta att det inte gällde bara mätning vid en enda strömvärde och om man är över eller under denna.

En variant på en RMS-mätare är en termistor i bryggkoppling som känner värmen i ett motstånd av strömmen som passerar, men då måste man mickla runt med refrenstemperatur, linjaritets-tabeller mm. och är en metod som används när man mäter på RF-signaler och man har runt 40-50 dB i dynamik om det är välgjort med sensorer insmälta i glasbubbla och vakumsugits. inom radio och RF så är dessa de noggrannaste mätarna för högfrekvens man kan ha på labbänken och det är de som kalibreras externt och sedan har som referens arbetet när man sedan kalibrerar tex. spekrumanalysatorer, kompenserar för kabeldämpning etc.



"Varför skulle man kvadrera signalen analogt, sedan sampla den och medelvärdesbilda och rota i mjukvara?"


Intergreringen måste också göras analogt på utsida innan AD/-omvandlare och endast roten ur i mjukvara i funderingen om man skall smita undan en riktig RMS-krets - det kanske var lite otydligt i texten var intergreringen skulle ske. Detta var med tanke på att göra endast en kvadreringskrets med en analog multiplikatorkrets är lättare att göras temperaturstabil i jämförelse att ha både en kvadrerings och en roten-ur krets diskret byggd och samtidigt hålla temperaturdriften och precisionen under kontroll - ja om man inte är villig att betala för en färdig RMS-krets förstås där allt sådan mickel redan är gjort på chip

Kom ihåg att i Ursprungliga kravet var att processorn inte skulle behöva mäta mätvärde mer än då och då eftersom den var nedlastad med andra uppgifter och skall man komma undan realtidssampling i hög takt så måste både kvadreringen _och_ integreringen lösas på utsidan analogt eftersom integreringen också lågpassfiltrerar och man slipper behovet av täta samplingar för korrekt värde...

10 mA - 20 A området var bara ett exempel att visa på att med att kvadrera signalen innan och inte dra roten ur signalen efter integration analogt innan AD-omvandlaren gör att dynamikbehovet på A/D-omvandlare fördubblas i antal dB för en given noggranhet och man behöver typ 22-23 bitar upplösning medans man klarar sig med typ 12 bitar när det är gjord analog roten ur innan AD-omvandlaren. Minskar man mätområdet så minskar man förstås behovet av upplösning.

[rikkitikkitavi]

Ja, och eftersom säkringen inte är i fara behöver man inte sampla oftare än 1/s, om ens det.
Då kan man ju överbelasta en C säkring med i storleken 50% , och baserat på toleransen är 5% noggranhet mer än väl, dvs 0,1-0,5 A upplösning räcker. Därav min fundering varför ens ta upp 10mA , skapar bara onödig datamängd.
Fast kör man en RmS DC omvandling i analoga domänen så löser man det och kan såklart få god upplösning som du visar.

[xxargs]

tja, eftersom strömområdet inte var definierad så tog jag typisk område för en väggvårte-energimätare och eftersom TS antydde vitt skilda last så kan man heller inte anta så smalt område som endast mellan 10 - 20 ampere mätområde.

Och även om man hade gått från 10 mA till 100 mA som lägsta värde mot 20 ampere så med (20*20)/(0.1*0.1) = 40000 så hade man ändå behövt en 16 bitars omvandlare om man inte kör kvadratroten efter intergratorn före AD-omvandlaren, med en rotenur-krets innan AD-omvandlaren så hade det räckt med 8 bitars AD-omvandlare även om upplösningen kommer vara synnerligen grov i dom lägre strömområdena

hur eller hur så visar det på att det är ganska komplext att mäta på dom strömkurvformer som förekommer på elnätet idag från olika laster och även för en enkel grovmätning så behöver man till 2/3-del färdigbyggd elmätarkrets ungefär...

[rikkitikkitavi]

Jag läste 20A och gärna +-5% = 1A, eller ca 5 bitars upplösningi TS förstainlägg så därför jag blev lite förvirrad. Speciellt som att TS uttryckligen skrev att hen inte ville belasta MCUn. 8 kS/s med ialla fall16 bitar är en del... 22-23 bitars linjäritet i.den hastigheten måste vara state of the art om det finns.

ergo, do it analog way.

[xxargs]

Eftersom det inte är hårdare specat så tolkar vi problemet på olika sätt och ingen av alternativen är fel eller rätt, för det kan bara TS avgöra.
men jag är också inne på analog RMS-chip med lämplig vald konding för intergreringstiden - att försöka bygga själv med OP-ampar, kondingar och trissor blir förmodligen både dyrare och tar mer plats och har produktions-issue med en kalibreringsprocess, tom. kanske vid olika temperaturer, alternativt en dedikerad microkontroller som bara räknar på strömmen med allt vad det innebär.

[jesse]

Mätområde: Den *RMS* ström som ska mätas kommer att ligga mellan ca 4 - 25 ampere. Lägre strömmar får gärna vara mätbara, men det är inte viktigt att de blir lika noggranna. Över 20 ampere kommer inte att inträffa men det är bra att ha lite marginal, så vi säger 25A (det kan ju uppstå korta toppar man vill kunna registrera).

Men om strömmen är t.ex. 18A RMS så måste ju den momentana ström som uppmäts vara betydligt högre. Det kanske ligger på över 40A i topparna? Detta ska då kvadreras och dras roten ur, låt säga 100 samples per halvvåg =10 000 samples per sekund. Om man tänker sig att jag gör detta med en AVR_processor så kan jag läsa in detta med en ADC tillräckligt ofta, men jag behöver en processor med hårdvarumultiplikation, så det måste bli en ATMega. (Attiny45 som jag funderade på först har inget sådant - det tar alldeles för mycket tid att utföra multiplikation och division med den). Med 10 bitars noggrannhet, +/-50A omfång får jag 0.1 A noggrannhet. Känns spontant som om det är alldeles för grovt. Jag får skaffa någon annan ADC med 15-16 bitar och SPI-interface kanske.

[bearing]

Roten ur behöver du kanske inte göra. Borde gå att reglera mot målströmmen i kvadrat. För att slippa multiplicering på AT-tiny kan du kanske ha en tabell med 1024 värden som är kvadraten av AD-resultatet. 0.1A upplösning är nog tillräckligt ifall du sätter en marginal på målvärdet.