Şebeke Gerilimini En Ucuz ve Sağlam Hangi Devre İle Ölçebilirim?

[elektronik_0]

Opamp çıkışı mcu'ya gidecek orada rms hesaplama yapılacak.
Ekte diff amp. ile yapılmış 2 devre var bunlar işimi görür mü?
Başka önerebileceğiniz bir yöntem var mıdır?

Bir de araştırırken anlamadığım bir nokta oldu. Bir tane 1-2MOhm direnç yerine bazen 4-5 tane seri 100-200kOhm dirençler kullanılmış. Neden adeti arttırıyorlar? İzolasyon açısından mı? Yoksa direnç toleransları açısından mı?

 

[taydin]

Sadece devre lazımsa, her iki devre de iş görür. İkinci devrede kalibrasyon amaçlı bir potansiyometre konmuş, ben olsam onu yapardım.

 

[taydin]

Ama işin asıl zor tarafı yazılım tarafında. Gelen sinyalin üzerinde RMS ölçümü yapmak, eğer amaç TRUE RMS ise, kolay değil. Yeterince hızlı örnekleme, filtreleme ve kareler toplamının karekökünün alınması lazım. Yani kayan noktalı sayılarla hızlıca işlem yapabilen bir MCU lazım.

Eğer istersen RMS'i DC'ye dönüştüren hazır entegre kullanabilirsin. O zaman tek yapman gereken MCU'da bir ACD ile DC voltaj ölçümü yapmak. Bu durumda bu ölçülen DC voltajın değeri tamamen girişteki AC sinyalin RMS değeri ile doğru orantılı olur.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD736.pdf

 

[taydin]

Entegre Türkiye'de bulunuyor, ama fiyat 65 ₺ gibi.

AD736ARZ

IC-736 SOP8 ANALOG DEVICES

www.ozdisan.com

 

[elektronik_0]

Sadece devre lazımsa, her iki devre de iş görür. İkinci devrede kalibrasyon amaçlı bir potansiyometre konmuş, ben olsam onu yapardım.

Pot kısmı mcu referansı için sanırım hocam. 3.3v referansı 1.65 olarak bölüp, sıfır noktasını 1.65'e oturtup öyle ölçüyor. Benim anladığım bu şekilde. Yani onu modellemiş.

Hazır ic olayı çok pahalı. Adet sayısı arttığında başa çıkamam.

Yazılım ile bir şekilde halletmeyi düşünüyorum. Stm32f3 kullanacağım fpu ve hızlı adcleri var.

 

[elektronik_0]

"Bir de araştırırken anlamadığım bir nokta oldu. Bir tane 1-2MOhm direnç yerine bazen 4-5 tane seri 100-200kOhm dirençler kullanılmış. Neden adeti arttırıyorlar? İzolasyon açısından mı? Yoksa direnç toleransları açısından mı?"

@taydin Bu mesele hakkında ne düşünüyorsunuz?

 

[taydin]

Pot kısmı mcu referansı için sanırım hocam. 3.3v referansı 1.65 olarak bölüp, sıfır noktasını 1.65'e oturtup öyle ölçüyor. Benim anladığım bu şekilde. Yani onu modellemiş.

MCU'daki ADC'nin referansı ayrıdır. Kaliteli ve low drift olması lazım. Belki MCU'nin içinde kendi referansı vardır, belki de ayrı bir referans bağlanıyordur. Sanırım kullandığın modele bağlı.

Şimdi tekrar bakınca bunun kalibrasyon için değil de, ilk OPAMP'in ürettiği ± voltajı tamamen + yapmaya yarıyor. MCU'ya negatife inen bir voltaj veremeyiz. Yani bir "level shifter".

Yazılım ile bir şekilde halletmeyi düşünüyorum. Stm32f3 kullanacağım fpu ve hızlı adcleri var.

Evet olur. RMS hesabının ayrıntıları wikipedia sayfasında var.

 

[taydin]

"Bir de araştırırken anlamadığım bir nokta oldu. Bir tane 1-2MOhm direnç yerine bazen 4-5 tane seri 100-200kOhm dirençler kullanılmış. Neden adeti arttırıyorlar? İzolasyon açısından mı? Yoksa direnç toleransları açısından mı?"

@taydin Bu mesele hakkında ne düşünüyorsunuz?

Birden fazla seri direnç bağlanması dediğin gibi izolasyon için. Ola ki direncin birisinin izolasyonu çökerse, diğer direnç yedek olarak devreyi korur. Diferansiyel problarda da aynı yapı var.

 

[fmy]

hocam bunu deneyince yazar mısın? bende benzer biyapı kullandım ama çalıştırmayı beceremedim=)

 

[ckocagil]

MCUdaki ADC kötü bile olsa örnekleme hızı yüksek olduğu için bunu kompanse edecektir. Sinyali ister rectify etmek (precision rectifier) ister kondansatörden geçirip Vcc/2'ye yükseltmek mümkün. MCU içine konacak güzel bir FIR filtre ile oldukça iyi sonuçlar vereceğini düşünüyorum. Entegre kullanmak işin hilesi gibi, hem de pahalı

 

[elektronik_0]

@ckocagil @taydin
Siz bu tür ölçümler için harici referans mı yoksa dahili referans mı kullanırdınız? Ne önerirsiniz?
STM32 içindeki ADC Ref sıcaklığa bağlı olarak çok değişiyor mu açıkçası bilmiyorum, daha önce hiç kullanmadım.

TL431 gibi bir IC kullanmak daha mı sağlıklı olur?

 

[elektronik_0]

hocam bunu deneyince yazar mısın? bende benzer biyapı kullandım ama çalıştırmayı beceremedim=)

Tamam hocam uygulamaya geçmesi için daha vakit var ama haberdar ederim

 

[taydin]

Istenen ölçüm toleransına göre referans seçmek lazım. STMF3 te en yüksek 12 bit ADC var. Dahili 2V referans kullanılıyorsa, her bir bitin voltaj seviyesi:
[math] V_{bit} = \frac{2}{2^{12}} \approx 0.5\, mV [/math]Referans voltajını artırmak ölçüm hatalarını azaltır, o yüzden harici referans voltajı kullanmak isteyebilirsin.

 

[taydin]

Devre tasarımında istenen ölçüm toleransı çok belirleyicidir. Buna göre devrenin çok büyük bir bölümü veya tamamının tekrar ele alınması gerekir. Öncelikle bu konuda bir hedef koyman lazım. Mesela 500 Vrms için %1 tolerans gibi.

 

[ckocagil]

TL431 gibi bir IC kullanmak daha mı sağlıklı olur?

TL431 50 ppm/C değişirken örneğin STM32F103C8 içindeki referans 100 ppm/C değişiyor. Elbette TL431 daha sağlıklı olacaktır, REF01 daha da sağlıklı olacaktır, LTZ1000 müthiş olacaktır vs... @taydin'ın dediği gibi bir tolerans hedefi ve sıcaklık aralığı belirlenip buna göre hesaplama yapılmalı.

Örnek: sıcaklık 80 derece değişebilir dedik, dahili referans kullandık, 100ppm/C x 80C = 8000 ppm = %0.8 değişim.

 

[DonKişot]

TL431 in tek olası hata kaynağı sıcaklık ile 50 ppm değişim mi? Başka bir toleransı vb var mı?

 

[taydin]

TL431 in tek olası hata kaynağı sıcaklık ile 50 ppm değişim mi? Başka bir toleransı vb var mı?

Referans voltaj değerinin de bir toleransı var. Ama referans üreticilerde bu bir problem değil, kalibre edilip uzaklaştırılabilir. En önemli performans verisi, zamanla oluşan kayma (drift) ve sıcaklığa bağlı oluşan kayma.

Geçen akıma göre ve uygulanan voltaja göre de TL431 in referans voltajı değişebiliyor, ama bunları dar alanda kontrol edip etkileri azaltılabilir. Veya değişik voltaj ve akım değerlerine göre ölçüm yapıp neredeyse tamamen iptal de edilebilir.

 

[DonKişot]

Referans voltaj değerinin de bir toleransı var. Ama referans üreticilerde bu bir problem değil, kalibre edilip uzaklaştırılabilir. En önemli performans verisi, zamanla oluşan kayma (drift) ve sıcaklığa bağlı oluşan kayma.

Bunu anlamadım. 5.0000 V luk bir referans entegresi alıyorsam ve %0.5 hata varsa bu sonuçta çok kötü bir performans değil mi?

 

[taydin]

Bunu anlamadım. 5.0000 V luk bir referans entegresi alıyorsam ve %0.5 hata varsa bu sonuçta çok kötü bir performans değil mi?

O zaman şöyle örneklendireyim.

5.00000 V referans aldın, ama sıcaklığa göre drift fazla, zamanla oluşan drift de fazla. Yani bu referansı sadece ilk aldığın gün ve belli bir sıcaklıkta TAM OLARAK 5.00000 V alacaksın. 1 sene sonra değeri belki de 5.00343 olacak. 50 derecede de ilave hata binecek ve 5.00764 V olacak.

2.35194 V referans aldın. Sıcaklık ve zaman kayması çok düşük. Çok düşük toleranslı dirençler ve son derece lineer opamp kullanarak buradan 5.00000 V elde ediyorsun.

Hangisi daha iyi? Tabiki ikincisi daha iyi. STABİL bir referans, BELLİ BİR DEĞER veren referanstan çok daha kıymetlidir. Örneğin dünyanın referans voltaj standardı olan Josephson voltaj standardı 1 V üretmiyor. Ama ürettiği voltaj o kadar stabil ki, bunu referans alarak istenen diğer voltajlar elde ediliyor.

 

[taydin]

Mesela çok üst seviye multimetrelerde kullanılan ve oldukça pahalı olan LTZ1000 referans entegresine bakalım.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/LTZ1000.pdf

Nominal olarak 7V luk bir referans bu. Ama senin satın aldığın ve eline geçen entegre 7 - 7.5 V arasında bir voltaja sahip olabilir. Diyelim 7.35261 V. Ama işte bu voltaj değeri hem ısıl değişimlerde hem de zamanla ÇOK AZ değişiyor olacak. Bu entegreyi değerli kılan da bu.