Yüksek Gerilim DC Voltajı Mikroişlemci ile Ölçmek

[adembariskan]

Merhaba, 1KV DC gerilimi atmega328 ile ölçeceğim. Aklıma sadece gerilim bölücü geldi ve uygun direnç değerleri ile devreyi kurup test ettim. Devre ADC değerlerini çok iyi okuyor fakat sıkıntım şu ki 1000VDC kaynağın eksi ucu atmegaya giriyor. Ben atmegaya izolasyon yapmıştım. İzolasyonlu olsun diye de opamp kullanmaya karar verdim fakat opampı beslediğimde 2.5V çıkış voltajı veriyor. Aynı zamanda ADC değerleri çok sapıyor. Sizce ne yapmalıyım? Teşekkürler

 

[adembariskan]

Merhaba, 1KV DC gerilimi atmega328 ile ölçeceğim. Aklıma sadece gerilim bölücü geldi ve uygun direnç değerleri ile devreyi kurup test ettim. Devre ADC değerlerini çok iyi okuyor fakat sıkıntım şu ki 1000VDC kaynağın eksi ucu atmegaya giriyor. Ben atmegaya izolasyon yapmıştım. İzolasyonlu olsun diye de opamp kullanmaya karar verdim fakat opampı beslediğimde 2.5V çıkış voltajı veriyor. Aynı zamanda ADC değerleri çok sapıyor. Sizce ne yapmalıyım? Teşekkürler

LtSpice da devre düzgün çalışıyor

 

[fide]

Yüksek voltaj değerini okuyanlar eğer izolasyon kullanmıyorsa yukardaki yöntemi kullanıyor. 100k direnç değerleri net değil. Bu dirençlerin değerleri ve 3k3 direnç değerleri devrenin performansına göre tekrar hesaplanmalı ama gerilim bölücü dirençlerin toleransı düşük olmalı ki sıcaklık ile değeri fazla oynamasın. Ohm kanununa göre 3k3 direnç üzerinde bir gerilim düşecek. İşlemci aslında 3k3 direnç üstünde düşen gerilimi okuyacak ama bu gerilim girişgerilimi ile orantılı olacak. Burada ADC eğer ölçüm için bir miktar akım çekerse (50-60uA civarı)ölçüm hassasiyeti değişmesin diye opamp ile voltaj takibi yapılıyor. Basit bir devre. Üstelik voltajın yüksek voltajın olduğu kısma en az 300k direnç ile bağlı olduğu için çalışırken devreye dokunmak tehlikeli olsa da ölümcül değil. Denenebilir.

 

[fide]

Doğru olanı galvanik izole bir devre ile ölçmek yada MCU ile ölçüp sonra izole etmek. AMC1200 AMC1300 denenebilir.

 

[adembariskan]

Bu devrede opamp gndsi ile besleme gerilimin gndsi ortak mı? Farklı sembolleri var değil gibi geldi. Benim yaptığım devrede sorun ne acaba?

Şöyle söyleyim 1000Vu 15Va düşürüp sonra da Lm2596 ile 5Va düşürüyorum. Daha sonra izolasyon için 5V-5V dönüştürücü kullanıp işlemciyi besliyorum. İstemediğim olay voltaj okumak için izolasyonu bozmak. Gndler ayrı olursa benim için daha iyi olur. Teşekkürler

 

[fide]

Opamp gnd ile 3k3 direnç ve mcu gndsi ortak.
Yüksek voltajın gndsi ile ortak değil. Bu yüzden daha güvenli. Arada enazından 300k direnç var.

 

[taydin]

Benim yaptığım devrede sorun ne acaba?

Senin devre çalışır, ama iki tane iyileştirilebilecek yönü var:

1) senin gerilim bölücü yapı, 1000V gerilimi 0.246 V a düşürüyor. Atmega ADC nin dinamik aralığı 5 V olduğuna göre, bu aralığı çok verimsiz kullanmış oluyorsun. Çözünürlük olabileceği değerden 20 kat daha düşük.

2) İzolasyon hiç yok. Bu 1000V eğer toprağa göre ise, ayağı toprağa iyi temas eden birisi çok fena çarpılır.

 

[semih_s]

opampı beslediğimde 2.5V çıkış voltajı veriyor. Aynı zamanda ADC değerleri çok sapıyor. Sizce ne yapmalıyım? Teşekkürler

Kullandığın opampın datasheetine bakmak lazım. Çıkışı negatif beslemeyi görebiliyor mu? lm358 buna uygun ama her opamp değil.

 

[taydin]

Hmm evet V_EE bağlı değil.

Bir de şu durum var: Girişteki 1000 V bir şekilde ters bağlanma ihtimali de varsa, o zaman çift besleme kullanmak lazım ve opamp'in 0 V giriş için çıkışında 2.5 V üretmesini sağlamak lazım. -1000V için çıkış 0 V, +1000V için de çıkış 5 V olmalı mesela. Ama OPA350 tek besleme için optimize edilmiş diyor. Çift besleme ile besleyince nasıl bir sıkıntı çıkarır bilmiyorum. Normal çift besleme ile çalışan, giriş offset akımı çok düşük olan gene "precision" bir opamp kullanabilirsin. Veya instrumentation amplifier kullanabilirsin.

Veya işi olması gerektiği gibi yapar ve isolation amplifier kullanırsın.

 

[adembariskan]

25077 eklentisine bakYüksek voltaj değerini okuyanlar eğer izolasyon kullanmıyorsa yukardaki yöntemi kullanıyor. 100k direnç değerleri net değil. Bu dirençlerin değerleri ve 3k3 direnç değerleri devrenin performansına göre tekrar hesaplanmalı ama gerilim bölücü dirençlerin toleransı düşük olmalı ki sıcaklık ile değeri fazla oynamasın. Ohm kanununa göre 3k3 direnç üzerinde bir gerilim düşecek. İşlemci aslında 3k3 direnç üstünde düşen gerilimi okuyacak ama bu gerilim girişgerilimi ile orantılı olacak. Burada ADC eğer ölçüm için bir miktar akım çekerse (50-60uA civarı)ölçüm hassasiyeti değişmesin diye opamp ile voltaj takibi yapılıyor. Basit bir devre. Üstelik voltajın yüksek voltajın olduğu kısma en az 300k direnç ile bağlı olduğu için çalışırken devreye dokunmak tehlikeli olsa da ölümcül değil. Denenebilir.

Bu devreyi 5 adet direnç değerleri 220k olacak şekilde kurdum. Devre çalışıyor fakat izolasyon problemi hala sıkıntı gibi aklıma sadece izolasyonlu opamp geliyor. Teşekkürler

 

[fide]

Aslında bunoktada devreye dokunmak ile kontrol kaleminin arkasına dokunmak arasında çok fark yok amastabilite konusundatestetmeden bişey diyemem.

Doğruluk yada ölçüm performansınız nasıl devreyi kurduysanız?

 

[adembariskan]

Aslında bunoktada devreye dokunmak ile kontrol kaleminin arkasına dokunmak arasında çok fark yok amastabilite konusundatestetmeden bişey diyemem.

Doğruluk yada ölçüm performansınız nasıl devreyi kurduysanız?

Adc değerlerini çok stabil ölçüyor. Gerilim bölücü hesabını düzgün yapıp baştan kurmayı düşünüyorum. 5 adet 220k 1/2W direnç kullandım. Sona da 10k direnç attım.

 

[adembariskan]

Hmm evet V_EE bağlı değil.

Bir de şu durum var: Girişteki 1000 V bir şekilde ters bağlanma ihtimali de varsa, o zaman çift besleme kullanmak lazım ve opamp'in 0 V giriş için çıkışında 2.5 V üretmesini sağlamak lazım. -1000V için çıkış 0 V, +1000V için de çıkış 5 V olmalı mesela. Ama OPA350 tek besleme için optimize edilmiş diyor. Çift besleme ile besleyince nasıl bir sıkıntı çıkarır bilmiyorum. Normal çift besleme ile çalışan, giriş offset akımı çok düşük olan gene "precision" bir opamp kullanabilirsin. Veya instrumentation amplifier kullanabilirsin.

Veya işi olması gerektiği gibi yapar ve isolation amplifier kullanırsın.

Ters bağlama ihtimali yok.

 

[adembariskan]

Senin devre çalışır, ama iki tane iyileştirilebilecek yönü var:

1) senin gerilim bölücü yapı, 1000V gerilimi 0.246 V a düşürüyor. Atmega ADC nin dinamik aralığı 5 V olduğuna göre, bu aralığı çok verimsiz kullanmış oluyorsun. Çözünürlük olabileceği değerden 20 kat daha düşük.

2) İzolasyon hiç yok. Bu 1000V eğer toprağa göre ise, ayağı toprağa iyi temas eden birisi çok fena çarpılır.

Gerilim bölücü 1000Vda 0.246V vermiyor hocam. Voltage divider calculatore değerleri girdiğimde 1000Vda 7.40V gösteriyor. Fakat 100Vda da 0.74V gösteriyor ama 0.250V alıyorum.

 

[adembariskan]

Gerilim bölücü 1000Vda 0.246V vermiyor hocam. Voltage divider calculatore değerleri girdiğimde 1000Vda 7.40V gösteriyor. Fakat 100Vda da 0.74V gösteriyor ama 0.250V alıyorum.

Ama adc değerleri her 50Va baktığımda stabil artıyor. Sadece dirençlerle oynamam gerekiyor.

 

[adembariskan]

Bana sıkıntılı gelen konu şu benim işlemcimin gnd ve vccsi 1000V kaynak ile iki defa izolasyonlu ama ben gerilim bölücünün gndsi ile işlemciye giriyorum. Her ne kadar önüne direnç koysam da

 

[fide]

Gerilim bölücü direnç ile mcu ADC girişi arasına opamp koy. ADC her ne kadar ölçüm için az akım çekse de bir miktar akım mcu'ya doğru akacak. Bu da gerilim bölücünün çıkışının bir miktar düşmesine sebep olacak.
İzolasyon için amc1200 yada amc1300 serisi izole opamp kullanabilirsin. Ama çıkışı diferansiyel olduğu için ya diferansiyel input ADC ile okuyacaksın yada opamp ile single yapacaksın.

Isolated AC Voltage Measurement with Arduino and AMC1301 Amplifier

Isolated AC voltage measurement using Arduino board and AMC1301 isolated amplifier. Project with circuit schematic diagram and code.

simple-circuit.com

 

[ckocagil]

Bu 1kV ne için? Projenin amacı nedir yani?

 

[ckocagil]

DC izolasyonunu bozmak istemiyorsanız bir tür izolatör kullanmanız lazım, bundan kaçış yok.

- Yüksek voltaj tarafına ADC veya enerji ölçüm entegresi konup dijital izolatörle işlemciye gönderilebilir
- Yüksek voltaj bölündükten sonra bir lineer optokuplör ile analog olarak diğer tarafa gönderilebilir
- Voltaj-frekans dönüştürücü devresi, küçük bir sinyal trafosuna bağlanarak diğer tarafta frekans ölçülebilir
- Chopper/inverter + trafo gibi bir şeyler denenebilir
- Söylendiği gibi izolasyon opamp kullanılabilir

 

[adembariskan]

Bu 1kV ne için? Projenin amacı nedir yani?

Güneş panellerinden voltaj okuma