¿Usando la ganancia incorporada en ADC versus un transformador de corriente diferente?

  

¿Es correcto suponer que el que tiene el rango "más grande" dará más precisión? Si es así, ¿hay alguna manera de saber dónde es una cantidad significativa de precisión adicional?

Para calcular cuánta precisión obtiene utilizando diferentes CT y diferentes configuraciones de ADC, necesita saber cuánto varía la tensión del CT por amp y la proporción del rango de entrada de escala completa que corresponde a su ADC

Si usa un CT de 50A, 1.0Vac, la tensión máxima será de sqrt (2) * 1.0Vac = +/- 1.41Vdc. Tenga en cuenta que necesitará asignar esto al rango 0 .. 2.82 Vcc (o similar) ya que el ADS1015 no permite voltajes de entrada negativos (verifique las clasificaciones máximas absolutas en la hoja de datos: no más de -0.3 V en cualquier entrada)

Así que su CT asigna 0 .. 50A a 0 .. +/- 1.41 Vcc, variando en 28 mVcc por amplificador

Mirando la hoja de datos del ADS1015, hay una tabla en la página 10 que muestra los rangos de voltaje de escala completa para diferentes configuraciones de ganancia. Una ganancia de 1 con FS de 4.096V parece más apropiada aquí, ya que necesita un valor de FS mayor que los 2.8V que desea leer. ¡Tenga en cuenta que no podrá leer voltajes superiores a los 3.3V proporcionados por su RPi con ningún ajuste de ganancia!

No estoy particularmente familiarizado con el ADS1015 pero entiendo que la razón por la que se dan esos rangos de FS como más / menos 4.096V es que puede usarlo en modo diferencial y si el lado 'negativo' (o inversión) del la entrada es más alta que la del lado positivo (no inversor), por lo que su lectura se considera negativa. Sin embargo, ambos lados de la entrada aún tienen que ser positivos. ¡No se olvide de las calificaciones máximas absolutas de -0.3V a VDD + 0.3V!

De todos modos, si tiene un rango de medición de -4.096V a + 4.096V y una resolución de 4096 (12 bits), obtendrá una resolución de voltaje de 2 x 4.096V / 4096 = 2mV

Entonces, si el voltaje de salida del CT varía en 28mVdc por amp, y podemos detectar cambios de 2mV con nuestro ADC, entonces podemos detectar cambios de 71mA en el consumo de corriente de su casa (28/2 = 14 pasos por amp, 1 / 14 = 0.071A). Sospecho que es más que suficiente precisión para sus propósitos domésticos.

¿Qué sucede si utiliza la versión 50A, 0.330Vac?

• El voltaje de CC máximo es +/- 0.467Vdc
• La configuración de ganancia debe ser 4, dando un valor de FS de +/- 1.024Vdc
• La resolución ADC es 0.5mVdc
• La TC varía según 9.3mVdc por amplificador
• El cambio actual mínimo detectable es 54mA

Por lo tanto, obtiene una mejor precisión al usar la versión 0.330Vac y una mayor ganancia de ADC, sin embargo, será más susceptible al ruido. ¿El ruido será significativo? No tengo idea, solo puedes contestar eso empíricamente. Sin embargo, puede estar seguro de que la versión 1.0V será menos ruidosa, por lo que si una resolución de 0.071A es lo suficientemente precisa, entonces la opción 1.0V puede ser la mejor

Cualquier amplificador basado en un amplificador operacional barato y medio decente no aumentará significativamente la relación señal-ruido, lo que significa que si la señal amplificada es ruidosa, es porque la entrada también es ruidosa. Sin embargo, la amplificación brinda más resolución, por lo que optaría por un amplificador para maximizar su rango. El uso del amplificador ADC interno tampoco debería causar problemas.

En el lado del ruido de las cosas (y suponiendo que está tratando de calcular la corriente o la potencia de RMS), dudo que otra cosa que no sea una señal muy ruidosa vaya a dar problemas. Aparte de eso, existe una buena posibilidad de que el ruido esté fuera de banda (material de alta frecuencia) y, por lo tanto, se pueda filtrar. Si se trata de ruido de alta frecuencia, USTED DEBE filtrarlo antes de que entre en el ADC o obtendrá un aliasing y errores en su RMS o cálculo de potencia.

Entonces, en resumen, hasta ahora: -

• Use un amplificador para maximizar la resolución de su ADC (el interno está bien, pero ...)
• Use un filtro para eliminar las altas frecuencias no deseadas para evitar el alias del ADC.

  

Suponiendo que tengo control sobre el voltaje de referencia en el ADC, es   Hay una diferencia significativa entre el uso del extremo inferior de la   rango vs el extremo superior del rango?

A la mayoría de los ADC se les puede ajustar un poco su voltaje de referencia y algunos pueden tomar su voltaje de referencia tan negativo como positivo, pero, en este ejemplo, es probable que obtenga un mejor rendimiento marginalmente en un rango de entrada mayor y si se necesita más amplificación Definitivamente, debe usar un amplificador externo y / o el interno del ADS1015.

Otra cosa: deberá centrar la señal entre el voltaje de referencia superior y los voltios de referencia inferiores (generalmente 0V).

Si va a filtrar la salida de CT, aplique el mismo filtro a la entrada de voltaje para que no haya un retardo de fase neto, esto producirá un pequeño error en la potencia medida.

¿Ha echado un vistazo a línea IC de Microchip ? Hay un puñado de fichas que cubren básicamente todos los problemas que enumeras. El MCP3914 es un extremo delantero con ganancia ajustable y construido en adc. También tiene muestreo controlado / paralelo, que algo como el mcp3208 no puede hacer. Si no quieres hacer las matemáticas / trabajo, puedes usar el mcp3905A o mejor, lo que te da un pulso de salida. La ventaja de usar una de estas opciones es que la mayor parte del trabajo duro se realiza para todos en un IC.

El MCP3914 no es un paquete para aficionados, pero creo que se puede hacer con pasta de soldadura y una pistola de aire caliente.