Mätning av ac-spänning med pic

[JohanRuben]

Hej

Ska mäta 230 volts ac-spänning med en pic och har satt ihop följande schema. Först undrar jag hur kraftiga motstånd man behöver? Hur många watt alltså. Sen tar jag gärna åsikter om uppkopllingen, finns det något bättre/enklare/smartare sätt att mäta spänning?

R1=2200 ohm
R2=50 ohm
C1=100U
C2=2000U

[anders_bzn]

Den resistiva lasten ger:

P=(U^2)/R

I ditt fall får du en totaleffekt på 23,5W vilket säger att du ska välja mer högohmiga motstånd!

Största delen av effekten kommer att hamna över R1.

I början när C2 är oladdad så kommer R2 vara i stort sett kortsluten vilket ger att 230V kommer att hamna över R1. Det är att R1 måste tåla hela 24W!

Tänk om, välj R1 till något mycket större, mätkopplingen ska inte elda upp 0,1A, tänk mA

[H.O]

Japp, men tänk också på ingångsimpedansen på PIC'en. Du får konsultera databladet då det skiljer från PIC till PIC men i databladet för 12F675 t.ex står det:

The maximum recommended impedance for analog sources is 2.5 kΩ. This value is calculated based on the maximum leakage current of the input pin. The leakage current is 100 nA max., and the analog input voltage cannot be varied by more than 1/4 LSb or 250 μV due to leakage. This places a requirement on the input impedance of 250 μV/100 nA = 2.5 kΩ.

EDIT: Det där är dessutom väldigt farligt, men det vet du säkert redan... Kan du inte ta den minsta kretskortstrafon du kan hitta? Då får du ner spänningen till en behaglig nivå, du får galvanisk isolation från nätet och du kan använda en precisonlikriktare om du vill.

[Marta]

Det är ingen bra lösning alls som Du har hittat på.

Delningsförhållandet är fel, Du måste räkna med toppvärdet på spänningen.

När en spänningskälla med högt Ri likriktas, filtreras och belastas så får Du ett utjämnat värde som är mindre än toppvärdet. Med en konding som är så stor att spänningen är i princip konstant så gäller att det går in lika mycket laddning under den tid dioden leder som det går ut hela tiden. Med så stort delningsförhållande så kan Du nog kosta på Dig aproximationen att kondingens spänning inte påverkar ingående ström så blir det hela mycket enklare.

Vad är det som Du skall åstadkomma med mätningen? Är det t.ex. effektmätning av något eller att Du är missnöjd med vad elleverantören skickar till Dina uttag så krävs det något helt annat för ett tillförlitligt resultat.

Angående ingångsimpedans till PIC så är det inget problem. Ta t.ex. 220k och 2k2 i spänningsdelaren. Sätt en 4148 mot Vdd och en liten konding på sådär 100p mot jord för att skydda. Då kan Du sampla momentanvärdena och sedan beräkna ett sant effektivvärde.

Kanske Du skall välja PIC18 för att få både snabbare klocka och betydligt lätthanterligare beräkningar eftersom denna har betydligt beräkningsvänligare instruktioner som kan hantera carry på ett vettigt sätt.

[anders_bzn]

Ja, just det. Även jag glömde toppvärdet, då blir det ju ännu värre!

Med tanke på dina teoretiska kunskaper så ska du kanske låta bli att konstruera något som använder nätspänningen på detta sätt.

I vilket fall så bör det finnas en säkring med i kopplingen. Blir det fel kan det brinna bra annars.

[JohanRuben]

Jo jag är väl medveten om riskerna med starkström.

Inser nu att värdena i spänningsdelningen var helt uppåt väggarna, dessa var endast valda utefter utresultatet i en simulering i hspice. Självklart måste jag räkna med toppvärdet, visste ju egentligen om det, det glömmdes bort i simuleringen bara.

Endamålet med mätningen är effektmätning. MCU:n mattas med spänning, samt ström via en hall-givare.

Självklart klämmer jag in en säkring i slutprodukten.

[sodjan]

En annan liten detalj...
När man designar in vanliga standardmotstånd i nätspännings prylar,
så är det inte helt ovanligt att man sätter två motstånd i serie där man
räknar med att ha större delen av nätspänningen över dom. De flesta
vanliga standardmotstånd har en spänningstålighet som ligget lite för
nära nätspänningen för att det ska kännas helt bra. Med två motstånd
i serie halveras spänningen över vart och ett av dom och man får lite
med "head-room". I ditt fall skulle alltså R1 ersättas av två motstånd
i serie, vardera med halva resistansen mot vad du tänkte att R1 skulle ha.

[limpan4all]

Det kommer nog inte att funka som du har tänkt dig det hela.
Du kan inte anta att det matande elnätet har 0R i seriemotstånd vare sig induktivt eller resistivt.
Detta gör att kurvformen på spänningen aldrig är ideal (dvs ren sinus 50,00Hz).
Iochmed att du bara tittar på toppvärdet så mäter du då "alltid" fel.
Om du får in minsta störning så kommer toppspänningen att stiga eller falla olika fort=mätfel.
Om du har minsta reaktiva effekt så mäter du fel.
Om du har en underlig kurvform (typ en likriktare i det du mäter på) så mäter du fel.

Så sammanfattningsvis:
Strunta i att mäta spänningen på detta sätt, det ger mera olika sorters fel än lösningar.
Du kan lika gärna nöja dig med en enkel nollgenomgångsdetektor och bara ansätta nätspänningen till ett typvärde (typ 230V).

Här finns lite tips på kretsar som löser dina problem.
http://www.analog.com/en/analog-to-digi ... index.html

[4kTRB]

Om du baserar kopplingen på likriktare så kan du helvågslikrikta och
sedan integrera tex mha ett LP-filter och då får du helvågslikriktat medelvärde
som utspänning. Vill du sedan omvandla det värdet till RMS för sinus så får
du multiplicera värdet med faktorn 1.11. Helvågslikriktade medelvärdet fås som
2*Utopp/pi, alltså 230V => 2*230*1.41/pi = 207V, 207*1.11 = 230

Aviker kurvformen från sinus så blir det en annan faktor än 1.11 för att du ska
få rätt RMS-värde.

Nu brukar kurvformen i uttagen ofta vara bra sinusformad så du kommer inte få
stora fel. Allt beror givetvis på vilka krav du har.

[Nerre]

Endamålet med mätningen är effektmätning. MCU:n mattas med spänning, samt ström via en hall-givare.

Du tar med andra ord ingen hänsyn till fasvinkeln hos lasten?

Förutsätter du att strömmen är sinusformad också?

[4kTRB]

Ska du mäta effekten i en ren resistans som matas med 230V?

[4kTRB]

EDIT: Det där är dessutom väldigt farligt, men det vet du säkert redan... Kan du inte ta den minsta kretskortstrafon du kan hitta? Då får du ner spänningen till en behaglig nivå, du får galvanisk isolation från nätet och du kan använda en precisonlikriktare om du vill

Om du tar två 230/12V och seriekopplar så får du 230V ut med dubbel isolation.
Visserligen fortfarande hög spänning men ordentligt isolerat.

230 => 12V => 12V => 230

[4kTRB]

Då jag håller på att lära mig version 10.0 av PSpice så tyckte jag det var en
lämplig övning att koppla upp en RMS-voltmeter baserad på likriktat medelvärde
av sinus.

Den här kopplingen är ganska vanlig och med ett analogt, säg 1mA,
visarinstrument så ersätter man R2 med visarinstrumentet och kalibrerar R1
för att få rätt utslag.

Visarinstrumentet integrerar men här sköts den funktionen
av de två 1uF kondingarna. Ripplet går givetvis att få mindre med lämplig åtgärd.

Inspänningen delas ned 100ggr och ut fås 1/100 av inspänningens RMS spänning.

[TomasL]

Dessutom kommer hela kortet inklusive processor mm att bli nätspänningsförande, vilket inte är bra, om du då kopplar PICen till en programmerare, eller en seriport lär du få en ordentlig kortslutning, som i bästa fall enbart eldar upp dator, kort programmerare mm.

Det finns två sätt att komma runt detta:
1. Mät via en tranformator, så du galvaniskt skiljer nätet från kortet. (edit, tillägg) Du behöver inte mäta 230, det räcker med en 3 V trafo eller nåt sånt, då trafons utspänning följer nätet.
2. Mät via optokopplare, vilket också galvaniskt skiljer kortet från nätet.

DOCK, håller jag med om tidigare inlägg, dina kunskaper är inte tillräckliga, så LÅT BLI, innan du eldar upp bostaden eller tar livet av nån (dig själv inräknad).

[4kTRB]

Det med trafo fungerar men kan vara lite svårare att få
nogrannt vilket iof går att kompensera med u-controllern
eller i mitt schema med hjälp av trimpot.