Cruce a cero en CA con señal de compensación de CC

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Introducción

Tengo un proyecto sobre la medición del voltaje, la corriente y el factor de potencia de un sistema eléctrico. Había diseñado un sistema que permite al microcontrolador medir el pico de una CA con una señal de desviación de CC. Todo el sistema se basa en realizar una conversión de ADC justo en el medio del ciclo medio positivo de la señal. Tengo dos señales de CA con desviación de CC, una que proviene de un transformador de corriente y otra de un transformador de voltaje. Cuando finalmente obtuve ambas mediciones de ADC, puedo calcular cuánto es el voltaje real, la corriente que fluye a través del sistema y el factor de potencia entre las señales.

Esteesmiesquemadecircuito.Esunpocograndeporloqueesposiblequedeseeexpandirlo: Explicacióndelcircuito: Tieneunaespeciede"Selector de carga" porque, como el transformador de corriente es un suministro de corriente, puedo cambiar el rango de voltaje cambiando la resistencia de carga. (Estoy usando un 120 ohm para medir > 15 A y 1 kohm para medir < 1 A)

He simulado todo el circuito en VSM Proteus y los resultados fueron impecables. Puedo medir correctamente el voltaje, la corriente y el factor de potencia con mi microcontrolador.

Elproblema

Elproblemavieneconelcircuitoreal.YohabíadiseñadoyconstruidoelPCBparaelcircuitomostrado.Seesperabanlasseñalesdesalidaresultantes.LaseñaldecruceporcerodelostransformadoresdecorrienteyvoltajeteníaniveleslógicosALTO10msyBAJO10ms,estosignificaunaseñaldeperíodode20ms,porlotantounaseñalde50Hz;parecePERFECTO!Pero,cuandointentémedirlamitaddelsemiciclopositivo,losresultadosnofueronlosesperados,porotraparte,losresultadosenelcircuitosimuladofueronnúmerosdesalidaidealesyconstantes.Enelcircuitoreal,lasmedidasdeADCestaban"oscilando", esto podría implicar que la mitad de la señal de cruce por cero no apunta al pico de la señal original.

Resultados simulados:

2.869-1.696-2.874-2.874-2.874-2.874-2.874-2.874-2.874-2.874-1.701-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.874-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-22.879-2.879-2.879-1.701-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-1.706-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879-2.879

Resultadosreales:

2.801-1.740-2.400-3.182-2.278-1.686-2.776-3.089-1.940-2.053-3.079-2.581-1.730- 2.527-3.196-2.136-1.706-2.933-2.898-2.019-2.248-3.177-2.351-1.691-2.674- 3.167-2.297-1.887- 3.065-2.708-1.716-2.444-3.148-2.239-1.696-2.835-3.040-1.926-2.414-3.099-2.522-1.691-2.615- 3.187-2.107-1.730-2.957-2.889-1.799-2.283- 3.148-2.341-1.691-2.698-3.143-2.058-1.916-3.030- 2.796-1.711-2.468-3.177-2.239-1.716-2.845-3.025-1.916-2.107-3.104-2.498-1.691-2.576-3.172

¡Gracias por leer, cualquier sugerencia sobre esto me ayudaría! Si necesitas más información solo pregunta. P.S: No soy un hablante nativo, así que siéntete libre de corregir cualquier error gramatical.

    
pregunta DrPepe

1 respuesta

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El comparador de la detección de cruce por cero tiene una constante de tiempo RC en la salida que anula el propósito de tener una salida pulsada limpia. Si hay ruido y necesita ser filtrado, aún puede mantener el RC pero con un valor mucho más bajo para el condensador. Tal como está, la constante de tiempo es de 10 ms, que es demasiado alta, ya que es comparable al período de entrada. Esto es lo que le sucede a la señal:

Latrazaverdeescon \ $ \ tau \ $ = 10ms. rojo con 1 ms, azul con 0,1 ms y negro con 10 \ $ \ mu \ $ s. Dependiendo del ruido actual, puede reducir la constante de tiempo a un mínimo de modo que deje los pulsos lo más limpios posible, para poder proporcionar los disparadores de borde necesarios para la siguiente etapa, mientras sigue funcionando como estaba previsto: a < em> cero -crossing detector.

Una cosa menor que se debe recordar es que el LM311, como colector abierto tal como está, tiene un límite de corriente de fuente / sumidero para su etapa de salida, por lo que se debe tener cuidado de que, cuando se agota, el condensador no se descargue más. corriente que puede manejar. La hoja de datos dice 50mA, por lo que una solución rápida es esta (considere el colector abierto 2N3904):

Tenga en cuenta que no cambié los valores de resistencia / condensador, por lo que la constante de tiempo que se muestra es doble. Cambie de acuerdo a sus requerimientos.

    
respondido por el a concerned citizen

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