Sensor de corriente, voltaje y potencia para circuitos de 115 V CA

2

Estoy tratando de detectar el voltaje, la corriente y la potencia con un Arduino (Due) para aplicaciones de monitoreo y diagnóstico. Para obtener una entrada razonablemente buena (mejor que Kill-A-Watt), he diseñado una interfaz de detección de CA para el Arduino. Como este es mi primer diseño, le pido a la comunidad que eche un vistazo y me diga si todo tiene sentido y si funcionaría. Si todo tiene sentido y funciona, lo pondré en mi blog para que otras personas puedan usar la idea.

Asíescomofuncionaelesquemaadjunto:

  1. Paravoltaje.TR1aíslaeldispositivodelaCAyreduceelvoltajea6.3VRMS.EstosedivideporR7yR8ylaseñalsealmacenaenbúferporIC2A,sedesplazaporR2yR1yseenvíaalamplificadordemuestrayretenciónSMP04,yluegoalADC.

  2. Paracorriente,usoeltransductordeefectoHallLEMLTSR15-NP.Laseñalsedividedenuevo(talveznoseanecesario),sealmacenaenbúferysedesplazayseenvíaalS&HIC.

  3. ParapotenciausoelmultiplicadoranalógicoAD835cuyasalidavaaS&HIC.

LaseñalS&HserágeneradaporArduino.

Versión2:Graciasporresolvermiserrores.Aquíestámisegundointento:

Versión 3: En la versión 2, arreglé el manejo de la corriente como se indica y luego hice algo estúpido con el circuito de procesamiento de señal de voltaje. Esta es ahora la versión 3 donde he seguido el consejo de Techdude:

    
pregunta major4x

1 respuesta

3

Un montón de problemas aquí.

No puede operar el LTSR15-NP de esa manera: su pin de suministro de 0 V debe estar a potencial de tierra para alimentar sus componentes internos correctamente. Su salida Vout ya está en su Vref para 0-current, 2.5V +/- 0.025V, por lo que no hay necesidad de hacer ningún cambio aquí. Así que IC1A & su C2 / R5 / R6 no es necesario *.

LTSR15-NP también proporciona su Vref como salida, y le recomendamos que lo use como su Vref en todo el sistema, hasta el pin de entrada Vref de Arduino. Deje que sea su voltaje de referencia, ya que es mejor que usar el riel suppy 'Vcc' predeterminado de 5 V como referencia para las mediciones analógicas (porque cambia, obtendrá una precisión pobre y una capacidad de repetición a largo plazo aún peor).

Por lo tanto, el Vout del LTSR15-NP se debe dividir en tensión 2: 1 (por ejemplo, R3 = R4 = 10k) para que 0-amps = 1.25V, & escala completa + ve = 2.5V, & escala completa -ve = 0V.

IC2A no está actuando como un búfer, simplemente como un cambiador de nivel para que su "punto de cruce de 0 voltios" esté en la mitad de Vcc. De nuevo, en lugar de eso, uso la salida Vref de LTSR15-NP en este cambiador de nivel [edit:] a través de un Vdivider 2: 1, otro par de 10k, de modo que el punto de cruce de CA de 0 voltios esté a 1.25V. Luego reutilizaría el IC1A como un búfer real en la disposición del seguidor de voltaje.

Luego, vuelva a realizar los cálculos de R7 / R8 para que 150Vac (suponiendo que esté en un sistema de red de 110 / 120Vac) en los resultados primarios de TR1 en no más de [edit:] 2.5Vpp, preferiblemente un poco menos. Luego coloque algunos diodos Schottky en el nodo divisor R7 / R8 (antes de la entrada del amplificador operacional Vfollower) hasta Vcc & hacia el suelo (es decir, ambos con polarización inversa) para sujetar picos.

Además, solo está interesado en 50 / 60Hz, así que querrá filtrar las frecuencias más altas tanto como sea posible (teoría de muestreo, Nyquist, etc.), de lo contrario, el ruido (inherente a la distribución de energía de CA) no es solo va a afectar sus mediciones directamente, pero el ruido por encima de su frecuencia de muestreo. también se replegará en su rango de frecuencia de muestreo de interés. Agregue mayúsculas a esos dos nodos divisores de voltaje con las constantes de tiempo RC calculadas apropiadamente para comenzar a rodar a, digamos, 100-200Hz. Haga sus cálculos de potencia de resistencia aquí!

Coloque las tapas de cerámica 100nF (0.1uF) ('tapas de desacoplamiento') a través de los pines de la fuente de alimentación de todos sus chips [edit: y en la salida Vref del LTSR15-NP].

Supongo (espero) que el símbolo del conector de red IEC es solo un marcador de posición para su cableado externo que pone la carga en serie con esto; de lo contrario, solo medirá la corriente / potencia de su propio TR1: ).

Además, "como ejercicio para el alumno", podría ser interesante hacer la V & Me multiplico en el código Arduino, & compáralo con la salida del AD835 :)

Y se aplican todas las advertencias aplicables para trabajar con voltajes de red: esto es realmente peligroso. Si no lo has hecho antes, busca la ayuda de alguien que lo haga. Recomiendo encarecidamente trabajar en esto durante la fase de desarrollo con un Interruptor de circuito de fuga a tierra entre usted y la toma de corriente principal. Añadir un fusible. Siempre aísle todo el cableado de la red, por lo que el contacto humano es imposible o al menos improbable.

    
respondido por el Techydude

Lea otras preguntas en las etiquetas