Akım izleme probu

[fide]

Merhaba.
Geçende ACS712 ile birkaç akım ölçme denemem oldu. Pic ile bekleme vermeden adc'den ölçtüğüm değerlerin ortalamasını alarak bir kartın akımını ölçmek istedim.
Bir türlü başaramadım. Daha sonra forumdan bir arkadaş LEM sensörü önerdi. HMSR30 ve GO-10 isimli iki sensör aldım.
Bu sensörler Vcc/2 çıkış verip akım oranında çıkışı artırıp azaltıyor.
10A sensör (GO-10) ile 220AC ile çalışan cihazların akımını izlemek istiyorum. Bunun için PCB üzerine 220-12 dönüşüm, kontrolün elimde olması için akım hattı üzerine röle ve prob çıkışı olarak BNC konnektör kullanmayı düşünüyorum.
LEM sensor manyetik olarak çalıştığı için kapalı trafo kullanmak sıkıntı oluşturur mu, manyetik kirlilik yapar mı diye çekincelerim var.
Aslında akım ölçmekten çok dalga şeklini görmek istiyorum. Ani akım yüklemeleri, kalkış (in-rush current) vb görmek. Pcb çizip Pcbway'e yaptırıcam.
HMSR30 ile <30V motor / devre akımlarını izlemek istiyorum. Bunu dışardan 12V ile besleyeceğim.
Bu konuda öneri, olsa iyi olur'larınız nelerdir?

 

[fide]

Konuyu biraz daha genişletip akım probunu geliştirmeye karar verdim.
İki pcb tasarlayacağım. İkisi de 220V AC ile beslenip, röle kontrollü olacak.

Pcblerden birisi 30 amper HMSR30 ile tasarlanıp 12 bit MCP3204 ADC içerecek. ADC entegresi SPI portu üzerinden Raspberry Pi Zero, Pico, Arduino gibi bişeye bağlanabilir.
Ayrıyeten Skopta izlemek için analog, referans çıkışlarını BNC konnektörle dışarı alınacak. Hatta Pi Zero yada Pi Pico devre üzerine bile gömülebilir. Hatta ESP32 bile bana göz kırpıyor şimdi.

Diğer pcbde akım 220V AC üzerinden alınacağı için giriş AC plug, çıkış priz şeklinde olacak. Akım okuma entegresi GO-10 ve diğer pcbden farklı olarak zero crossing çıkışı olacak. Diğerpcb ile aynı şekilde ESP32, Pi Zero, Pi Pico dan biri takılabilir yada yatak hazırlanıp breakout şeklinde takılabilir.

Bu durumda AC-DC beslemenin biraz değişmesi gerekebilir. Şimdilik 3W trafo kullanmayı düşünüyorum ama iş pcb çizme aşamasına gelince hazır smps yada şarj aleti iç devresi de kullanabilirim.

Entegreler galvanik ölçüm yaptığı için izolasyon problemim yok ama tasarım hususunda önerilere açığım.

 

[taydin]

Bu LEM sensörleri hakkaten baya iyi. Hata oranı çok düşük ve bant genişliği de yüksek. Benim projelerin arasında AC güç kaynağı var, onun akım koruması için ideal bunlar. Denemek için ben de bir tane alayım.

Bu sensörlerin gördüğüm kadarıyla iki çeşidi var: Hall sensörü kullanan ve AC/DC ölçebilen, bir de trafo bazlı olan ve sadece AC ölçebilen. Bana sadece AC ölçebilen yeterli.

 

[fide]

Bu markanın başka alanda ürününü görmedim. Akım sensörü alanında bir firma olması yada Büyük bir firmanın bu alanda uzman kolu olması muhtemel.
Konu gelişip PCB, uygulama aşamasına gelince yine burdan paylaşırım inşallah.
Sizin aradığınız sensörler biraz tuzlu yalnız belirteyim.
HMSR30 da amper başına 26mV, Go-10'da da amper başına 80mV çıkış veriyor. Ac güç kaynağının Total gücünü bilmiyorum ama 7-8 kW için bunlardan bir yeterli.

 

[taydin]

Aşağıdakinden bir tane aldım bakalım. Yalnız bunda sanki hem trafo var hem de hall sensör var. %0.2 temel hata oranı var ve -1 dB bant genişliği 200 kHz.

AC güç kaynağı 3 kW gibi olacak. Çıkışında akım ölçümü yapıp hem akım sınırlaması, hem de aşırı akım koruması yapmak istiyorum. Ama akım ölçümünü bir DSP örnekleyerek yapacak, çünkü şebeke voltajına kasti olarak gürültü veya benzeri bozulmalar oluşturacağım ve bunların aşırı akım muamelesi görmesini istemiyorum.

LTS 15-NP

TRANSDUCER CURRENT 15A HALL EFFECT,CLOSED LOOP

ozdisan.com

 

[fide]

Sargı var kesin ama detayını tam anlayamadım. Bir de sargı içindeki 3 pinin şöntlenme durumuna göre hassasiyet yada maksimum akım değiştirilebiliyor.

Datasheete tekrar baktım. Pulsed ve anahtarlamalı DC akımı okuyabiliyor. Yani içinde sadece sargı var olarak anladım ben.

 

[fide]

Bir LCSC'de aratayım dedim, orada stokta görünüyor F407ZGT6. Üretici de ST Microelectronics diyor.

STM32F407ZGT6 STMicroelectronics | C19156 - LCSC Electronics

STM32F407ZGT6 STMicroelectronics US$5.7766 - 1MB 1.8V~3.6V ARM Cortex-M4 192KB 168MHz FLASH 114 LQFP-144(20x20) Microcontroller Units (MCUs/MPUs/SOCs) ROHS datasheet, price, inventory C19156

lcsc.com

Çakma mıdır nedir anlamadım ama bunlardan birkaç tane getirteceğim bakalım.

Özdisan'dan Lem akım sensörü almıştın. İnceleme/kullanma şansın oldu mu?
Ben akım sensöründe ADC kaynaklı olarak saniyede 1600 okumanın üstüne çıkamadım. Dolayısıyla Ac akım için çözünürlük çok düşük.

 

[taydin]

Özdisan'dan Lem akım sensörü almıştın. İnceleme/kullanma şansın oldu mu?
Ben akım sensöründe ADC kaynaklı olarak saniyede 1600 okumanın üstüne çıkamadım. Dolayısıyla Ac akım için çözünürlük çok düşük.

Bendeki sensörler yatıyor malesef. Ölçmen gereken AC akımın frekansı nedir?

 

[fide]

Şehir şebekesi. 50hz

 

[taydin]

Şehir şebekesi. 50hz

O zaman 1600 okumanın rahatlıkla yeterli olması lazım. Hatta oldukça abartılı olduğu bile söylenebilir. Başka bir problem var

 

[taydin]

Matlab'de saniyede 1000 örnekleme hızı ile 50 Hz, 2 Vpp sinüs dalga ürettim. Sinüs dalganın süresi 0.2 saniye.

Eğer bu örnekler üzerinden RMS değeri hesaplatırsam sonuç 0.707965 çıkıyor. Yani saniyede 5 defa RMS ölçümü yapman mümkün ve doğruluk da gayet geterli. Saniyede 1 ölçüme razı olursan sonuç 0.707283 çok daha düşük hata orani ile ölçüm yapabilirsin. İdeal bir sinüs dalganın RMS değeri 0.707106

 

[fide]

Raspberry pi ile ilgili başka bir durum var. Ölçümleri ardışık alıyorum. Yani zaman bağımsız. Gerçi devre üzerinde Zero Cross Detector var ama henüz hem akım hem de ZCD çıktısını aynı anda alacak kadar uğraşamadım. Ölçümleri ardışık aldığım için aldığım ölçümler tam tepe noktasında olmayabilir. Tepe noktasının öncesinde ve sonrasında alınmış olabilir. Ölçümü belirli zaman aralıkları vererek real time yapmama ve zero cross algıladıktan sonra başlamam gerekir. Ama enazından ölçüm sayısının yeterli olduğunu bilmek güzel. Skop ile ZCD çıktısı ve ölçülen değer üstüste bindirilip ona göre bir yol daha bulunabilir.
Şimdilik bulduğum değerlerin akım değerini hesaplamak yerine bulduğum değerleri grafik üzerinde göstermeye çalışıyorum. Python3 matplotlibe seaborn library ile görsel grafik oluşturmaya çalışıyorum. Kalibrasyon ve ölçülen değerlerin Amper cinsinden okunmasınıu bundan sonra düşünüyorum. (Grafik gösterim kısmı DC akım altında oldukça şık olacak ve projeyi enazından tek kanal olarak kodlarla birlikte yayınlayabileceğim.)

 

[taydin]

Bir dakka, zaman bağımsız derken, her örnek değerinin arası sabit değil mi? Eğer durum buysa bu sinyal üzerinde büyük bozulmaya sebep olur. Örneklemenin sabit zaman adımlarında yapılması şart.

Ben olsam DMA kullanarak ADC'den düzenli okuma yaptırırım, her 1000 okumada da kesme ürettirip o 1000 örnek üzerinde hesap yaparım.

 

[fide]

0.1678466796875    2021-11-30 22:19:56.179812
1.1749267578125    2021-11-30 22:19:56.180365
2.3651123046875    2021-11-30 22:19:56.180917
3.35693359375    2021-11-30 22:19:56.181468
4.4708251953125    2021-11-30 22:19:56.182015
5.4779052734375    2021-11-30 22:19:56.182564
6.134033203125    2021-11-30 22:19:56.183118
6.5765380859375    2021-11-30 22:19:56.183669
6.927490234375    2021-11-30 22:19:56.184223
6.8817138671875    2021-11-30 22:19:56.184775
7.1868896484375    2021-11-30 22:19:56.185325
6.805419921875    2021-11-30 22:19:56.185876
6.3934326171875    2021-11-30 22:19:56.186431
5.6610107421875    2021-11-30 22:19:56.186986
4.913330078125    2021-11-30 22:19:56.187538
3.8299560546875    2021-11-30 22:19:56.188177
2.6092529296875    2021-11-30 22:19:56.188745
1.3275146484375    2021-11-30 22:19:56.189297
-0.0762939453125    2021-11-30 22:19:56.189877
-1.0833740234375    2021-11-30 22:19:56.190431
-2.410888671875    2021-11-30 22:19:56.190988
-3.47900390625    2021-11-30 22:19:56.191534
-4.5013427734375    2021-11-30 22:19:56.192096
-5.401611328125    2021-11-30 22:19:56.192643
-5.889892578125    2021-11-30 22:19:56.193191
-6.4544677734375    2021-11-30 22:19:56.193742
-6.6070556640625    2021-11-30 22:19:56.194299
-6.927490234375    2021-11-30 22:19:56.194855
-6.805419921875    2021-11-30 22:19:56.195410
-6.561279296875    2021-11-30 22:19:56.195960
-6.378173828125    2021-11-30 22:19:56.196510
-5.5694580078125    2021-11-30 22:19:56.197065
-4.669189453125    2021-11-30 22:19:56.197617
-3.47900390625    2021-11-30 22:19:56.198254
-2.2430419921875    2021-11-30 22:19:56.198820
-0.7781982421875    2021-11-30 22:19:56.199372
0.1068115234375    2021-11-30 22:19:56.199923

Yukardaki gibi sistem saatine ait zaman ifadesi ile birlikte tutuyorum (şimdilik). Bunun yanına bir sütun olarak Zero cross ile aldığım 0-1 bilgilerini ekleyeceğim. YAni hem hangi salisede hangi akım değerini ölçtüğümü hem de o anda zero cross değerini alacağım. Bunlar text dosyası (yada veritabanına ) kayıt ettiğim bilgiler. Ben tam olarak akımı amper cinsinden ölçmek istemiyorum. Asıl istediğim mesela bir motorun kalkış yapmasından itibaren 10-20 sn içindeki çektiği akımı incelemek. Bu yüzden akımı saniyede belirli bir sayı kadar değil okuyabildiğim kadar çok okuyup zaman ifadesi ile işaretledim. Değişimi görmek istiyorum. Yukardaki veri 2000W bir kettle'ın bir alternans boyunca çektiği akımı gösteriyor. -6.92 ve 6.92 Amper değeri sanırım tepe anı yada tepeye en yakın okunan değer. Cihazı hem pensampermetre hem de skoba bağlayıp zero cross ve skop değerlerinin alternansın tam neresinde alındığını görmem gerekecek.

Raspberry pi zero kullandığım için DMA kullanma durumum yok ama MCP3204 ün yaptığı adc işini pic yada STM32 ile yapıp hazır sayı olarak raspberry pi ye versem sanırım daha şık bir çözüm olacak. Onun için de yeni tasarım, yeni devre ve yeni bir sürü şey lazım.

 

[fide]

Akım okuma probuna RF kontrol ve Telegram desteği ekledim. İlk test videosu yukarda. Telegram üzerinde komutlarla Yüksek voltaj yada düşük voltaj kanalı açılıp kapatılarak ölçüm alınıyor. Sonra bu ölçümün özeti ve istenen aralıktaki değişim yataydaki örnek sayıları girilerek incelenebiliyor. Örnekleme sayısını artırabilirsem proje çok şahane bir yere doğru gidecek.

Yük olarak Steinel HL1810 3 kademeli sıcak hava tabancası kullanıldı.